一种高压射流式水下清淤装置及清淤船的制作方法

本发明属于环保清淤技术领域，具体涉及一种高压射流式水下清淤装置及清淤船。

背景技术：

随着城市化进程的推进，城市规模不断扩大。昔日碧波荡漾的护河和城市内河逐步成为污染源。这不仅影响城市的环境，还给人们的生活带来很多不便。另外，淤积的淤泥和污泥对城市的排洪排涝带来很大问题。因此着力整治城市内河河道、护城河和排水沟、消除黑臭现象，已成为刻不容缓的任务。

目前，国内清淤主要使用挖掘机进行污泥清理，首先通过挖掘机清理掉杂物，淤泥由管道输送或者直接倒运到岸上，最后淤泥由运输车运出，但是使用挖掘机清淤需要预先排水，对于水量大、深度深的河道清淤效率大大降低。鉴于此，适用于水量大、深度深的河道清淤的水下清淤方式应运而生。

现有技术中的此类采用水下清淤方式清淤的清淤装置，如中国专利公布号为cn103205991a的发明专利说明书中公开了一种河道清淤船，该河道清淤船包括船体，所述船体上安装有吸水泵、吸浊泵，所述吸水泵连接有吸水泵进水管、吸水泵出口管，所述吸浊泵设有吸浊泵进水管、吸浊泵出水管，所述吸水泵出水管与增压泵相连，增压泵与高压水枪相连，所述高压水枪、吸浊泵进水管延伸至船体下方，高压水枪、吸浊泵进水管外侧设有屏蔽罩，高压水枪、吸水泵进水管及屏蔽罩实质上构成水下清淤装置。该河道清淤船使用时，首先通过升降机构调整屏蔽罩的高度，然后通过高压水枪将增压后的清水向河底喷射将淤泥搅起后通过吸淤泵进水管将淤泥吸出。该河道清淤船可有效清除水下污物，但是该河道清淤船上的水下清淤装置对复杂河床适应性差，如当河床高低起伏时，该水下清淤装置清淤效率低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种面对复杂河床清淤效率高的高压射流式水下清淤装置；本发明的目的还在于提供一种安装上述高压射流式水下清淤装置的清淤船。

为实现上述目的，本发明的高压射流式水下清淤装置的技术方案是：

技术方案1，一种高压射流式水下清淤装置包括开口向下用于倒扣在河床上的壳体，所述壳体具有容纳淤泥及泥浆的内腔，壳体内部设有用于与冲污设备连接的冲污头和用于与抽吸设备连接的吸污头，所述壳体上设有用于与拖拽机构连接的拖拽结构。

有益效果：使用本发明的高压射流式水下清淤装置清淤时，通过冲污头冲击水下淤泥，搅动的淤泥被壳体全部封闭，由吸污头将淤泥及泥浆吸走，达到清淤的目的。在清淤过程中，外界的水体与壳内的水体完全隔离，清淤的过程不会造成局部水体浑浊，并通过拖拽机构拖拽高压射流式水下清淤装置，高压射流式水下清淤装置沿河床被拖拽到下一个工作位置开始清淤工作，可以对河床进行扫地式清淤，从河床的一端到另一端，定期对河床的淤泥进行清理。本发明的高压射流式水下清淤装置可在河床上行走，对复杂河床适用性强。

技术方案2，在技术方案1的基础上进一步改进，所述壳体底部具有在壳体滑行过程中引导壳体通过障碍物的支撑斜面，支撑斜面自后向前方向上向上倾斜。斜面有利于越过水下障碍物，当高压射流式水下清淤装置在水下左右两侧遇到障碍物时，壳体可越过障碍物。

