本发明专利技术涉及清淤设备领域，旨在提供一种无人驾驶的绞吸束射式水陆两栖行走清淤装备。该设备包括清淤机构、行进及辅助作业机构、动力传动机构、主框架和电控舱；其中，清淤机构包括绞吸头、泥浆泵和泥浆管；行进及辅助作业机构包括履带式行走机构、螺旋桨推进器、定位桩和浮筒；动力传动机构包括电池舱、电机、液压齿轮马达、液压油缸和齿轮传动部件。本发明专利技术能够用于港口码头等回淤区的狭长地带作业，具备水路两栖作业能力，具备更广泛的适应性；能够配合电控系统对清淤装置的位置姿态进行实时调整，可以实现对侧翻等危险状态的提前判断和系统姿态控制；履带行进方式和主框架外加浮筒可以实现水陆两栖作业；能确保人员安全、减少人力投入。
【技术实现步骤摘要】
一种无人驾驶的绞吸束射式水陆两栖行走清淤装备
本专利技术涉及清淤设备领域，具体涉及到一种以港口码头后方等狭窄地形为主要作业区域的无人驾驶的绞吸束射式水陆两栖行走清淤装备。
技术介绍
港口作为水陆交通的枢纽和集结点，是实现外向型经济的窗口，为国家经济建设和对外贸易的发展提供基础性支撑。然而，随着大型港口码头逐渐步入老龄化，老旧码头安全运营保障及转型升级已迫在眉睫。港口码头通常存在回淤区淤积严重的问题，淤泥长期淤积在码头后方的狭长地带。不同于普通的淤积区域一般在开阔海域，码头后方的作业环境给清淤船的进入和清淤作业带来了很大的困难。基于回淤区表层时而淹没，时而暴露的情况，在行进作业方式上需要考虑两种作业状态，以拓宽装备的适用性。1600年荷兰制造成功最原始的绞吸式挖泥船。二战结束后，大规模的经济建设在全世界范围内迅速展开，给清淤设备的发展创造了有利条件，新技术、新装备、新船型不断问世。1969年，日本北海道开发局施工机械研究所为解决北海道地区河道治理的需要，研制出KAD8C型河道挖掘机。它是把绞吸式挖掘装置安装在低比压浮箱履带式行走底盘上，兼有绞吸式挖泥船和两栖类行走机械的双重特点。1983年10月，水利电力部长春机械所与江苏省水总船厂经过反复的研究实验，共同研制出SLXQY-40型水陆两用清淤机。清淤机主要由绞刀、吸泥管、刀臂、摆臂架、泥浆泵、排泥管、定位系统、行走机构和排泥管浮筒组成。2017年，中交第三航务工程局有限公司宁波分公司根据码头淤积情况，采用了拼装式绞吸船结合自吸泵工作船，通过设置减载沟快速减载，合理组织施工，及时完成清淤任务。但是，上述技术中存在绞吸船体型庞大，不能水路两栖进行清淤作业的问题，并不适应码头后方为主要作业区域的要求。基于上述问题，必须对港口码头实施系统化、高水平、科学化的清淤减载工作，继而有效缓解港口码头的淤积问题，研发适用于码头后方浅窄水域的新型清淤减载装备，从根本上解决码头后方回淤严重导致的桩基失稳问题，为保障大型港口码头安全运营及转型升级提供技术支持。绞吸头的运动范围及其运动控制、装备行进方式和固定方式是清淤装备研究的关键技术，另外对于清理出的淤泥如何输送和处理也囊括在清淤设备的考虑范围内。动力传动是陆栖作业的关键，姿态控制是水栖作业的关键，以上便是进行绞吸束射清淤装备的重难点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种无人驾驶的绞吸束射式水陆两栖行走清淤装备。