本發(fā)明屬于水利工程和海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種遠(yuǎn)程遙控的水庫清淤沙裝置。

背景技術(shù)：

目前，水庫泥沙出庫通常采用排沙沖沙出庫方式，具體有：異重流排沙、蓄清排渾、布設(shè)排沙廊道、壩體排沙孔等，這些都適用于壩前的沖沙排沙。但上述方式排沙沖沙效果不好，仍然容易造成水庫庫床淤沙堆積，使庫容損失嚴(yán)重。遠(yuǎn)離壩前的庫底淤沙通常采用挖泥船、吸沙船等進行排沙。但有些水庫較小，無法使用挖泥船、吸沙船等體積大的挖沙設(shè)備，就算在較小水庫環(huán)境下能使用，也存在交通不便的問題。

吸沙器也可應(yīng)用于庫底淤沙抽吸，但它需要與水面的船舶或工作平臺配合，且抬起再落位時才能實現(xiàn)移位作業(yè)，在移位時不能作業(yè)，存在工作效率低、整機造價高、操作復(fù)雜、易被沙體掩埋等缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種遠(yuǎn)程遙控的水庫清淤沙裝置，該裝置能在高低軟硬相差較大的淤沙上自由移動、轉(zhuǎn)向，能避免陷入淤沙中，具有較高的清淤效率。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種遠(yuǎn)程遙控的水庫清淤沙裝置，包括支撐平臺、履帶移動機構(gòu)、犁式吸挖機構(gòu)、犁式吸挖驅(qū)動機構(gòu)、排沙機構(gòu)、動力機構(gòu)、遠(yuǎn)程控制機構(gòu)，

所述履帶移動機構(gòu)有兩個，分別置于支撐平臺的下方兩側(cè)，用于整個裝置的行走移動；

所述犁式吸挖機構(gòu)置于支撐平臺的下方，且置于兩個履帶移動機構(gòu)中間位置，用于挖、吸淤沙；

所述犁式吸挖驅(qū)動機構(gòu)與犁式吸挖機構(gòu)連接，用于控制犁式吸挖機構(gòu)的開挖角度和深度；

所述排沙機構(gòu)與犁式吸挖機構(gòu)連接，用于將犁式吸挖機構(gòu)中的淤沙排出至淤沙儲存區(qū)；

所述動力機構(gòu)與履帶移動機構(gòu)、犁式吸挖驅(qū)動機構(gòu)、排沙機構(gòu)連接，用于為履帶移動機構(gòu)、犁式吸挖驅(qū)動機構(gòu)、排沙機構(gòu)提供動力；

所述遠(yuǎn)程控制機構(gòu)控制動力機構(gòu)，從而控制履帶移動機構(gòu)的行走、犁式吸挖機構(gòu)的開挖、排沙機構(gòu)的排沙。

動力機構(gòu)接收來自地面上的遠(yuǎn)程控制機構(gòu)的動力和控制信號，履帶移動機構(gòu)使整個裝置移動于庫床淤沙表面；犁式吸挖機構(gòu)以犁地的方式挖掘庫床淤沙，排沙機構(gòu)將犁式吸挖機構(gòu)內(nèi)的淤沙排出。

按上述方案，所述犁式吸挖機構(gòu)包括吸挖本體、犁面、螺旋導(dǎo)向板、噴水口；所述吸挖本體設(shè)有呈喇叭狀的空腔，吸挖本體的后端與排沙機構(gòu)連接； 所述犁面有多個，與吸挖本體的前端連接；所述螺旋導(dǎo)向板設(shè)于吸挖本體的空腔內(nèi)，帶有螺旋導(dǎo)向板的吸挖本體用于收集由犁面挖出的淤沙，減小淤沙的外流損失，提高沙溶液濃度；所述噴水口設(shè)于吸挖本體中后部，用于快速沖擊并推動淤沙形成淤沙溶液；該結(jié)構(gòu)能更好的吸、挖、排淤沙。

按上述方案，所述犁面置于吸挖本體的前端中部和前端下部，所述吸挖本體的前端上部與傾斜設(shè)置的過濾格柵連接；所述過濾格柵與吸挖本體的中軸線呈5-35°夾角。過濾格柵用于提前將淤沙表面較大沉積物隔離,避免了犁式吸挖機構(gòu)的堵塞。過濾格柵的單個格柵孔的尺寸取決于沉積物的尺寸。