技术方案3，在技术方案2的基础上进一步改进，所述壳体底部设有斜板，所述支撑斜面设置在斜板上。斜板有利于避让水下障碍物，且便于设置。

技术方案4，在技术方案3的基础上进一步改进，所述斜板至少两个，且斜板沿壳体底部周向间隔设置。斜撑位于壳体底部周向且间隔设置有利于壳体对多方位障碍物进行避让。

技术方案5，在技术方案1~4任一技术方案的基础上进一步改进，所述拖拽结构为倾斜设置于壳体前端的孔板。孔板倾斜布置在壳体前端，有利于拖拽机构拖拽时壳体保持稳定。

技术方案6，在技术方案1~4任一技术方案的基础上进一步改进，所述壳体为仿生龟壳状结构。龟壳状壳体有利于避让壳体上方障碍物。

技术方案7，在技术方案1~4任一技术方案的基础上进一步改进，所述壳体外侧设置橡胶帘。在工作状态下越过水底高低不平的河床时，水下清淤装置的壳体不能紧密扣在水底时，橡胶帘能够起到密封作用，及时密封泥浆，确保不会污染水体。

技术方案8，在技术方案1~4任一技术方案的基础上进一步改进，所述冲污头位于吸污头前侧。先冲后吸，有利于增强清淤效率。

技术方案9，在技术方案8的基础上进一步改进，所述冲污头与吸污头均为至少两个，各冲污头和各吸污头分别成排设置。采用这种设计可显著增强冲污接头冲污效果以及吸污接头吸污效果。

技术方案10，在技术方案1~4任一技术方案的基础上进一步改进，所述壳体底部设有防护网或格栅板。防护网或格栅板有利于防止水下微生物进入壳体内部，起到了对水下微生物的保护作用。

技术方案11，在技术方案1~4任一技术方案的基础上进一步改进，所述壳体采用不锈钢制作而成。不锈钢材质较重，有助于增加壳体的重量，从而使得高压射流式水下清淤装置在水下行走时，壳体能紧紧扣在污泥上。

技术方案12，在技术方案1~4任一技术方案的基础上进一步改进，所述壳体上设有用于监测水体底部污泥厚度的物位计。有助于根据不同淤泥厚度控制高压射流式水下清淤装置行走速度，从而达到最佳清淤效果和最经济的运行成本。

本发明的清淤船的技术方案是：

技术方案1，一种清淤船，包括船体，所述船体上安装有高压水泵、污水泵和高压射流式水下清淤装置，所述高压射流式水下清淤装置包括开口向下用于倒扣在河床上的壳体，所述壳体具有容纳淤泥及泥浆的内腔，壳体内部设有与冲污设备连接的冲污头和与抽吸设备连接的吸污头，所述壳体上设有与清淤船上的拖拽机构连接的拖拽结构。

有益效果：使用本发明的清淤船清淤时，通过冲污头冲击水下淤泥，搅动的淤泥被壳体全部封闭，由吸污头将淤泥及泥浆吸走，达到清淤的目的。在清淤过程中，外界的水体与壳内的水体完全隔离，清淤的过程不会造成局部水体浑浊，并通过拖拽机构拖拽高压射流式水下清淤装置，高压射流式水下清淤装置沿河床被拖拽到下一个工作位置开始清淤工作，可以对河床进行扫地式清淤，从河床的一端到另一端，定期对河床的淤泥进行清理。本发明的高压射流式水下清淤装置可在河床上行走，对复杂河床适用性强。

技术方案2，在技术方案1的基础上进一步改进，所述壳体底部具有在壳体滑行过程中引导壳体通过障碍物的支撑斜面，支撑斜面自后向前方向上向上倾斜。斜面有利于越过水下障碍物，当高压射流式水下清淤装置在水下左右两侧遇到障碍物时，壳体可越过障碍物。

技术方案3，在技术方案2的基础上进一步改进，所述壳体底部设有斜板，所述支撑斜面设置在斜板上。斜板有利于避让水下障碍物，且便于设置。

技术方案4，在技术方案3的基础上进一步改进，所述斜板至少两个，且斜板沿壳体底部周向间隔设置。斜撑位于壳体底部周向且间隔设置有利于壳体对多方位障碍物进行避让。

技术方案5，在技术方案1~4任一技术方案的基础上进一步改进，所述拖拽结构为倾斜设置于壳体前端的孔板。孔板倾斜布置在壳体前端，有利于拖拽机构拖拽时壳体保持稳定。

技术方案6，在技术方案1~4任一技术方案的基础上进一步改进，所述壳体为仿生龟壳状结构。龟壳状壳体有利于避让壳体上方障碍物。

技术方案7，在技术方案1~4任一技术方案的基础上进一步改进，所述壳体外侧设置橡胶帘。在工作状态下越过水底高低不平的河床时，水下清淤装置的壳体不能紧密扣在水底时，橡胶帘能够起到密封作用，及时密封泥浆，确保不会污染水体。

