一种水下礁石破碎试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水下礁石破碎试验装置，其特征在于，包括水仓，水仓上设置有三维运动控制系统，还设置有安装在三维运动控制系统上的喷头和分裂机构。本申请能够对水下礁石切割进行模拟试验，能够模拟施工情况进行切割试验，提高实际切割施工安全性、成功率和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种水下礁石破碎试验装置
本专利技术涉及航道整治
，具体涉及一种水下礁石破碎试验装置。
技术介绍
航道整治或河道治理过程中，为了满足航运水深和工程施工的需求，需要对水下礁石进行清除。水下爆破是目前航道礁石整治的主要方法，虽技术成熟，工效较高，但对水生生态环境的影响极大。水下爆破对生态环境的破坏主要体现在三个方面，一、炸礁施工区域将使底栖生物被直接摧毁，附近一定区域的底栖生物被掩埋，或将直接炸死、炸伤或影响施工区域的部分水生生物，对局部生态各组成成分的影响较大。二、炸礁将造成河道水质悬浮物增加，局部悬浮物浓度升高将影响浮游植物的生长，引起水体初级生产力降低，使以浮游植物为饵料的浮游动物生物量减小，局部影响水生生物的生存条件。三、炸礁对水生生态环境的影响还表现在对水域的占用和扰动，导致河道部分地形发生变化，原有的急流环境变为缓流，破坏了部分鱼类的栖息地和产卵场，改变了部分水生生物的生境。尤其是针对长江上游等包含有大量国家一级重点保护野生动物的流域范围内，水下礁石清除工程对安全和环保要求较高，水下爆破不再适用。此外，目前有少量清礁工程采用非爆破方法，比如重锤冲击法和钻孔分裂法。重锤冲击法是利用重锤提高到一定的高度后自由落下，利用重力势能转化的巨大的冲击力使岩石破碎；该方法需要事先用抓斗船清除礁石表面覆盖的淤泥与粘土，钻孔并使重锤多次连续落在同一点，岩石的破碎需要反复冲击，一般适用于规模较小的限制性清礁工程，且工作效率较低。钻孔分裂法是先利用钻机在礁石上钻孔，然后在钻孔中插入分裂棒，启动液压泵，液压泵工作产生高压，驱动分裂棒的中间楔块向前运动，将反向楔块两边撑开，生产巨大分裂力，礁石在此分裂力作用下，沿设定的位置分裂开来。使用该方法时，需要多个分裂棒，且各个分裂棒之间的间距不能太大，同时也需要液压泵产生很高的压力，安全性不高，并且工作效率也较低。为解决上述问题，申请人曾设计了一种水下礁石的清除方法并申请了专利CN107905178A。该专利中提出了采用高速水射流水切割的方式实现对水下礁石的清除，能够提高礁石清除的安全性和效率。但是该专利中并没有公开具体能够实现实现水切割的设备装置。同时，不同河道需要清除的水下礁石的水域环境，自身材质等往往完全不同，常常给实际处理施工带来困难，降低效率。故申请人考虑到，如果能够设计一套试验装置，使其能够模拟施工情况进行切割试验，则一来有利于通过模拟克服操作时可能存在的困难，提高实际施工成功率，二来可以累积经验，统计数据，提高切割效率，第三还可以方便针对性地对装置进行改进优化，得到具有更好切割效果的装置设备以应用于实际切割施工操作。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术首要考虑解决的技术问题是：怎样提供一种能够对水下礁石切割进行模拟试验的水下礁石破碎试验装置，使其能够模拟施工情况进行切割试验，提高实际切割施工成功率和效率。