一种湖泊河道底泥中沉水植物种植装置的制作方法

本发明涉及一种用于水体污染修复的沉水植物高效种植的装置，可以实现在船上快速将水生植物种植于湖泊河道等水体底泥中，属于水生态植物修复技术领域。

背景技术：

近年来，一些湖泊、河流等水体一直遭受着环境污染的困扰，湖泊及河流富营养化加剧，其底泥中营养盐分、重金属等内源污染物积累也越来越多。水体污染的治理，除了加强点源污染治理，切断外源污染排放之外，还需要强化水体自身的生态修复能力。近年来，利用水生植物进行湖泊及河道水生态修复技术应用逐渐增多，如河道走廊湿地、滨湖人工湿地等水生态修复工艺等，这些工艺可以充分利用水生植物构建的生态系统，强化了对水体及底质中污染物的吸收净化，同时，提升了河流湖泊等水体的自然生态景观。因此，利用水生植物栽植构建湖泊河流水生净化系统，已成为湖泊河流污染治理的重要研究热点。修复污染水体及其底质的水生植物主要分为三种类型，浮水植物、沉水植物和挺水植物。对于浮水植物种植，采用船舶抛洒即可；对于生长在浅水水体底质中的挺水植物种植，可采用水稻插秧机即可实现快速高效种植；而对于生长在有一定水深水体底质中的沉水植物种植，多采用人工潜水的方法，效率低、风险大，也是目前构建水生态植物修复系统亟待解决的重要技术问题之一。

中国专利文献CN205133252U公开的《一种用于修复水体的沉水植物种植装置》和CN204350727U公开的《浮球沉水植物种植床》虽然操作灵活性较强，结构简单，但种植面积受到种植床的限制，种植面积较小，不适合在河流湖泊等污染水体进行大面积种植，且无法实现种植机械化，种植效率低。

技术实现要素：

针对现有河流湖泊等水体污染治理过程中，采取水生植物所采用的人工种植方法存在的效率低下等问题，本发明提出一种机械化程度高、操作安全简单、种植效率高的湖泊河道底泥中沉水植物种植装置。

本发明的湖泊河道底泥中沉水植物种植装置，采用以下技术方案:

该装置，包括履带、夹苗机构和驱动行走机构；履带连接在驱动行走机构上；履带上分布有夹苗机构；

所述驱动行走机构，包括支撑架、主动轮、从动轮和水下行走轮，主动轮和从动轮分别安装好在支撑架的上端和下端，履带连接在主动轮与从动轮之间，水下行走轮与从动轮同轴安装在支撑架上，支撑架上设置有挡针（用于打开夹苗机构）；

所述夹苗机构包括支座、弹簧片、下连杆和上连杆，上连杆和下连杆分别通过挡板中央的方孔安装在履带两侧，上连杆和下连杆的外端分别与一个弹簧片连接，两个弹簧片各自固定在一个支座上，两个支座分别固定在履带两侧，上连杆上设置有滑动夹片机构，下连杆上设置有转动夹片机构，一个滑动夹片机构与一个转动夹片机构构成一组夹放苗机构；滑动夹片机构通过滑套连接在上连杆上，上连杆和下连杆上之间设置有夹片间距调节装置，夹片间距调节装置上设置有转动夹片机构和作用于转动夹片机构的转动装置。

所述支撑架上在主动轮和从动轮之间设置有诱导轮，用来调节履带的转动方向，防止其脱落。

所述水下行走轮上分布有轮片，轮片环绕水下行走轮排列，行走时轮片插入底泥中，维持整个装置的稳定，便于前行，同时整个装置又不至于深陷底泥中。

所述履带是由履带板和连接块通过销轴连接而成的环形链带，相邻履带板之间通过两侧的连接块连接，履带板与连接块通过销轴连接。夹苗机构设置在履带的连接块上。

所述夹片间距调节装置，包括横杆，横杆的两端均设置有调节滑套，两个调节滑套分别套装在上连杆和下连杆上，下连杆的调节滑套上设置有固定螺栓。横杆可以通过滑套在上连接杆上自由滑动，调节相对应的滑动夹片机构和转动夹片机构之间的间距。