技术方案8，在技术方案1~4任一技术方案的基础上进一步改进，所述冲污头位于吸污头前侧。先冲后吸，有利于增强清淤效率。

技术方案9，在技术方案8的基础上进一步改进，所述冲污头与吸污头均为至少两个，各冲污头和各吸污头分别成排设置。采用这种设计可显著增强冲污接头冲污效果以及吸污接头吸污效果。

技术方案10，在技术方案1~4任一技术方案的基础上进一步改进，所述壳体底部设有防护网或格栅板。防护网或格栅板有利于防止水下微生物进入壳体内部，起到了对水下微生物的保护作用。

技术方案11，在技术方案1~4任一技术方案的基础上进一步改进，所述壳体采用不锈钢制作而成。不锈钢材质较重，有助于增加壳体的重量，从而使得高压射流式水下清淤装置在水下行走时，壳体能紧紧扣在污泥上。

技术方案12，在技术方案1~4任一技术方案的基础上进一步改进，所述壳体上设有用于监测水体底部污泥厚度的物位计。有助于根据不同淤泥厚度控制高压射流式水下清淤装置行走速度，从而达到最佳清淤效果和最经济的运行成本。

技术方案13，在技术方案12的基础上进一步改进，所述船体上还设有用于控制行船速度的控制器，所述控制器与物位计信号连接。控制器有利于根据物位计检测到的淤泥厚度自动控制行驶速度，有助于增强清淤效果。

技术方案14，在技术方案1~4任一技术方案的基础上进一步改进，所述船体上还设有用于处理淤泥的离心机。离心机可将吸上来的污水进行泥水分离，实现对污水的初步处理。

技术方案15，在技术方案1~4任一技术方案的基础上进一步改进，所述船体上还设有用于为高压水泵、污泥泵提供电力的发电机组和电容。设置发电机组和电容可以让设备在有严格要求的场合切换不同的电源。

