【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及植物收割，具体而言，涉及一种挺水植物水下收割装置及方法。
技术介绍
1、挺水植物如芦苇、香蒲、水葱等作为优质的生物质资源，生长面积大，纤维含量高，是工业纤维素、生物质能源及造纸不可多得的原材料，且越来越多的新用途正在被开发。挺水植物大多是在浅水淀区、湖滨和河滩自然生长，立地条件本身复杂，再加上受自然事件的影响，生长密度不均匀，倒伏情况随机发生，生长程度高低不一，杂乱互相缠绕等情况相互影响，收割工况条件极为复杂。一般的农用收割设备无法满足芦苇收割的需求，挺水植物的规模机械化收割成为困扰挺水植物高效资源化利用的技术问题。
2、现有技术中，收割挺水植物的方式在北方多为冰面上人工收割或冰面上利用小型割晒机机进行，南方大多数直接的人工收割。人工收割的方式成本高、劳动强度大且收割效率低下；北方的冰面上收割，收获量少，大部分挺水植物干物质在水面以下无法收获，不但浪费资源，且其腐烂还会造成水体二次污染。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供一种挺水植物水下收割装置及方法，进行挺水植物，特别是芦苇的收割或清理，以解决现有技术中挺水植物资源化利用效率低的问题。
2、本专利技术提供了一种挺水植物水下收割装置，包括拖船、控制台、升降支撑系统、排除系统、割台系统，所述控制台设置于所述拖船上，所述升降支撑系统后端连接于所述拖船头部，所述升降支撑系统前端由后至前依次连接所述排除系统、割台系统，所述割台系统通过所述升降支撑系统可升降的移动，所述排除系统与所述割台系
3、进一步地，所述升降支撑系统包括升降架、升降液压油缸，所述升降架具有轴和杆件组成的平行四边形连杆机构，所述升降液压油缸设于所述升降架连接拖船后端上部，所述升降液压油缸驱动平行四边形连杆机构折叠或恢复以带动所述升降支撑系统前端连接的排除系统、割台系统可升降移动。
4、进一步地，所述升降支撑系统还包括浮力气垫、挡水板，所述浮力气垫设于所述升降架底部以支撑割台系统，所述升降支撑系统通过所述浮力气垫充放气和/或升降液压油缸伸缩配合调整所述升降架高度以调整挺水植物的水下切割深度，所述挡水板设于所述升降架中部以将水向拖船两侧分流。
5、进一步地，所述排除系统包括动力马达、主动轴、主动齿轮、从动轴、从动齿轮、传动链条、拨针、拨针安装筋板，所述动力马达竖直安装在主动轴顶部以向所述主动轴提供水平旋转动力，所述主动轴与所述从动轴对称设置于所述升降支撑系统两侧，所述主动轴与所述从动轴之间套设有安装拨针的传动链条，所述主动轴通过水平旋转动力驱动所述传动链条以使所述拨针水平循环拨动排除挺水植物。
6、进一步地，一个或多个所述主动齿轮套接在主动轴不同高度上，与所述主动齿轮数量相同的从动齿轮通过轴承对应套接在从动轴与主动齿轮高度对应的位置上，每个主动齿轮与从动齿轮通过所述传动链条对应配合连接，一个或多个所述拨针通过拨针安装筋板安装于所述传动链条外圈，所述主动轴的旋转方向与所述排除系统排除挺水植物的方向相同。
7、进一步地，所述拨针安装筋板垂直安装于所述传动链条的一侧链板，所述拨针安装筋板上设有安装孔，所述拨针设于安装孔内，所述拨针延伸方向与所述传动链条的滚子轴线垂直。
8、进一步地，所述割台系统包括主割刀、侧割刀，所述主割刀水平设于所述升降支撑系统前端底部，所述侧割刀竖直设于所述升降支撑系统前端侧部，所述主割刀的切割面与所述排除系统排除挺水植物的方向水平，所述侧割刀的切割面与所述排除系统排除挺水植物的方向垂直。
9、进一步地，所述侧割刀设于远离所述排除系统排除挺水植物方向一侧，所述主割刀长度为所述主动轴与所述从动轴之间的间距长度，所述侧割刀高度为所述主动轴或所述从动轴的高度。
10、本专利技术还提供了一种利用上述挺水植物水下收割装置进行的水下收割方法，包括如下步骤：
11、s1.将挺水植物水下收割装置通过升降架挂装在拖船的船头，操作人员通过拖船上的控制台对收割装置进行收割操作，所述拖船推动收割装置在挺水植物水体中由边缘向中心以“回”字型轨迹行驶；
12、s2.浮力气垫安装在升降架底部，所述升降支撑系统通过所述浮力气垫充放气和/或升降液压油缸伸缩配合调整所述升降架高度以调整挺水植物的水下切割深度，挡水板设于所述升降架中部以将水向拖船两侧分流；