所述转动夹片机构，包括右外夹片、右内夹片和滚轮，右外夹片上设置有轨道，滚轮设置在右外夹片的轨道内，右内夹片通过连接轴连接在滚轮上，右内夹片与右外夹片之间分布有滚珠。

所述滑动夹片机构，包括左外夹片和左内夹片，左内夹片上设置有挡板，左外夹片插装在挡板中，左外夹片和左内夹片之间分布有滚珠。左内夹片可沿着滚珠上下滑动，右内夹片和左内夹片夹住幼苗，由于自身重力作用向下滑动。

所述转动装置，包括重力球、空心管、转动杆、转轴、弹簧片、弧形轨道、转动轮、传力杆、滚轮、推杆和挡板；空心管内设置有重力球，空心管连接在夹片间距调节装置的横杆上，空心管的上端一侧设置有弧形轨道，弧形轨道内设置有转动轮，弧形轨道的底端设置有挡板，挡板上设置有推杆，空心管的上部通过转轴安装有转动杆，转动杆的一端与空心管之间连接有弹簧片，转动杆的另一端与转动轮连接，转动轮上连接有传力杆，传力杆上设置有滚轮。转动轮在弧形轨道内移动，带动传力杆发生位移，传力杆带动滚轮沿着挡板滚动，滚轮推动推杆移动，推杆推动右内夹片滑动。

上述装置使用时，将驱动行走机构安装在船体上，通过船体在水面行驶牵引整个装置前行，并与船体上的柴油机带动驱动行走机构转动，履带随之顺时针转动，并通过水下行走轮在底泥中移动。当履带上夹苗机构转动到挡针的正下方时，挡针使下连杆上的转动夹片机构和上连杆上的滑动夹片机构打开，在转动夹片机构和滑动夹片机构放入幼苗。经过挡针以后，阻力消失，转动夹片机构和滑动夹片机构闭合，夹住幼苗，幼苗随着履带一起转动到水面以下。夹苗机构向水下运动过程中，转动机构启动，使幼苗脱离装置进入底泥中，同时幼苗与底泥存在摩擦力，使其停留在底泥中。

本发明机械化程度高，操作安全简单，种植效率高。一方面解决人工潜水种植水草的安全的问题，另一方面省时省力，操作安全简单，适合水体污染修复技术应用时大面积种植。

附图说明

图1 是本发明湖泊河道底泥中沉水植物种植装置的结构示意图。

图2是本发明中驱动行走机构的结构示意图。

图3是本发明中履带的结构示意图。

图4是本发明中夹苗机构的结构示意图。

图5是夹苗机构中横杆与上连杆和下连杆的连接示意图。

图6是转动夹片机构的结构示意图。

图7是转动夹片机构的俯视图。

图8是滑动夹片机构的结构示意图。

图9是滑动夹片机构的夹苗状态示意图。

图10是滑动夹片机构的俯视图。

图11 是转动装置的结构示意图。

图12 是放苗状态示意图。

图中：1、船体，2、挡针，3、主动轮，4、夹苗机构，5、履带，6、诱导轮，7、从动轮， 8、水下行走轮，9、支撑架，10、螺孔，11、轮片，12、履带板，13、销轴，14、连接块， 15、支座，16、弹簧片，17、方孔，18、挡板，19、下连杆，20、右外夹片，21、端头制动面，22、重力球，23、空心管，24、滚轮，25、滚珠，26、右内夹片，27、连接轴，28固定板，29、左外夹片，30、左内夹片，31、滚珠，32、挡板，33、盖板，34、固定板，35、弹簧，36、转轴，37、转动杆，38、弧形轨道，39、转动轮，40、推杆，41、滚轮，42、传力杆，43、挡板，44、上连杆，45、横杆，46、调节滑套，47、上螺母，48、螺栓，49、下螺母，50、滑套，51、螺栓，52、左螺母，53、右螺母。