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了以下的技术方案：一种水下礁石破碎试验装置，其特征在于，包括水仓，水仓上端为开放端且上端两侧平行设置有两组Y向导轨，每组Y向导轨上可滑动地配合设置有一个Y向滑动座，Y向导轨和Y向滑动座之间还设置有用于带动Y向滑动座沿Y向水平滑动的Y向运动控制机构，两个Y向滑动座正对设置且二者之间固定连接有一个垂直于Y向导轨的X向导轨，X向导轨上可滑动地配合设置有一个X向滑动座，X向导轨和X向滑动座之间还设置有用于带动X向滑动座沿X向水平滑动的X向运动控制机构，X向滑动座上水平并列地竖向固定设置第一Z向导轨和第二Z向导轨，第一Z向导轨上滑动配合设置有一个喷头安装座，第一Z向导轨和喷头安装座之间还设置有用于带动喷头安装座竖向滑动的第一Z向运动控制机构，喷头安装座上安装向下的喷头，喷头通过射流出水管道和位于水仓外的磨料射流控制系统相连，第二Z向导轨上滑动配合设置有一个分裂机安装座，第二Z向导轨和分裂机安装座之间还设置有用于带动分裂机安装座竖向滑动的第二Z向运动控制机构，分裂机安装座上设置有分裂机构。这样，本装置使用时，先将水仓内注入水，模拟需切割礁石的水体环境，然后将和待切割礁石性质一致的模拟切割用礁石置入到水仓底部，模拟切割用礁石可以在待切割礁石河段岸边采集同类型的礁石得到，然后通过控制X、Y和Z三个方向的运动控制机构实现对喷头以及分裂机构的三维空间位置控制，先控制喷头到达模拟切割用礁石的切割位置，然后通过磨料射流控制系统控制喷头喷出带磨料的水射流，水射流切入礁石然后再控制喷头按照设计的切割线水平运动，完成切割；然后再控制分裂机构插入到切割缝内并完成对礁石的分裂。这样，可以通过该模拟切割，判断对应不同的切割对象礁石，以及不同的水体环境情况应该采用怎样对应的控制参数，才能更加高效和稳定地实现礁石的切割和分裂，以用于实际切割时反馈控制，提高实际切割效率、成功率和安全性。同时，本装置还可以通过实际切割模拟，反馈水射流切割对自身装置各部分功能组件的性能要求，以选择更加可靠和稳定的功能组件，达到对切割装置进行性能优化的效果。作为更优的选择，水仓由一个整体呈矩形的水箱得到，水箱的一侧设置有玻璃的观察窗口。这样，可以方便直接观察实际切割试验情况。进一步地，水箱的一侧整体设置有水仓门。这样可以方便人员的进入和礁石的事先摆放。进一步地，未设置水仓门的相对的两侧外面设置有钢加固框架，两个钢加固框架的两端之间固定连接有加强钢管。这样，能够极大地提高水箱的整体结构强度，使其能够保证实现较深的水压环境模拟。进一步地，观察窗口位于设置有钢加固框架的一侧。利于保证整体强度。进一步地，水箱内腔底部设置有高强度合金钢并形成用于搁置模拟切割用礁石的切割台。这样礁石放置于切割台上进行试验，可以更好地避免水射流切割穿透礁石后对水箱的影响。进一步地，水箱的一侧中部正对切割台上方位置还贯通连接有进水管道，进水管道相正对的水箱另一侧还贯通连接有回水管道，进水管道和回水管道上各自设置有水泵并连接到一个蓄水容器形成循环通道。这样，可以通过进水管道和回水管道在切割台上方形成水体流动，并能够提高水泵控制其流速的大小，进而更加真实地模拟出实际水下礁石切割的实际水体环境，避免水流因素对试验结果准确性的影响，获得更加可靠的试验结果。进一步地，所述Y向运动控制机构包括和Y向导轨平行设置的Y向传动丝杠，Y向传动丝杠和相对固定在Y向导轨上的Y向电机传动连接，Y向传动丝杠和固定在Y向滑动座上的Y向螺母螺纹配合形成丝杠螺母传动副；所述X向运动控制机构包括和X向导轨平行设置的X向传动丝杠，X向传动丝杠和相对固定在X向导轨上的X向电机传动连接，X向传动丝杠和固定在X向滑动座上的X向螺母螺纹配合相连形成丝杠螺母传动副；第一Z向运动控制机构包括和第一Z向导轨平行设置的第一Z向传动丝杠，第一Z向传动丝杠和相对固定在第一Z向导轨上的第一Z向电机传动连接，第一Z向传动丝杠和固定在喷头安装座上的第一Z向螺母螺纹配合连接形成丝杠螺母传动副，第二Z向运动控制机构包括和第二Z向导轨平行设置的第二Z向传动丝杠，第二Z向传动丝杠和相对固定在第二Z向导轨上的第二Z向电机传动连接，第二Z向传动丝杠和固定在分裂机安装座上的第二Z向螺母螺纹配合连接形成丝杠螺母传动副。