CN210707835U - 一种坝后清污潜水艇 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种坝后清污潜水艇，包括艇身，所述艇身内部的前部设有控制舱，所述控制舱设有观察窗，所述艇身的后部的两侧分别设有一推进器，所述艇身中部设有一套保压系统，所述保压系统为所述艇身内部提供压力与外界水压相匹配的气体，所述艇身后部设有储物箱，储物箱顶部设有开口，所述艇身顶部设有转动清污装置。由于本清污潜水艇设有保压系统，利用空气保压原理，艇身外壳可采用非耐压结构，极大降低了设计难度和制造成本。舱身中部的底部设有开口，便于舱内工作人员在发生意外时逃生。本清污潜水艇设有转动清污装置，便于完成水下清污工作。

Description

一种坝后清污潜水艇

技术领域

本发明属于水下载具技术领域，具体涉及一种坝后清污潜水艇。

背景技术

对于以防洪和发电为主的水利枢纽，目前主要是通过设置高程较低的排沙孔和坝顶机械打捞来解决泥沙淤积问题，但排沙孔结构复杂，施工及管理都不便。人工控制的坝顶打捞机械难以准确把握水下淤沙状况，清沙效率低。由于坝体的拦水作用，在坝后水流速度较小，水中携带的大量泥沙因运动速度的减小而沉降，逐渐淤积在坝后，造成淤堵底孔，减小泄流能力等不良影响。

水电站进水口通常要设置拦污设备，拦污设备可以防止漂木、树枝、树叶、杂草、垃圾、浮冰等漂浮物随水流带人进水口，同时不让这些漂浮物堵塞进水口，影响进水能力。拦污栅是最常用的拦污设备之一，许多河流洪水期漂浮物骤增，进口处的拦污栅极易堵塞。如清污不及时，就可能使水电站被迫减小出力甚至停机，压坏拦污栅的事例也曾发生。因此，拦污栅片需要定期更换。

针对上述的泥沙淤积和拦污栅阻塞的问题，诞生了水下清污潜水器，但常规潜水器外壳通常为耐高压材料，价格昂贵，并且潜水器工作人员在发生意外时有强大的水压很难安全逃生。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种坝后清污潜水艇，基于保压原理，在完成清污工作的同时，舱内外实现压力平衡，舱体不需要特殊的耐压材料，同时舱体底部设有开口，便于潜水艇内的工作人员在发生意外时逃脱。

为解决现有技术问题，本发明公开了一种坝后清污潜水艇，包括艇身，所述艇身内部的前部设有控制舱，所述控制舱设有观察窗，所述艇身的后部的两侧分别设有一推进器，所述艇身设有一套保压系统，所述艇身底部开放，形成开放式舱体，所述开放式舱体与所述控制舱相通，所述保压系统设于开放式舱体内，所述保压系统为所述控制舱和开放式舱体提供压力与外界水压相匹配的气体，所述艇身后部设有储物箱，储物箱顶部设有开口，所述艇身顶部设有转动清污装置，所述转动清污装置用于将污物转移到储物箱内。

进一步地，所述转动清污装置包括机械臂支座和一机械臂，机械臂的一端与机械臂支座转动连接，另一端设有一挖斗。

进一步地，所述转动清污装置包括机械臂支座和一对机械臂，一对机械臂的一端分别与机械臂支座转动连接，另一端分别设有一夹钳。

进一步地，所述储物箱的侧壁及底板由滤网连接而成，滤网的孔径为0.075mm。

进一步地，所述储物箱内设若干栅片槽，栅片槽用于卡合拦污栅片。

进一步地，还包括水下摄像装置，水下摄像装置设于艇身外部。

进一步地，还包括一对固定装置，所述固定装置分别设于艇身的两侧。

进一步地，所述固定装置包括防护罩、壳体、涡轮叶片、减速机以及电机；所述涡轮叶片、减速机和电机依次抗扭相连，所述防护罩固定于所述壳体的前端，并且将所述涡轮叶片收容于其内；所述减速机和所述电机密封收容于所述壳体内。

进一步地，所述推进器通过转向座设于艇身后部。

进一步地，所述保压系统包括控制器、电磁阀、减压阀、保压气瓶、加压装置、泄压阀、舱内压力传感器、舱外压力传感器和液位传感器；

所述舱内压力传感器用于检测所述艇身内部的气压并将气压数据发送至所述控制器，

所述舱外压力传感器用于检测所述艇身外部的水压并将水压数据发送至所述控制器，

所述液位传感器用于检测所述艇身内部的液位并将液位数据发送至所述控制器，

所述控制器用于根据所述气压数据、水压数据和液位数据产生相应的控制信号以控制所述电磁阀通断，

所述泄压阀的进气口与所述艇身的内部相连通，其出气口与所述加压装置的进气口相连通，所述加压装置的出气口与所述保压气瓶的进气口相连通，所述保压气瓶的出气口与所述减压阀的进气口相连通，所述减压阀的出气口与所述电磁阀的进气口相连通，所述电磁阀的出气口与所述艇身的内部相连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、由于本清污潜水艇设有保压系统，利用空气保压原理，艇身外壳可采用非耐压结构，极大降低了设计难度和制造成本。