附图说明

图1为本发明的清淤船实施例的结构示意图；

图2为本发明的高压射流式水下清淤装置的底部结构示意图；

图3为本发明的高压射流式水下清淤装置的内腔结构示意图；

附图中：1、船体；2、高压水泵；3、污水泵；4、高压射流式水下清淤装置；41、冲污头；42、吸污头；43、拖拽孔板；44、斜板；45、橡胶帘；5、拖拽机构；6、储泥舱；7、离心机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的清淤船的具体实施例，如图1至图3所示，包括船体1，船体1采用全密封方舱浮筒，通过钢构件链接在一起、船体1上具有驾驶控制系统和推进系统。船体1上搭建框架工作平台，平台上安装有高压水泵2、污水泵3、发电机组（图中未示出）、离心机7、储泥舱6及高压射流式水下清淤装置4。船体1的最前端安装有拖拽高压射流式水下清淤装置4的拖拽机构5，拖拽机构5后侧安装有高压水泵2，本实施例中的高压水泵2的水源来源于河道中的河水，高压水泵2后侧安装有污水泵3，污水泵3的后端连接有离心机7，离心机7将污水泵3抽上来的污水进行泥水分离，水直接排入河道中，淤泥进入储泥舱6，高压射流式水下清淤装置4与高压水泵2和污水泵3连接。高压射流式水下清淤装置4包括壳体，壳体采用不锈钢制作而成，这样设计的目的的为了增加壳体的重量，从而使得壳体在水底紧紧扣合。本实施例中的壳体为底部开口，上部封闭的仿生龟壳形结构，高压射流式水下清淤装置4在水下行走时采用龟壳形结构的外观设计在遇到障碍物时可避让通过并且龟壳形结构的外观设计有利于高压射流式水下清淤装置4紧贴水底。壳体前端具有与拖拽机构5连接的拖拽孔板43，拖拽孔板43倾斜设置于壳体的上端。本实施例中的拖拽机构与拖拽孔板采用软钢缆和环链共同拖曳，这样设计的优点是钢缆和环链互为备用，任意一个发生意外时，另一个也能将水下设备及时回收到清淤船上。壳体顶部具有与高压水泵2连接的冲污头41，冲污头41背离与高压水泵2连接的一端深入壳体内部，冲污头41竖直设置，这样设计的好处是冲污头41可直接冲击水下污物，具有更强的冲击力。本实施例中的冲污头41具有多角度冲击的效果，可对水底污物实施全方位冲击确保将污物冲起。为了增加冲污效果，冲污头41设置三个，当然在其他实施例中也可为其它任意数，并且三个冲污头41平行间隔排列且位于壳体的前端。壳体顶部在冲污头41的后侧具有与污水泵3连接的吸污头42，吸污头42背离与污水泵3连接的一端深入壳体内部并且端部呈喇叭状开口，吸污头42竖直设置，这样设计的目的是为了将冲污头41冲起的污物最大限度的吸入。本实施例中的吸污头42也为三个，当然在其他实施例中也可为其他任意数目，并且三个吸污头42平行间隔排列且位于壳体的后端。本实施例中的冲污头41的管径小于吸污头42的管径，这样设计的目的是为了使冲击水量小于吸出水量，避免了因冲水量大于吸水量导致壳体倾翻，从而有助于壳体在水下稳固。

为了增加高压射流式水下清淤装置4在水下行走时的越障能力，壳体底部设置有斜板44，斜板44向壳体的前端倾斜，斜板44位于壳体的前后左右四端，当高压射流式水下清淤装置4前后左右四侧在水下遇到障碍物时均可以进行避让。壳体外侧安装有橡胶帘45，在工作状态下越过水底高低不平的鹅卵石层的时候，壳体不能紧密扣在水底时，橡胶帘能够起到密封作用，及时密封泥浆，确保不会污染水体。清淤过程中为了防止吸入水下微生物（如鱼虾蟹），壳体底部还安装有防护网，在其他实施例中防护网也可被格栅板代替。本实施例中的高压射流式水下清淤装置4安装有水下物位计，水下物位计基于物联网自动化控制与检测技术，实时检测水体底部淤泥层的厚度，水下物位计为根据不同淤泥层厚度由计算机自动控制行走速度、冲污头41、吸污头42压力提供了可能。高压射流式水下清淤装置4还安装有远程监控器，远程监控器基于物联网和4g通讯技术，可通过视频监管高压射流式水下清淤装置4运行的实时状态并可远程监控、监督以及提供技术支持。本实施例中的高压射流式水下清淤装置还加装北斗导航，实现定位、和远程值守。基于网络通讯技术利用后台管理软件，对驾驶控制系统进行远程操控，实现清淤船无人化、智能化工作。

本发明的清淤船使用时，清淤船拖拽高压射流式水下清淤装置4行驶到工作区域，高压射流式水下清淤装置4沉浸入水底，确定设备姿态和状态良好。启动船载发电机组为设备提供电力，依次启动船载离心机7、高压水泵2、污水泵3。高压水泵2产生的高压水流经高压射流式水下清淤装置4中的冲污头41喷出，搅动淤泥污泥，形成泥浆，高压射流式水下清淤装置4内的污水经吸污头42被污水泵3抽走，送入船载离心机7，离心机7将污水进行泥水分离，水直接排入河道，污泥进入储泥舱6，完成该工作区域的清淤工作。清淤船拖拽高压射流式水下清淤装置4至下一个工作区域，继续开展清淤工作。

本发明的高压射流式水下清淤装置的实施例与清淤船实施例中的高压射流式水下清淤装置实施例相同，不再赘述。