具体实施方式

本发明湖泊河道底泥中沉水植物种植装置，如图1所示，包括履带5、夹苗机构4和驱动行走机构。履带5连接在驱动行走机构上。夹苗机构4连接在履带5上。整个装置可安装在船体1上。

驱动行走机构，如图1和图2所示，包括支撑架9、主动轮3、从动轮7和水下行走轮8。支撑架9的上端两侧均安装有主动轮3，下端两侧均安装有从动轮7，主动轮的安装轴与设置在船体1上的柴油机连接。主动轮3与从动轮7之间连接有履带5。支撑架9的中部两侧还设置有诱导轮6，用来调节履带5的转动方向，防止其脱落。主动轮3、从动轮7和诱导轮6通过与履带板12的啮合，带动履带5转动。水下行走轮8与从动轮7同轴安装在支撑架9上，行走轮8的轮宽可根据底泥性质加以调整，松软底泥选择宽轮，硬质底泥选择窄轮，水下行走轮8上分布有轮片11，轮片11环绕水下行走轮8排列，行走时轮片11插入底泥中，维持整个装置的稳定，便于前行，同时整个装置又不至于深陷底泥中。支撑架9上设置有螺孔10，通过螺栓将支撑架9安装在船体1上，使整个装置与船体1连为一体。支撑架9上还设置有挡针2，用于打开夹苗机构4。

如图3所示，履带5是由履带板12和连接块14通过销轴13连接而成的环形链带，相邻履带板12之间通过连接块14连接，履带板12与连接块14通过销轴13连接。夹苗机构4设置在履带5的连接块14上（参见图2），随履带5一起转动。

如图3和图4所示，夹苗机构4包括支座15、弹簧片16、挡板18、下连杆19和上连杆44。挡板18上设置有方孔17，上连杆44和下连杆19穿过方孔17与弹簧片16连接，方孔17可限制上连杆44和下连杆19只能左右发生位移。弹簧片16固定在支座15上，支座15固定在履带5两侧的连接块14上，挡板18固定在履带5两侧的连接块14上（参见图3）。上连杆44上设置有滑动夹片机构，下连杆19上设置有转动夹片机构，一个滑动夹片机构与一个转动夹片机构相对应，构成一组夹放苗机构。滑动夹片机构通过滑套50连接在上连杆44上，参见图8，在上连杆44上通过左螺母52和右螺母53拧紧螺栓51固定滑动夹片机构的位置。转动夹片机构通过夹片间距调节装置（参见图5）连接在下连杆19上。夹片间距调节装置上（具体是横杆45上）设置有作用于转动夹片机构的转动装置（参见图11，用于推动右内夹片26转动）。

如图5所示，所述夹片间距调节装置，包括横杆45，横杆45的两端分别设置有一个调节滑套46。两个调节滑套46分别插装在上连接杆44和下连接杆19上，横杆45可以通过调节滑套46在上连接杆44上自由滑动。在下连接杆19上通过上螺母47和下螺母49拧紧螺栓48固定调节滑套46的位置，以此调节相对应的滑动夹片机构和转动夹片机构之间的间距。可根据需要的滑动夹片机构和转动夹片机构的数量决定安装在上连接杆44上的上滑套50和下连接杆19上的下调节滑套46的数量，也就是横杆45的数量。

如图6和图7所示，转动夹片机构包括右外夹片20、端头制动面21、右内夹片26、滚轮24、滚珠25、连接轴27和固定板28。右外夹片20上设置有轨道，滚轮24设置在右外夹片20的轨道内，可在轨道内滚动，滑动至右外夹片端头制动面21时，滚轮24停止滚动。右内夹片26通过连接轴27连接在滚轮24上，可随滚轮24在右外夹片20中上下滑动，滑动过程中因受右外夹片20的限制，只能上下滑动，滑动至端头制动面21时，右外夹片20对其左右转动限制解除，此时，右内夹片26可绕连接轴27转动。右内夹片26与右外夹片20之间设置有滚珠25，以减少右内夹片26滑动时的摩擦力。滚珠25排布在固定板28上，固定板28固定在右外夹片20上。