2、舱身中部的底部设有开口，便于舱内工作人员在发生意外时逃生。

3、本清污潜水艇设有转动清污装置，便于完成水下清污工作。

附图说明

图1为本发明的清污潜水艇一种实施方式的结构立体图；

图2为本发明的清污潜水艇一种实施方式的结构剖视图；

图3为本发明的清污潜水艇另一种实施方式的结构立体图；

图4为本发明的清污潜水艇一种实施方式的结构剖视图；

图5为本发明中保压装置的原理图；

图6为本发明中保压装置的结构示意图；

图7为本发明中固定装置的结构示意图；

图8为本发明中固定装置的剖视图；

图9为本发明中涡轮叶片的结构示意图。

附图标记

艇身1、控制舱2、观察窗3、机械臂4、机械臂支座5、储砂箱体6、拦污栅片7、推进器8、保压气瓶9、电磁阀10、减压阀11、泄压阀12、舱内压力传感器13、管道14、舱外压力传感器15、涡轮叶片16、防护罩17、左外封18、左内封19、控制器20、液位传感器21、加压装置22、挖斗23、夹钳24、摄像装置25、开放式舱体26、固定架27、轴承28、传动轴固定套29、传动轴30、减速机31、电机32、右内封33、右外封34、壳体35。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至4所示，本发明的一种坝后清污潜水艇，包括艇身1，所述艇身1内部的前部设有控制舱2，控制舱2设有观察窗3，观察窗3设于控制舱2顶部，优选采用弧形设计，将天窗、前窗和侧窗融为一体，具备极佳的视野。艇身1的后部的两侧分别设有一推进器8，艇身1设有一套保压系统，艇身1后部设有储物箱6，储物箱6顶部设有开口，艇身1顶部设有转动清污装置，转动清污装置可将污物运送至储物箱6。艇身1中部的底部开放，形成开放式舱体26，保压系统设于开放式舱体26内，同时开放式舱体26与控制舱2相连通，保压系统为开放式舱体26和控制舱2提供压力与外界水压相匹配的气体，开放式舱体26可供工作人员进出，也便于意外发生时，从开放式舱体26底部逃生。

如图5-6所示，保压系统包括控制器20、电磁阀10、减压阀11、保压气瓶9、加压装置22、泄压阀12、舱内压力传感器13、舱外压力传感器15和液位传感器21。

泄压阀12的进气口与艇身1的内部相连通，其出气口与加压装置22的进气口相连通，加压装置22的出气口与保压气瓶9的进气口相连通，保压气瓶9的出气口与减压阀11的进气口相连通，减压阀11的出气口与电磁阀10的进气口相连通，电磁阀10的出气口与艇身1的内部相连通。泄压阀12与加压装置22之间通过管道14相连，从而在加压装置22启动前收容泄压阀12排出的多余气体，加压装置22连接控制舱2。液位传感器21、控制器20、舱内压力传感器13、电磁阀10、减压阀11和保压气瓶9设于艇身1的内部，泄压阀12、加压装置22和舱外压力传感器15设于艇身1的外部。

舱内压力传感器13用于检测艇身1内部的气压并将气压数据发送至控制器20，舱外压力传感器25用于检测艇身1外部的水压并将水压数据发送至控制器20，液位传感器21用于检测艇身1内部的液位并将液位数据发送至控制器20，控制器20用于根据气压数据、水压数据和液位数据产生相应的控制信号以控制电磁阀10通断。具体地，通过水压数据和气压数据可以确定当前艇身1的内外压差，若压差过大则开启电磁阀10，使保压气瓶9内的气体先经过减压阀11，再经过电磁阀10进入艇内。减压阀11的作用是将前端压力变化的气体调节为后端恒定压力的气体，从而便于艇内压力传感器25的监测。若压差过小则触发泄压阀12开启，多余气体进入管道14内，待压差恢复到正常范围内，泄压阀12关闭，此时加压装置22启动将管道14内的气体输入保压气瓶9内。保压系统除了起到平衡舱身1内外压力的作用外，还起到循环舱身1内部空气的作用。