按上述方案，所述排沙機構(gòu)包括進沙管、淤沙泵、排沙管；所述進沙管的一端與吸挖本體的后端（吸挖本體的收縮端）連接，從所述噴水口后方獲取高濃度淤沙溶液；進沙管的另一端與淤沙泵的一端連接，淤沙泵的另一端與排沙管連接，排沙管將所述高濃度淤沙溶液輸送到離本裝置后方一定距離的庫床儲存位置（淤沙儲存區(qū)）；所述淤沙泵與動力機構(gòu)連接。淤沙儲存區(qū)位于作業(yè)區(qū)域的遠(yuǎn)端，通常作業(yè)區(qū)域選擇遠(yuǎn)離壩前的位置，淤沙儲存區(qū)位于壩前附近，這種方式使本裝置集中于淤沙開挖和提高淤沙溶液的濃度，不因考慮如何將淤沙溶液移出水庫而增加系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，使整個裝置變得更簡單。

按上述方案，所述犁式吸挖驅(qū)動機構(gòu)包括液壓機、前懸臂組件和后懸臂組件；前懸臂組件的一端與液壓機連接，前懸臂組件的另一端與吸挖本體的前部連接，后懸臂組件的一端與液壓機連接，后懸臂組件的另一端與吸挖本體的后部連接；所述液壓機與動力機構(gòu)連接。

按上述方案，所述動力機構(gòu)通過臍帶纜與遠(yuǎn)程控制機構(gòu)連接。所述噴水口可以是脈沖噴水口，也可以是恒流噴射水，只是脈沖噴水能更好的推動沙溶液以及淤沙向吸挖本體的收縮端移動。噴水口的噴水方向必須是朝向吸挖本體的收縮端，用于收集沙溶液。

按上述方案，所述水庫清淤沙裝置還包括監(jiān)測機構(gòu)、導(dǎo)航機構(gòu)、與動力機構(gòu)連接的照明機構(gòu)，所述監(jiān)測機構(gòu)將檢測到的數(shù)據(jù)傳給遠(yuǎn)程控制機構(gòu)；所述導(dǎo)航機構(gòu)將位置信息發(fā)送給遠(yuǎn)程控制機構(gòu)；所述照明機構(gòu)置于犁式吸挖機構(gòu)前方，并固定在主體框架上，主體框架與支撐平臺固定連接。監(jiān)測機構(gòu)、照明機構(gòu)、導(dǎo)航機構(gòu)為整個裝置的水下作業(yè)提供監(jiān)視、照明和導(dǎo)航，提高清淤沙效率。

本發(fā)明中，吸挖本體的前端包圍犁面尾部并共形，犁面有一部分尖端突出吸挖本體的前端面。所述遠(yuǎn)程控制機構(gòu)可以為水面船舶或地面操縱的有纜遠(yuǎn)程遙控運載工具（ROV, Remotely Operated Vehicle）。履帶移動機構(gòu)和排沙機構(gòu)可采用電動驅(qū)動，也可采用液壓驅(qū)動。開挖深度可依據(jù)淤沙沉積硬度、沙溶液濃度要求、沙溶液輸運速度等進行調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的有益效果在于：

犁式吸挖機構(gòu)可將開挖的淤沙向內(nèi)聚攏，較使用高壓氣（水）沖擊的方式，減小了擴散、干擾，提高了收集效率；

履帶移動機構(gòu)使整個裝置移動于庫床淤沙表面，能在高低軟硬相差較大的淤沙上自由移動、轉(zhuǎn)向，運動靈活性高，能避免陷入淤沙中，避免了被周圍沙體掩埋的風(fēng)險；

動力機構(gòu)用于接收地面上的遠(yuǎn)程控制機構(gòu)的命令，為履帶移動機構(gòu)、犁式吸挖驅(qū)動機構(gòu)、排沙機構(gòu)提供動力和控制信號；

犁式吸挖機構(gòu)用于挖掘、分散淤沙，形成高濃度淤沙溶液，便于淤沙的排出；

使用犁面和喇叭形吸挖本體配合的方式隔開了挖掘淤沙與混合溶液的相互影響，減小了挖掘的淤沙外流，提高了收集效果，同時減少或避免了作業(yè)過程對周邊水體的擾動和懸浮物的擴散；

本發(fā)明可在0m～1000m深度內(nèi)提供有效作業(yè)；本發(fā)明可在水庫庫床進行清淤，還可在湖底、航道水底、港口水底、海底等中進行清淤作業(yè)；

本發(fā)明可在水庫庫床的淤沙表面工作，并在移動行進的同時進行開挖、混合淤沙、輸送淤沙溶液，清淤效率高；淤沙溶液被輸送到預(yù)定地方，使用收集工具或者其他方式將淤沙排出水庫，操作簡單又方便；