这样，能够精确可靠地实现在三个空间方向上的运动进给控制，以实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下礁石破碎试验装置，其特征在于，包括水仓，水仓上端为开放端且上端两侧平行设置有两组Y向导轨，每组Y向导轨上可滑动地配合设置有一个Y向滑动座，Y向导轨和Y向滑动座之间还设置有用于带动Y向滑动座沿Y向水平滑动的Y向运动控制机构，两个Y向滑动座正对设置且二者之间固定连接有一个垂直于Y向导轨的X向导轨，X向导轨上可滑动地配合设置有一个X向滑动座，X向导轨和X向滑动座之间还设置有用于带动X向滑动座沿X向水平滑动的X向运动控制机构，X向滑动座上水平并列地竖向固定设置第一Z向导轨和第二Z向导轨，第一Z向导轨上滑动配合设置有一个喷头安装座，第一Z向导轨和喷头安装座之间还设置有用于带动喷头安装座竖向滑动的第一Z向运动控制机构，喷头安装座上安装向下的喷头，喷头通过射流出水管道和位于水仓外的磨料射流控制系统相连，第二Z向导轨上滑动配合设置有一个分裂机安装座，第二Z向导轨和分裂机安装座之间还设置有用于带动分裂机安装座竖向滑动的第二Z向运动控制机构，分裂机安装座上设置有分裂机构。

【技术特征摘要】
1.一种水下礁石破碎试验装置，其特征在于，包括水仓，水仓上端为开放端且上端两侧平行设置有两组Y向导轨，每组Y向导轨上可滑动地配合设置有一个Y向滑动座，Y向导轨和Y向滑动座之间还设置有用于带动Y向滑动座沿Y向水平滑动的Y向运动控制机构，两个Y向滑动座正对设置且二者之间固定连接有一个垂直于Y向导轨的X向导轨，X向导轨上可滑动地配合设置有一个X向滑动座，X向导轨和X向滑动座之间还设置有用于带动X向滑动座沿X向水平滑动的X向运动控制机构，X向滑动座上水平并列地竖向固定设置第一Z向导轨和第二Z向导轨，第一Z向导轨上滑动配合设置有一个喷头安装座，第一Z向导轨和喷头安装座之间还设置有用于带动喷头安装座竖向滑动的第一Z向运动控制机构，喷头安装座上安装向下的喷头，喷头通过射流出水管道和位于水仓外的磨料射流控制系统相连，第二Z向导轨上滑动配合设置有一个分裂机安装座，第二Z向导轨和分裂机安装座之间还设置有用于带动分裂机安装座竖向滑动的第二Z向运动控制机构，分裂机安装座上设置有分裂机构。2.根据权利要求1所述水下礁石破碎试验装置，其特征在于，水仓由一个整体呈矩形的水箱得到，水箱的一侧设置有玻璃的观察窗口。3.根据权利要求2所述水下礁石破碎试验装置，其特征在于，水箱的一侧整体设置有水仓门；水箱未设置水仓门的相对的两侧外面设置有钢加固框架，两个钢加固框架的两端之间固定连接有加强钢管。4.根据权利要求1所述水下礁石破碎试验装置，其特征在于，水箱内腔底部设置有高强度合金钢并形成用于搁置模拟切割用礁石的切割台。5.根据权利要求4所述水下礁石破碎试验装置，其特征在于，水箱的一侧中部正对切割台上方位置还贯通连接有进水管道，进水管道相正对的水箱另一侧还贯通连接有回水管道，进水管道和回水管道上各自设置有水泵并连接到一个蓄水容器形成循环通道。6.根据权利要求1所述水下礁石破碎试验装置，其特征在于，所述Y向运动控制机构包括和Y向导轨平行设置的Y向传动丝杠，Y向传动丝杠和相对固定在Y向导轨上的Y向电机传动连接，Y向传动丝杠和固定在Y向滑动座上的Y向螺母螺纹配合形成丝杠螺母传动副；所述X向运动控制机构包括和X向导轨平行设置的X向传动丝杠，X向传动丝杠和相对固定在X向导轨上的X向电机传动连接，X向传动丝杠和固定在X向滑动座上的X向螺母螺纹配合相连形成丝杠螺母传动副；第一Z向运动控制机构包括和第一Z向导轨平行设置的第一Z向传动丝杠，第一Z向...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨胜发，徐观兵，杨威，宋晨鹏，张鹏，
申请(专利权)人：重庆交通大学，重庆源贞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50