13、s3.主割刀水平安装在升降支撑系统的升降架的前端底部，切割拖船行驶轨迹上的挺水植物的根部，侧割刀竖直安装在升降支撑系统的升降架前端侧部，所述升降架前端侧部为拖船“回”字型行驶轨迹的内侧，切割从侧面进入拖船行驶轨迹的挺水植物茎叶；
14、s4.排除系统将切割后的挺水植物从侧割刀的对侧拨到拖船行驶轨迹外，完成挺水植物的水下持续收割。
15、进一步地，所述s4步骤中，所述排除系统将切割后的挺水植物从侧割刀的对侧拨到拖船行驶轨迹外包括，动力马达提供动力带动主动轴及安装在主动轴上的主动齿轮旋转运动，主动齿轮的旋转运动拉动传动链条及安装在传动链条上的拨针做水平运动，拨针将切割后的挺水植物从侧割刀的对侧拨到拖船行驶轨迹外，完成挺水植物的清理工作，传动链条的水平运动带动从动齿轮及从动齿轮套接的从动轴做旋转运动，使传动链条运动方向发生180°转变，完成传动链条的循环运动。
16、本专利技术中的挺水植物水下收割装置及方法，利用升降支撑系统将割台系统与拖船的船体链接，割台系统的主割刀可以下入水下0-80cm进行收割，尽可能大的收获挺水植物可利用部分。
17、本专利技术采用不低于挺水植物高度2/3的割台系统高度，采用3层不等速输送拨链及液压动力，本专利技术实现了挺水植物的全天时切割的规模机械化作业，极大的提高了挺水植物的收割效率。
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1.一种挺水植物水下收割装置，包括拖船(1)、控制台(2)、升降支撑系统、排除系统(6)、割台系统，其特征在于，所述控制台(2)设置于所述拖船(1)上，所述升降支撑系统后端连接于所述拖船(1)头部，所述升降支撑系统前端由后至前依次连接所述排除系统(6)、割台系统，所述割台系统通过所述升降支撑系统可升降的移动，所述排除系统(6)与所述割台系统之间设置有拨动间隙，所述排除系统(6)排除挺水植物的方向远离所述割台系统。
2.根据权利要求1所述的一种挺水植物水下收割装置，其特征在于，所述升降支撑系统包括升降架(3)、升降液压油缸(9)，所述升降架(3)具有轴和杆件组成的平行四边形连杆机构，所述升降液压油缸(9)设于所述升降架(3)连接拖船(1)后端上部，所述升降液压油缸(9)驱动平行四边形连杆机构折叠或恢复以带动所述升降支撑系统前端连接的排除系统(6)、割台系统可升降移动。
3.根据权利要求2所述的一种挺水植物水下收割装置，其特征在于，所述升降支撑系统还包括浮力气垫(4)、挡水板(5)，所述浮力气垫(4)设于所述升降架(3)底部以支撑割台系统，所述升降支撑系统通过
4.根据权利要求1所述的一种挺水植物水下收割装置，其特征在于，所述排除系统(6)包括动力马达(6-1)、主动轴(6-2)、主动齿轮(6-3)、从动轴(6-4)、从动齿轮(6-5)、传动链条(6-6)、拨针(6-7)、拨针安装筋板(6-8)，所述动力马达(6-1)竖直安装在主动轴(6-2)顶部以向所述主动轴(6-2)提供水平旋转动力，所述主动轴(6-2)与所述从动轴(6-4)对称设置于所述升降支撑系统两侧，所述主动轴(6-2)与所述从动轴(6-4)之间套设有安装拨针(6-7)的传动链条(6-6)，所述主动轴(6-2)通过水平旋转动力驱动所述传动链条(6-6)以使所述拨针(6-7)水平循环拨动排除挺水植物。
5.根据权利要求4所述的一种挺水植物水下收割装置，其特征在于，一个或多个所述主动齿轮(6-3)套接在主动轴(6-2)不同高度上，与所述主动齿轮(6-3)数量相同的从动齿轮(6-5)通过轴承对应套接在从动轴(6-4)与主动齿轮(6-3)高度对应的位置上，每个主动齿轮(6-3)与从动齿轮(6-5)通过所述传动链条(6-6)对应配合连接，一个或多个所述拨针(6-7)通过拨针安装筋板(6-8)安装于所述传动链条(6-6)外圈，所述主动轴(6-2)的旋转方向与所述排除系统(6)排除挺水植物的方向相同。
6.根据权利要求5所述的一种挺水植物水下收割装置，其特征在于，所述拨针安装筋板(6-8)垂直安装于所述传动链条(6-6)的一侧链板，所述拨针安装筋板(6-8)上设有安装孔，所述拨针(6-7)设于安装孔内，所述拨针(6-7)延伸方向与所述传动链条(6-6)的滚子轴线垂直。