如图8和图10所示，滑动夹片机构包括左外夹片29、左内夹片30、滚珠31、挡板32、盖板33和固定板34。左内夹片30的底端设置有挡板32（参见图10），挡板32的外侧设置有盖板33，左外夹片29插装在挡板32中，通过盖板33导向。左外夹片29和左内夹片30之间设置有滚珠31，滚珠31排布在固定板34上，固定板34固定在左外夹片29上。固定板34固定滚珠31的位置，左内夹片30可沿着滚珠31上下滑动。右内夹片26和左内夹片30夹住幼苗，由于自身重力作用向下滑动。

设置在夹片间距调节装置的横杆45上用于推动右内夹片26转动的转动装置，如图11所示，包括重力球22、空心管23、转动杆37、转轴36、弹簧片35、弧形轨道38、转动轮39、传力杆42、滚轮41、推杆40和挡板43。空心管23连接在夹片间距调节装置的横杆45上，空心管23内设置有重力球22。，空心管23的上端一侧设置有弧形轨道38，弧形轨道38内设置有转动轮39，弧形轨道38的底端设置有挡板43，用于限制转动轮39的位置。挡板43上设置有推杆40。空心管23的上部通过转轴36安装有转动杆37，转动杆37可以绕转轴36转动。转动杆37的一端与空心管23之间连接有弹簧片35，转动杆37的另一端与转动轮39连接。转动轮39上连接有传力杆42，传力杆42上设置有滚轮41。转动轮39在弧形轨道38内移动，带动传力杆42发生位移，传力杆42带动滚轮41沿着挡板43滚动，滚轮41推动推杆40移动，推杆40推动右内夹片26滑动（参见图12）。

上述装置的运行过程如下所述。

船体1在水面行驶牵引整个装置前行。船体1上的柴油机带动主动轮3转动，履带5随之转动，并通过水下行走轮8在底泥中移动。当履带5上夹苗机构4转动到挡针2的正下方时，挡针2阻挡弹簧片16，使其发生弯曲，推动下连杆19和上连杆44发生位移，使下连杆19上的转动夹片机构和上连杆44上的滑动夹片机构打开，在转动夹片机构和滑动夹片机构之间（具体是在左外夹片29和右外夹片20两者之间）放入幼苗，幼苗放入时根部在上，茎叶在下。经过挡针2以后，阻力消失，弹簧片16恢复弹力，转动夹片机构和滑动夹片机构（具体是右内夹片26和左内夹片30）闭合，夹住幼苗，幼苗随着履带5一起转动到水面以下。上述过程参见图1。

夹苗机构4向水下运动过程中，右内夹片26和左内夹片30夹住幼苗，由于自身重力作用向下滑动。左内夹片30向下运动到底部，参见图9，由于挡板32的作用使左内夹片30 不能发生转动，滚珠31减小了左内夹片30滑动的摩擦力。右内夹片26通过滚轮24向下滑动，滑动到底部被右外夹片20阻挡，滚珠25减少了右内夹片26向下滑动摩擦力。重力球22在重力作用下向下运动压缩弹簧35，转动杆37绕转轴36转动，转动轮39向上推动传力杆42，滚轮41沿着挡板43滑动推动推杆40，推杆40推动右内夹片26发生转动与左内夹片30产生错位，幼苗脱离装置进入底泥中，同时幼苗与底泥存在摩擦力，使其停留在底泥中。

夹苗机构4随着履带5继续转动，转到履带5顶部时，由于重力作用右内夹片26和左内夹片30重新滑回到右外夹片20和左外夹片29中，重力球22重力作用回到底部，不再压缩弹簧35。弹簧35弹力作用恢复原状，通过转动杆37带动转动轮39滑动，转动轮39通过传力杆42带动滚轮41发生滑动，推杆40收缩，恢复原状。