为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：提供一种无人驾驶的绞吸束射式水陆两栖行走清淤装备，该设备包括清淤机构、行进及辅助作业机构、动力传动机构、主框架和电控舱；其中，清淤机构包括绞吸头、泥浆泵和泥浆管；行进及辅助作业机构包括履带式行走机构、螺旋桨推进器、定位桩和浮筒；动力传动机构包括电池舱、电机、液压齿轮马达、液压油缸和齿轮传动部件；各部件的连接关系为：主框架安装在履带式行走机构的底部支撑板上；在主框架的前侧装有两段式折臂，其折臂上段装有绞吸头和泥浆管，泥浆管连接至泥浆泵；在折臂下段的两侧固定设置两组液压油缸，其油缸活塞杆的末端与折臂上段相连用于驱动折臂竖向移动；在主框架的后侧固定安装由第一电机驱动的螺旋桨推进器，在主框架的左右两侧分别固定安装浮筒；在主框架中心设有竖向的定位柱，其下端穿过底部支撑板，上端连接至另一组液压油缸的油缸活塞杆；由第二电机驱动的液压齿轮马达通过管路连接至各液压油缸和泥浆泵，各电机通过线缆连接电池舱，电控舱中的主控板上设有MEMS传感器和无线通信模块；所述电控舱、电池舱、泥浆泵、电机和液压齿轮马达均固定在主框架中的配件放置层中。本专利技术中，所述履带式行走机构中，由履带大梁、弹簧、张紧轮和支重轮构成履带的内支撑，由差速器、圆锥齿轮、轮轴、传动杆、传动齿轮和电机构成传动与转向机构；其中，弹簧设于履带支架和履带大梁之间，在履带与履带支架之间、履带与履带大梁之间分别设支重轮，履带两端的张紧轮分别由两根轮轴连接用于带动履带运转。本专利技术中，所述底部支撑板的中央设有环形底盘，主框架底部通过轴承活动安装在底盘上，并能在液压油缸和齿轮传动部件的驱动下作相对转动。本专利技术中，所述折臂下段通过关节部件安装在主框架的前侧，关节部件的两侧固定设置一组液压油缸，其油缸活塞杆的末端与折臂下段相连用于驱动折臂横向移动。本专利技术中，所述绞吸头的前端设置绞刀，绞刀由底圈、轮毂、刀臂、刀齿四个部分构成；绞吸头通过管路连接至所述液压齿轮马达，通过液压方式驱动绞刀运转。本专利技术中，所述主框架的顶部设置用于吊装的吊环。本专利技术中，所述主框架的前侧设置用于实时监控的摄像头。本专利技术中，所述履带式行走机构中设置锁定机构，用于锁定张紧轮防止履带打滑。本专利技术中，在电池舱内部于电池和舱壁的间隙中充满用于防水的绝缘油。本专利技术中，在电控舱的舱壁与其封盖之间，设有用于防水的O形橡胶密封圈；电控舱的舱壁外固定安装天线，并通过线缆连接至主控板上的无线通信模块。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术中的无人驾驶的绞吸束射式水陆两栖行走清淤装备，能够用于港口码头等回淤区的狭长地带作业，具备水路两栖作业能力，具备更广泛的适应性；2、本专利技术首次将MEMS传感器用于清淤装备上，能够配合电控系统对清淤装置的位置姿态进行实时调整，可以实现对侧翻等危险状态的提前判断和系统姿态控制；3、本专利技术利用多个液压油缸驱动折臂及主框架，使绞吸头端部的绞刀可以到达清淤作业区表层的任意地点；4、淤泥管道与绞吸头、泥浆泵相连，能实现淤泥的实时收集与传输，以将淤泥输送到后方或者堆积场实现对淤泥的实时处理；5、履带行进方式使得路栖作业具有很好的适应性，主框架两侧外加的浮筒可以在水栖作业时正常行进，并且能通过定位桩实现水面定位，很好的实现了水陆两栖的作业；6、通过摄像机和无线通信模块、天线的配合，可以实现远程操控；无需传统清淤设备那样由操作员亲自进入作业区，能确保人员安全、减少人力资源投入。附图说明图1为本专利技术中码头后方绞吸束射清淤装备的主体结构；图2为本专利技术中码头后方绞吸束射清淤装备的行进机构示意图；图3为本专利技术中码头后方绞吸束射清淤装备的履带底座侧视图；图4为本专利技术中码头后方绞吸束射清淤装备的主框架；图5为本专利技术中码头后方绞吸束射清淤装备的绞吸头；图6为本专利技术中码头后方绞吸束射清淤装备的充油电池舱。图中，1绞吸头、2履带式行走机构、3液压油缸、4泥浆泵、5主框架、6电机、7低压接线盒、8电控舱、9阀箱、10电源、11圆锥齿轮、12张紧轮、13底盘、14底部支撑板、15履带、16大支重轮、17小支重轮、18履带支架、19弹簧、20履带大梁、21吊环、22配件放置层、23防护垫、24油缸活塞杆、25泥浆管夹板、26泥浆管、27绞刀、28开关、29长杆、30转接头、31定位柱、32折臂。具体实施方式以下的实施例可以使本专业