7.根据权利要求6所述的一种挺水植物水下收割装置，其特征在于，所述割台系统包括主割刀(7)、侧割刀(8)，所述主割刀(7)水平设于所述升降支撑系统前端底部，所述侧割刀(8)竖直设于所述升降支撑系统前端侧部，所述主割刀(7)的切割面与所述排除系统(6)排除挺水植物的方向水平，所述侧割刀(8)的切割面与所述排除系统(6)排除挺水植物的方向垂直。
8.根据权利要求7所述的一种挺水植物水下收割装置，其特征在于，所述侧割刀(8)设于远离所述排除系统(6)排除挺水植物方向一侧，所述主割刀(7)长度为所述主动轴(6-2)与所述从动轴(6-4)之间的间距长度，所述侧割刀(8)高度为所述主动轴(6-2)或所述从动轴(6-4)的高度。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种挺水植物水下收割装置进行的水下收割方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种挺水植物水下收割方法，其特征在于，所述S4步骤中，所述排除系统(6)将切割后的挺水植物从侧割刀(8)的对侧拨到拖船(1)行驶轨迹外包括，动力马达(6-1)提供动力带动主动轴(6-2)及安装在主动轴(6-2)上的主动齿轮(6-3)旋转运动，主动齿轮(6-3)的旋转运动拉动传动链条(6-6)及安装在传动链条(6-6)上的拨针(6-7)做水平运动，拨针(6-7)将切割后的挺水植物从侧割刀(8)的对侧拨到拖船(1)行驶轨迹外，完成挺水植物的清理工作，传动链条(6-6)的水平运动带动从动齿轮(6-5)及从动齿轮(6-5)套接的从动轴(6-4)做旋转运动，使传动链条(6-6)运动方向发生180°转变，...
【技术特征摘要】
1.一种挺水植物水下收割装置，包括拖船(1)、控制台(2)、升降支撑系统、排除系统(6)、割台系统，其特征在于，所述控制台(2)设置于所述拖船(1)上，所述升降支撑系统后端连接于所述拖船(1)头部，所述升降支撑系统前端由后至前依次连接所述排除系统(6)、割台系统，所述割台系统通过所述升降支撑系统可升降的移动，所述排除系统(6)与所述割台系统之间设置有拨动间隙，所述排除系统(6)排除挺水植物的方向远离所述割台系统。
2.根据权利要求1所述的一种挺水植物水下收割装置，其特征在于，所述升降支撑系统包括升降架(3)、升降液压油缸(9)，所述升降架(3)具有轴和杆件组成的平行四边形连杆机构，所述升降液压油缸(9)设于所述升降架(3)连接拖船(1)后端上部，所述升降液压油缸(9)驱动平行四边形连杆机构折叠或恢复以带动所述升降支撑系统前端连接的排除系统(6)、割台系统可升降移动。
3.根据权利要求2所述的一种挺水植物水下收割装置，其特征在于，所述升降支撑系统还包括浮力气垫(4)、挡水板(5)，所述浮力气垫(4)设于所述升降架(3)底部以支撑割台系统，所述升降支撑系统通过所述浮力气垫(4)充放气和/或升降液压油缸(9)伸缩配合调整所述升降架(3)高度以调整挺水植物的水下切割深度，所述挡水板(5)设于所述升降架(3)中部以将水向拖船(1)两侧分流。
4.根据权利要求1所述的一种挺水植物水下收割装置，其特征在于，所述排除系统(6)包括动力马达(6-1)、主动轴(6-2)、主动齿轮(6-3)、从动轴(6-4)、从动齿轮(6-5)、传动链条(6-6)、拨针(6-7)、拨针安装筋板(6-8)，所述动力马达(6-1)竖直安装在主动轴(6-2)顶部以向所述主动轴(6-2)提供水平旋转动力，所述主动轴(6-2)与所述从动轴(6-4)对称设置于所述升降支撑系统两侧，所述主动轴(6-2)与所述从动轴(6-4)之间套设有安装拨针(6-7)的传动链条(6-6)，所述主动轴(6-2)通过水平旋转动力驱动所述传动链条(6-6)以使所述拨针(6-7)水平循环拨动排除挺水植物。
5.根据权利要求4所述的一种挺水植物水下收割装置，其特征在于，一个或多个所述主动齿轮(6-3)套接在主动轴(6-2)不同高度上，与所述主动齿轮(6-3)数量相同的从动齿轮(6-5)通过轴承对应套接在从动轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：王来，吴桐，邱圣杰，杜昱樊，孙健，闾文，
申请(专利权)人：中冶节能环保有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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