本发明的清污潜水艇具体包括两种实施方式，一种用于坝后清淤，一种用于更换拦污栅片7。

如图1-2所示，用于坝后清淤的清污潜水艇的转动清污装置包括机械臂支座5和一机械臂4，机械臂4的一端与机械臂支座5转动连接，另一端设有一挖斗23。其储物箱6的侧壁及底板由滤网连接而成，滤网的孔径为0.075mm。由控制舱2的工作人员控制机械臂4，通过挖斗23将淤泥铲入储物箱6中，同时水分也会从滤网的孔中流出。为了保证清淤时整个潜水艇的稳定性，还包括一对固定装置，固定装置分别设于艇身1的两侧，优选地，固定装置通过L型连接柱设于艇身1的两侧，靠近坝面一侧的固定装置将潜水艇吸附在坝面上。

如图7-9所示，固定装置包括防护罩17、壳体35、涡轮叶片16、减速机31以及电机32。壳体35一方面为内部部件提供保护，另一方面也为吸附装置与水下作业装备的连接提供基础。所述涡轮叶片16、减速机31和电机32依次抗扭相连，使电机32产生的动力能够作用于涡轮叶片16，所述防护罩17固定于所述壳体35的前端，并且将所述涡轮叶片16收容于其内。防护罩17一方面为涡轮叶片16提供保护，另一方面为外部水体提供压力作用面以达到吸附目的。所述减速机31和所述电机32密封收容于所述壳体35内，壳体35的密封功能能够避免液体进入而造成电气故障。为了延长吸附装置的轴向尺寸以满足较大尺寸的水下作业装备的安装要求，吸附装置还包括连接于所述涡轮叶片16和所述减速机31之间的传动轴30，通过传动轴30延长了涡轮叶片16和减速器9之间的动力传递路径。所述传动轴30与所述壳体35构成旋转密封安装，其设于所述壳体35内的部分通过传动轴固定套29固设于所述壳体35内，并且通过轴承28与所述传动轴固定套29构成转动安装，传动轴30的外端位于壳体35外并与涡轮叶片16的中心孔连接。

所述防护罩17为扁圆柱型壳体，其前端开口处设有软质胶套，所述防护罩17通过固定架27固设于所述壳体35的前端。为了便于内部部件的安装和拆卸，所述壳体35前、后端相互贯通形成一个中空结构体，其密封功能则分别通过密封组件隔绝所述壳体35的内、外部实现。具体地，所述壳体35前端的密封组件包括左外封18和左内封19，所述左外封18密封设于所述左内封19的中心孔中，其具有供轴类部件密封安装的中心孔，所述左内封19密封设于所述壳体35的前端开口中。所述壳体35后端的密封组件包括右内封33和右外封34，所述右外封34密封设于所述右内封33的中心孔中，所述右内封33密封设于所述壳体35的后端开口中。左内封19和右内封33均是为了实现壳体35的径向密封，左外封18和右外封34则是为了实现壳体35的端面密封。所述涡轮叶片16具有一圆盘1601和12个沿圆周均匀分布于所述圆盘1601上的叶片1602，所述叶片1602具有一体圆滑过渡相连的近轴段1603和远轴段1604，所述近轴段1603的长度与所述远轴段1604的长度的比值为9：7。所述近轴段1603的高度由内向外逐渐变大，所述远轴段1604的高度在其延伸方向上处处相等。作为一种典型的叶片1602结构，所述近轴段1603沿直线延伸而成，所述远轴段1604沿弧线延伸而成。作为叶片结构的一个替代体，所述近轴段1603沿弧度较小的弧线延伸而成，所述远轴段1604沿弧度较大的弧线延伸而成并且与所述近轴段1603的弯曲反向相反。固定装置的工作原理如下：当防护罩17内的涡轮叶片16静止时，水体无流速，防护罩17内外的水压相等；当防护罩17内的涡轮叶片16旋转时带动周边水流运动，流速增大，动能增大，而重力势能不变，根据流体力学的伯努利原理，即“动能+重力势能+压力势能=常数”，流速大，压强就小。此时水流速度增加后，压力减小，在防护罩17内形成水压的低压区，而防护罩17外部水压与内部的初始水压一致，从而产生内外压力差。此时，防护罩17外的水压力使防护罩17紧紧吸附于被吸附物上。

如图3-4所示，用于更换拦污栅片7的清污潜水艇的转动清污装置包括一对机械臂4，一对机械臂4的一端分别与机械臂支座5转动连接，另一端分别设有一夹钳24。其储物箱6内设若干栅片槽，栅片槽用于卡合拦污栅片7。由控制舱2的工作人员控制机械臂4，通过夹钳24将需要更换的拦污栅片7从拦污栅上取出，然后将所携带的清洁拦污栅片7插入拦污栅。需要更换的拦污栅片7通过清污潜水艇运送出水面进行清洁，后续循环利用。

