【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水库大坝等水利工程中的水下除险加固，具体涉及一种基于移动吸附技术的水下开槽平台及开槽方法。
技术介绍
1、由于我国幅员辽阔、水系众多，在水利设施方面的发展已经是非常的成熟，各种堤坝以及相关设施已经变成了河流泄洪的重要措施。但是由于大坝主要的材质以混凝土为主，因此在长年累月的使用过程中，大坝的坝体难免会发生一些裂缝的现象。而这样的坝体裂缝不仅会导致水流的渗出，甚至会因为长期的不维修产生更严重的危害，甚至决堤，可能威胁到河流下游流域人民的安全，因此，对于水下处理混凝土的裂缝逐渐得到重视。
2、目前水下修复混凝土裂缝多采用灌浆的方式，其施工工艺为切割开槽-钻孔-埋管-表面封闭-灌浆，其中切割开槽分为矩形槽、v形槽、u形槽等，其开槽尺寸和角度的准确性直接影响着整条裂缝处理的效果，在整个施工工艺中起到了重要的作用。
3、现有的水下混凝土切割开槽方式多采用潜水员下潜至相应的裂缝位置手持液压或气动切割机沿裂缝周边开槽，开槽的尺寸和角度主要依靠潜水员的经验判定，对于开槽的走向和尺寸存在一定的偏差，且潜水员在水下持续操作工器具会造成一定的身体疲劳，导致工作效率降低。整个工作过程对于潜水员的要求较高，尤其是需要技术人员长时间在水下，显然是非常不安全的。
4、因此，现有技术存在以下不足：
5、(1)目前针对水库大坝等混凝土建筑的维护和修理主要以人工为主，由于人工修复存在诸多不安全和不便利的情况，因此采用水下机器人实现相关需求有诸多好处。
6、(2)针对水下切割开槽方面的水下机器
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于移动吸附技术的水下开槽平台及开槽方法。
2、本专利技术采用的技术方案是：
3、所述水下开槽平台吸附于待作业壁面上，包括移动吸附底盘模块和开槽推进模块。
4、移动吸附底盘模块，包括轮式移动底盘和多个离心叶轮式水下吸盘；所述轮式移动底盘包括与待作业壁面平行间隔布置的底盘平板，底盘平板在靠近待作业壁面的底面固定安装有多个离心叶轮式水下吸盘，离心叶轮式水下吸盘在靠近所述待作业壁面的底端开有吸盘开口，吸盘开口正对待作业壁面且与待作业壁面间隔布置；底盘平板在位于水下开槽平台的移动方向上的后侧开设有u型通槽，u型通槽中放置有开槽推进模块。
5、开槽推进模块，包括开槽机、移动滑台和滑台滑板；所述移动滑台斜置于底盘平板的远离待作业壁面的顶面，且位于水下开槽平台的移动方向上的后端为连接处；移动滑台的顶面滑动布置有滑台滑板，滑台滑板与开槽机的前端固定连接，开槽机的后端穿过u型通槽后与待作业壁面接触。所述开槽推进模块还包括盘锯、关节电机和齿条；所述移动滑台的后端与底盘平板之间的连接处为铰接连接，移动滑台的前端由固定在底盘平板顶面的直杆向上支撑，使移动滑台斜置于底盘平板顶面上；所述移动滑台的顶部滑动布置有滑台滑板，滑台滑板能够在移动滑台的前、后端之间往复移动；滑台滑板的顶面固定安装有开槽机，开槽机的末端设有盘锯，盘锯随开槽机的后端穿过u型通槽后与待作业壁面接触并进行开槽作业；滑台滑板的其中一侧固定安装有关节电机，移动滑台的同一侧的侧壁上配合布置有齿条，齿条与关节电机啮合连接。
6、所述盘锯的数量能够调节。
7、所述移动滑台的后端通过合页铰接于底盘平板的顶面上，所述直杆为可伸缩直杆，所述直杆和合页配合布置，以调节移动滑台与底盘平板之间的倾斜角，移动滑台与底盘平板之间前侧的倾斜角能在0～90度之间调节。具体实施中，可通过调整滑台后侧的直杆的长度来调整移动滑台与底盘平板之间的倾斜角。
8、本专利技术中的水下开槽平台的开槽深度可通过控制关节电机来控制开槽机的推进距离，进而精准控制水下混凝土壁面的开槽深度。
9、所述齿条平行间隔布置于滑台滑板的下方，且顶面设有轮齿，齿条的长度方向、传动方向均与滑台滑板的移动方向一致；滑台滑板与齿条之间布置有关节电机的关节输出轴，关节输出轴的一端固定于关节电机上且由关节电机驱动，另一端的外部套设有齿轮，套设有齿轮的一端向靠近移动滑台的方向延伸，使齿轮位于齿条的上方，使齿轮与齿条啮合连接，关节输出轴的轴线与移动滑台的侧壁垂直；所述关节电机能够带动关节输出轴沿逆时针/顺时针方向转动后，由于移动滑台固定安装于底盘平板上，通过齿轮与齿条之间的配合，带动滑台滑板从移动滑台的后端/前端向前端/后端移动。