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【技术保护点】
1.一种无人驾驶的绞吸束射式水陆两栖行走清淤装备，其特征在于，该设备包括清淤机构、行进及辅助作业机构、动力传动机构、主框架和电控舱；其中，清淤机构包括绞吸头、泥浆泵和泥浆管；行进及辅助作业机构包括履带式行走机构、螺旋桨推进器、定位桩和浮筒；动力传动机构包括电池舱、电机、液压齿轮马达、液压油缸和齿轮传动部件；各部件的连接关系为：/n主框架安装在履带式行走机构的底部支撑板上；在主框架的前侧装有两段式折臂，其折臂上段装有绞吸头和泥浆管，泥浆管连接至泥浆泵；在折臂下段的两侧固定设置两组液压油缸，其油缸活塞杆的末端与折臂上段相连用于驱动折臂竖向移动；在主框架的后侧固定安装由第一电机驱动的螺旋桨推进器，在主框架的左右两侧分别固定安装浮筒；在主框架中心设有竖向的定位柱，其下端穿过底部支撑板，上端连接至另一组液压油缸的油缸活塞杆；由第二电机驱动的液压齿轮马达通过管路连接至各液压油缸和泥浆泵，各电机通过线缆连接电池舱，电控舱中的主控板上设有MEMS传感器和无线通信模块；所述电控舱、电池舱、泥浆泵、电机和液压齿轮马达均固定在主框架中的配件放置层中。/n
【技术特征摘要】
1.一种无人驾驶的绞吸束射式水陆两栖行走清淤装备，其特征在于，该设备包括清淤机构、行进及辅助作业机构、动力传动机构、主框架和电控舱；其中，清淤机构包括绞吸头、泥浆泵和泥浆管；行进及辅助作业机构包括履带式行走机构、螺旋桨推进器、定位桩和浮筒；动力传动机构包括电池舱、电机、液压齿轮马达、液压油缸和齿轮传动部件；各部件的连接关系为：
主框架安装在履带式行走机构的底部支撑板上；在主框架的前侧装有两段式折臂，其折臂上段装有绞吸头和泥浆管，泥浆管连接至泥浆泵；在折臂下段的两侧固定设置两组液压油缸，其油缸活塞杆的末端与折臂上段相连用于驱动折臂竖向移动；在主框架的后侧固定安装由第一电机驱动的螺旋桨推进器，在主框架的左右两侧分别固定安装浮筒；在主框架中心设有竖向的定位柱，其下端穿过底部支撑板，上端连接至另一组液压油缸的油缸活塞杆；由第二电机驱动的液压齿轮马达通过管路连接至各液压油缸和泥浆泵，各电机通过线缆连接电池舱，电控舱中的主控板上设有MEMS传感器和无线通信模块；所述电控舱、电池舱、泥浆泵、电机和液压齿轮马达均固定在主框架中的配件放置层中。
2.根据权利要求1所述的清淤装备，其特征在于，所述履带式行走机构中，由履带大梁、弹簧、张紧轮和支重轮构成履带的内支撑，由差速器、圆锥齿轮、轮轴、传动杆、传动齿轮和电机构成传动与转向机构；其中，弹簧设于履带支架和履带大梁之间，在履带与履带支架之间、履带与履带大梁之间分别设支重轮，履带两端的张紧轮分别由两根轮轴连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈家旺，朱海，田祯玮，葛勇强，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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