为了更好地观察舱身1外环境及清污潜水艇的工作状态，本发明的清污潜水艇还包括水下摄像装置25，水下摄像装置25设于艇身1外部。

为了解决清污潜水艇在水体中移动的问题，将每个推进器8分别通过一个转向座设于艇身1后部，转向座用于调节推进器8的转动方向，需要上浮时，调整推进器8向下，需要下潜时，调整推进器8向上。在同一深度的水域移动时，调整转向器水平，通过控制推进器8同步正反转实现前进后退，通过推进器5转速差实现转向。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种坝后清污潜水艇，其特征在于：包括艇身（1），所述艇身（1）内部的前部设有控制舱（2），所述控制舱（2）设有观察窗（3），所述艇身（1）的后部的两侧分别设有一推进器（8），所述艇身（1）设有一套保压系统，所述艇身（1）底部开放，形成开放式舱体（26），所述开放式舱体（26）与所述控制舱（2）相通，所述保压系统设于开放式舱体（26）内，所述保压系统为所述控制舱（2）和开放式舱体（26）提供压力与外界水压相匹配的气体，所述艇身（1）后部设有储物箱（6），储物箱（6）顶部设有开口，所述艇身（1）顶部设有转动清污装置，所述转动清污装置用于将污物转移到储物箱（6）内。

2.根据权利要求1所述的一种坝后清污潜水艇，其特征在于：所述转动清污装置包括机械臂支座（5）和一机械臂（4），机械臂（4）的一端与机械臂支座（5）转动连接，另一端设有一挖斗（23）。

3.根据权利要求1所述的一种坝后清污潜水艇，其特征在于：所述转动清污装置包括机械臂支座（5）和一对机械臂（4），一对机械臂（4）的一端分别与机械臂支座（5）转动连接，另一端分别设有一夹钳（24）。

4.根据权利要求1所述的一种坝后清污潜水艇，其特征在于：所述储物箱（6）的侧壁及底板由滤网连接而成，滤网的孔径为0.075mm。

5.根据权利要求1所述的一种坝后清污潜水艇，其特征在于：所述储物箱（6）内设若干栅片槽，栅片槽用于卡合拦污栅片（7）。

6.根据权利要求1所述的一种坝后清污潜水艇，其特征在于：还包括水下摄像装置（25），水下摄像装置设于艇身（1）外部。

7.根据权利要求1所述的一种坝后清污潜水艇，其特征在于：还包括一对固定装置，所述固定装置分别设于艇身（1）的两侧。

8.根据权利要求7所述的一种坝后清污潜水艇，其特征在于：所述固定装置包括防护罩（17）、壳体（35）、涡轮叶片（16）、减速机（31）以及电机（32）；所述涡轮叶片（16）、减速机（31）和电机（32）依次抗扭相连，所述防护罩（17）固定于所述壳体（35）的前端，并且将所述涡轮叶片（16）收容于其内；所述减速机（31）和所述电机（32）密封收容于所述壳体（35）内。

9.根据权利要求1所述的一种坝后清污潜水艇，其特征在于：所述推进器（8）通过转向座设于艇身（1）后部。

10.根据权利要求1所述的一种坝后清污潜水艇，其特征在于：所述保压系统包括控制器（20）、电磁阀（10）、减压阀（11）、保压气瓶（9）、加压装置（22）、泄压阀（12）、舱内压力传感器（13）、舱外压力传感器（15）和液位传感器（21）；

所述舱内压力传感器（13）用于检测所述艇身（1）内部的气压并将气压数据发送至所述控制器（20），

所述舱外压力传感器（15）用于检测所述艇身（1）外部的水压并将水压数据发送至所述控制器（20），

所述液位传感器（21）用于检测所述艇身（1）内部的液位并将液位数据发送至所述控制器（20），

所述控制器（20）用于根据所述气压数据、水压数据和液位数据产生相应的控制信号以控制所述电磁阀（10）通断，

所述泄压阀（12）的进气口与所述艇身（1）的内部相连通，其出气口与所述加压装置（22）的进气口相连通，所述加压装置（22）的出气口与所述保压气瓶（9）的进气口相连通，所述保压气瓶（9）的出气口与所述减压阀（11）的进气口相连通，所述减压阀（11）的出气口与所述电磁阀（10）的进气口相连通，所述电磁阀（10）的出气口与所述艇身（1）的内部相连通。

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