10、所述滑台滑板通过多个配合布置的滑轨和滑块实现与移动滑台的滑动连接。
11、所述轮式移动底盘还包括防水步进电机、橡胶轮和底盘侧板；所述防水步进电机安装于底盘平板的底面，所述底盘平板的左右两侧各垂直布置有一个底盘侧板，两个底盘侧板上分别对应安装有多个橡胶轮，橡胶轮与待作业壁面滚动接触；所述底盘侧板上，位于最前端的两个橡胶轮为前驱轮，两个前驱轮分别电连接有一个防水步进电机。
12、所述水下开槽平台还包括设置于开槽机外部的开槽机密封舱、设置于关节电机外部的关节电机密封舱，设置于防水步进电机外部的步进电机密封舱，用于实现开槽机的水下作业。
13、所述水下开槽平台还包括多个浮力块。
14、所述水下开槽平台还包括外部框架和配件，外部框架主要由铝型材、铝合金搭建而成，外部框架布置于底盘平板顶面的一处，外部框架上安装有配件，配件包括电控舱、水下灯源和水下摄像头等开槽平台所需的配件。
15、所述水下开槽平台还包括控制舱，控制舱与上位机pc端通过载波连接，在地面站解析载波后连接到上位机的控制计算机，操作人员通过外接设备操作计算机即可控制水下开槽平台。
16、进一步地，所述开槽机可以替换为钻孔、冲刷清淤等冲击性作业工具。
17、采用所述水下开槽平台的水下开槽作业方法包括以下步骤：
18、1)将所述水下开槽平台携带至水下待作业区域后，开启离心叶轮式水下吸盘，使所述水下开槽平台吸附在竖直或任意角度的待作业壁面上，接着开启防水步进电机，控制所述水下开槽平台在待作业壁面上移动前进至指定位置；
19、2)调节关节电机的关节输出轴的旋转角度，通过齿轮与齿条之间的传动作用，使滑台滑板在移动滑台上向后下侧移动，固定安装于滑台滑板上的开槽机安装有盘锯的一端穿过底盘平板后侧的u型通槽，切入待作业壁面；
20、3)采用防水步进电机控制所述水下开槽平台在待作业壁面上沿预设的开槽路线前进，进行开槽作业；
21、4)作业结束后，返回工作水面。
22、本专利技术的有益效果是：
23、(1)本专利技术基于非接触旋流吸附原理，创新性提出将离心叶轮式水下吸盘与轮式移动底盘相结合的适用于深水环境的粗糙表面动态吸附固定方法，研发了一种水下冲击性作业工具吸附固定平台，本专利技术采用离心叶轮式水下吸盘抵抗装载在移动底盘上的冲击性作业工具的作业反力，因而本专利技术中可在水本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于移动吸附技术的水下开槽平台，其特征在于：所述水下开槽平台吸附于待作业壁面上，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于移动吸附技术的水下开槽平台，其特征在于：所述开槽推进模块还包括盘锯(4)、关节电机(10)和齿条(12)；所述移动滑台(11)的后端与底盘平板(13)之间的连接处为铰接连接，移动滑台(11)的前端由固定在底盘平板(13)顶面的直杆(6)支撑，使移动滑台(11)斜置于底盘平板(13)顶面上；所述移动滑台(11)的顶部滑动布置有滑台滑板(14)，滑台滑板(14)能够在移动滑台(11)的前、后端之间往复移动；滑台滑板(14)的顶面固定安装有开槽机(3)，开槽机(3)的末端设有盘锯(4)，盘锯(4)随开槽机(3)的后端穿过U型通槽后与待作业壁面接触并进行开槽作业；滑台滑板(14)的其中一侧固定安装有关节电机(10)，移动滑台(11)的同一侧的侧壁上配合布置有齿条(12)，齿条(12)与关节电机(10)啮合连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于移动吸附技术的水下开槽平台，其特征在于：所述移动滑台(11)的后端通过合页(8)铰接于底盘平板(
4.根据权利要求2所述的一种基于移动吸附技术的水下开槽平台，其特征在于：所述齿条(12)平行间隔布置于滑台滑板(14)的下方，且顶面设有轮齿，齿条(12)的长度方向、传动方向均与滑台滑板(14)的移动方向一致；滑台滑板(14)与齿条(12)之间布置有关节电机(10)的关节输出轴，关节输出轴的一端固定于关节电机(10)上且由关节电机(10)驱动，另一端的外部套设有齿轮(15)，使齿轮(15)与齿条(12)啮合连接，关节输出轴的轴线与移动滑台(11)的侧壁垂直；所述关节电机(10)能够带动关节输出轴沿逆时针/顺时针方向转动后，通过齿轮(15)与齿条(12)之间的配合，带动滑台滑板(14)从移动滑台(11)的后端/前端向前端/后端移动。