可同時操作多個水庫清淤沙裝置從而提高清淤效率；

本發(fā)明可高效率、低能耗、低成本清理水庫庫床淤沙；可減少對水面支持的依賴。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明遠(yuǎn)程遙控的水庫清淤沙裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明遠(yuǎn)程遙控的水庫清淤沙裝置的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為犁式吸挖機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明遠(yuǎn)程遙控的水庫清淤沙裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

1、履帶移動機構(gòu)，2、動力機構(gòu)，3、犁式吸挖機構(gòu)，4、犁面，5、吸挖本體，6、噴水口，7、進沙管，8、淤沙泵，9、螺旋導(dǎo)向板，10、液壓機，11-1、前懸臂組件，11-2、后懸臂組件，12、過濾格柵，13、排沙管，15、淤沙儲存區(qū)，16、遠(yuǎn)程控制機構(gòu)，17、支撐平臺，18、淤沙，19、臍帶纜，20、主體框架，21、挖掘的淤沙。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參見圖1-圖4，一種遠(yuǎn)程遙控的水庫清淤沙裝置，包括支撐平臺17、主體框架20、履帶移動機構(gòu)1、犁式吸挖機構(gòu)3、犁式吸挖驅(qū)動機構(gòu)、排沙機構(gòu)、動力機構(gòu)2、遠(yuǎn)程控制機構(gòu)16。主體框架20與支撐平臺17連接，犁式吸挖機構(gòu)3、犁式吸挖驅(qū)動機構(gòu)、排沙機構(gòu)、動力機構(gòu)2置于主體框架20內(nèi)。履帶移動機構(gòu)1有兩個，分別置于支撐平臺17的下方兩側(cè)，用于整個裝置的行走移動，能使整個裝置移動于庫床淤沙18表面，能在高低軟硬相差較大的淤沙上自由移動、轉(zhuǎn)向，能避免裝置被周圍沙體掩埋的風(fēng)險。犁式吸挖機構(gòu)3置于支撐平臺17的下方后部，且置于兩個履帶移動機構(gòu)1中間位置；犁式吸挖機構(gòu)3包括吸挖本體5、犁面4、螺旋導(dǎo)向板9、噴水口6，吸挖本體5設(shè)有呈喇叭狀的空腔，吸挖本體5的后端與排沙機構(gòu)的進沙管7連接，進沙管7與空腔相連通，以將空腔中的淤沙排出至淤沙儲存區(qū)15；犁面4有多個，環(huán)設(shè)在吸挖本體5的前端；螺旋導(dǎo)向板9設(shè)于吸挖本體5的空腔內(nèi)，帶有螺旋導(dǎo)向板9的吸挖本體5用于收集由犁面4挖掘的淤沙21，減小淤沙的外流損失，提高沙溶液濃度；噴水口6有4個～8個，周向布設(shè)于吸挖本體5的中后部，用于快速沖擊并推動淤沙形成淤沙溶液。犁式吸挖驅(qū)動機構(gòu)用于控制犁式吸挖機構(gòu)的開挖角度和深度，它包括液壓機10、前懸臂組件11-1和后懸臂組件11-2；前懸臂組件11-1的一端與液壓機10連接，前懸臂組件11-1的另一端與吸挖本體5的前部連接，后懸臂組件11-2的一端與液壓機10連接，后懸臂組件11-2的另一端與吸挖本體5的后部連接；液壓機10固定在支撐平臺17上，與動力機構(gòu)2連接。排沙機構(gòu)包括進沙管7、淤沙泵8、排沙管13；進沙管7的一端與吸挖本體5的后端（空腔的收縮端）連接，從噴水口6后方獲取高濃度淤沙溶液；進沙管7的另一端與淤沙泵8的一端連接，淤沙泵8的另一端與排沙管13連接，排沙管13將高濃度淤沙溶液輸送到離本裝置后方一定距離的庫床儲存位置（淤沙儲存區(qū)15）；淤沙泵8與動力機構(gòu)2連接；淤沙儲存區(qū)15位于作業(yè)區(qū)域的遠(yuǎn)端，通常作業(yè)區(qū)域選擇遠(yuǎn)離壩前的位置，淤沙儲存區(qū)15位于壩前附近。動力機構(gòu)2置于支撐平臺17上，與履帶移動機構(gòu)1、犁式吸挖驅(qū)動機構(gòu)、排沙機構(gòu)連接，并通過臍帶纜19與遠(yuǎn)程控制機構(gòu)16連接，用于接收來自地面或水面上的遠(yuǎn)程控制機構(gòu)16的動力和控制信號，從而使整個裝置移動于庫床淤沙表面、以犁地的方式挖掘庫床淤沙、將犁式吸挖機構(gòu)內(nèi)的淤沙排出。