5.根据权利要求1所述的一种基于移动吸附技术的水下开槽平台，其特征在于：所述滑台滑板(14)通过多个配合布置的滑轨(17)和滑块(16)与移动滑台(11)的滑动连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于移动吸附技术的水下开槽平台，其特征在于：所述轮式移动底盘还包括防水步进电机(5)、橡胶轮(7)和底盘侧板(9)；所述防水步进电机(5)安装于底盘平板(13)的底面，所述底盘平板(13)的左右两侧各布置有一个底盘侧板(9)，两个底盘侧板(9)上分别对应安装有多个橡胶轮(7)，橡胶轮(7)与待作业壁面滚动接触；所述底盘侧板(9)上，位于最前端的两个橡胶轮(7)为前驱轮，两个前驱轮分别电连接有一个防水步进电机(5)。
7.根据权利要求2或6任一所述的一种基于移动吸附技术的水下开槽平台，其特征在于：所述水下开槽平台还包括设置于开槽机(3)外部的开槽机密封舱(1)、设置于关节电机(10)外部的关节电机密封舱、设置于防水步进电机(5)外部的步进电机密封舱，用于实现开槽机(3)的水下作业。
8.根据权利要求1所述的一种基于移动吸附技术的水下开槽平台，其特征在于：所述水下开槽平台还包括多个浮力块。
9.根据权利要求1所述的一种基于移动吸附技术的水下开槽平台，其特征在于：所述水下开槽平台还包括外部框架和配件，外部框架主要由铝型材、铝合金搭建而成，外部框架布置于底盘平板(13)顶面的一处，外部框架上安装有配件，配件包括电控舱、水下灯源和水下摄像头。
10.一种采用如权利要求1～9任一所述的一种基于移动吸附技术的水下开槽平台的水下开槽作业方法，其特征在于，方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于移动吸附技术的水下开槽平台，其特征在于：所述水下开槽平台吸附于待作业壁面上，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于移动吸附技术的水下开槽平台，其特征在于：所述开槽推进模块还包括盘锯(4)、关节电机(10)和齿条(12)；所述移动滑台(11)的后端与底盘平板(13)之间的连接处为铰接连接，移动滑台(11)的前端由固定在底盘平板(13)顶面的直杆(6)支撑，使移动滑台(11)斜置于底盘平板(13)顶面上；所述移动滑台(11)的顶部滑动布置有滑台滑板(14)，滑台滑板(14)能够在移动滑台(11)的前、后端之间往复移动；滑台滑板(14)的顶面固定安装有开槽机(3)，开槽机(3)的末端设有盘锯(4)，盘锯(4)随开槽机(3)的后端穿过u型通槽后与待作业壁面接触并进行开槽作业；滑台滑板(14)的其中一侧固定安装有关节电机(10)，移动滑台(11)的同一侧的侧壁上配合布置有齿条(12)，齿条(12)与关节电机(10)啮合连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于移动吸附技术的水下开槽平台，其特征在于：所述移动滑台(11)的后端通过合页(8)铰接于底盘平板(13)的顶面上，所述直杆(6)为可伸缩直杆，所述直杆(6)和合页(8)配合布置以调节移动滑台(11)与底盘平板(13)之间的倾斜角，移动滑台(11)与底盘平板(13)之间的倾斜角能在0～90度之间调节。
4.根据权利要求2所述的一种基于移动吸附技术的水下开槽平台，其特征在于：所述齿条(12)平行间隔布置于滑台滑板(14)的下方，且顶面设有轮齿，齿条(12)的长度方向、传动方向均与滑台滑板(14)的移动方向一致；滑台滑板(14)与齿条(12)之间布置有关节电机(10)的关节输出轴，关节输出轴的一端固定于关节电机(10)上且由关节电机(10)驱动，另一端的外部套设有齿轮(15)，使齿轮(15)与齿条(12)啮合连接，关节输出轴的轴线与移...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷勇，王旭，胡洋，王祺铭，孔令浩，谢海波，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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