遠(yuǎn)程遙控的水庫清淤沙裝置為有一定重量的履帶機器人，其重心較低，依靠履帶移動機構(gòu)1實現(xiàn)在淤沙18表面自由移動。運動中，由前懸臂組件11-1和后懸臂組件11-2提升或降低犁式吸挖機構(gòu)3至開挖深度，在運動過程中淤沙18被挖起，挖掘的淤沙21沿犁面4、吸挖本體5和螺旋導(dǎo)向板9向內(nèi)聚攏至噴水口6的噴射范圍內(nèi)，噴水口6噴射脈沖水射流，沖擊淤沙形成淤沙溶液經(jīng)進沙管7和淤沙泵8排入排沙管13。在設(shè)定區(qū)域內(nèi)運動開挖，當(dāng)單程開挖完成后，由犁式吸挖驅(qū)動機構(gòu)提升犁式吸挖機構(gòu)3離開淤沙，然后按照規(guī)劃的路徑開始新的開挖。

本發(fā)明中，為了更好的清淤，可以將犁面4設(shè)于吸挖本體5的前端中部和前端下部，在吸挖本體5的前端上部設(shè)傾斜設(shè)置的過濾格柵12；過濾格柵12與吸挖本體5的中軸線呈5-35°夾角，用于提前將淤沙表面較大沉積物隔離避免了犁式吸挖機構(gòu)3的堵塞。

本發(fā)明中，噴水口6可以是脈沖噴水口，也可以是恒流噴射水，只是脈沖噴水能更好的推動沙溶液以及淤沙向吸挖本體的收縮端移動。噴水口6的噴水方向必須是朝向吸挖本體的收縮端，用于收集沙溶液。

本發(fā)明中，水庫清淤沙裝置還可包括監(jiān)測機構(gòu)、導(dǎo)航機構(gòu)、照明機構(gòu)，監(jiān)測機構(gòu)將檢測到的數(shù)據(jù)傳給遠(yuǎn)程控制機構(gòu)16；導(dǎo)航機構(gòu)將位置信息發(fā)送給遠(yuǎn)程控制機構(gòu)16；照明機構(gòu)置于犁式吸挖機構(gòu)3前方，并固定在柱體框架20上，用于照明，便于工作人員通過遠(yuǎn)程控制機構(gòu)觀察水下作業(yè)情況。監(jiān)測機構(gòu)、照明機構(gòu)、導(dǎo)航機構(gòu)為整個裝置的水下作業(yè)提供監(jiān)視、照明和導(dǎo)航，提高了清淤沙效率。

遠(yuǎn)程控制機構(gòu)16控制著履帶移動機構(gòu)1行進的速度，遠(yuǎn)程控制機構(gòu)16通過控制動力機構(gòu)2，從而控制犁式吸挖驅(qū)動機構(gòu)控制犁式吸挖機構(gòu)3的開挖角度和深度，從而維持恒定的開挖力。遠(yuǎn)程控制機構(gòu)16根據(jù)淤沙18進入吸挖本體5的量來控制履帶移動機構(gòu)1的行進速度。

本發(fā)明利用履帶式機器人和遙控水下航行器的原理，將犁的機械開挖方式應(yīng)用在庫床淤沙的清理中。在水庫中采用集水面遙控、水下自移動、挖掘、收集、混合、轉(zhuǎn)輸于一體的遙控履帶作業(yè)機器人開展連續(xù)清淤作業(yè)，減少對水面支持的依賴；使用犁面和喇叭口（吸挖本體）配合以減小挖掘的淤沙外流，同時為其提供導(dǎo)向通道，提高收集能力，亦可以減少或避免作業(yè)過程對周邊水體的擾動和淤沙的擴散。本發(fā)明具有尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、價格低、工作效率高的特點。

本發(fā)明采用遙控水下行走方式，僅需水面提供電力和遙控信號即可；相比水下游動方式省去了水面對裝置浮力、姿態(tài)、距底作業(yè)高度的控制；相比無動力吸沙頭，省去了水面平臺、提升、移位等。本發(fā)明減少了對水面支持的依賴，僅需一根臍帶電纜即可。

本發(fā)明將行進的動能轉(zhuǎn)化為吸挖機構(gòu)開挖淤沙的機械能，整個裝置中盡量減少了對吸沙排沙貢獻少的裝置，因此其整體的能量利用率高，能耗低。本發(fā)明簡化了系統(tǒng)組成，裁剪了水面平臺，成本降低。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。