水底砂土铲取装置 本发明涉及海洋土木工程中，以特殊作业船的强力推进装置为依托的水底砂土铲取装置。
世界上的超大江河的河口处大都有大城市诞生。虽然因为创世以来的数次大洪水的袭击而蒙受巨大牺牲，但洪水逐渐填埋低洼地区，形成了现在的辽阔的平原。然而，随着这种填埋的发展，河口附近的水深变的极浅，河床上升，堤坝随之加高，不仅决堤的危险增大，而且维持航路也困难重重。虽然城市政府并没有将此问题搁置不管，但由于沉积砂土量太大，几近于人工力量不能解决了。
作为过去的作业船有：泥沙泵船、挖掘机船、斗式船、铲斗挖泥船、反铲挖土船等。虽然每次的砂土采取量越来越大，但任何一种挖土船不是在船四周用钢丝张紧，就是打入定位桩将船固定。作业船的作业范围局限于其四周，因此不能充分发挥挖泥船的效力。这些船没有机动能力，移动需要时间。此外，挖泥船还是妨碍其他船的障碍。从过去这些船挖泥的实效来看，与以亿为单位的水底砂土移动是无法相比的。可以单独移动的船不仅价格昂贵、而且即使是最大吨位的船仓可达6000m3的轮船也会留下挖掘的痕迹，故还另需要将水底地面平整。此外，轮船作业途中，在泥土出水时往往由于不可予测的原因使泥土又落入水中。对这种落后的作业方式不能置之不理。江河、港湾的治理中最重要的是避干洪水期，在干涸期全力以赴完成预定目标。按照本发明，只要根据需要增加能发挥威力地钢篙即可。此外，自然界中，在广阔的流域内砂土流失，淤积在河道中，如果反过来有计划的(利用计算机来实现)铲取砂土，运送到邻近的相同河口内，在大城市的领域内造出所需高度的新陆区，通过高效利用土地可以较快地收回砂土移动所需的投资，起到治理江河、复活港口、发展城市的最终目的。
鉴于以上的问题，本发明涉及一种挖泥作业船，特别提供一种河底泥土铲取装置，使用本装置可以高效地完成砂土铲取，达到本发明的目的：铲取河底内的砂土、治理江河，复活港口、航道、或在河口内造出平地。
为达到上述目的，本发明的河底铲取砂土装置，通过装在铲取主体的超硬铲齿在主体自重的作用下突入河底泥土中，然后在牵引船的作用下沿河底移动，使混土沿砂土上升台向上移出水面而落入传送带中。本发明装置还具有调节铲土过程及铲齿角度的手段，而且具有防止砂土落出而再落入河中的手段。
下面结合图说明本发明的构造及作用。其中：
图1是作业船配置图。
图2是作业船A—A纵断面图。
图3是C—C纵断面图。
图4是铲取装置下部结构图。
图5是铲取装置上部结构图。
图6是背面D—D向视图。
图7是F—F向正视图。
图8是E—E断面图。
图9可交换齿扩大说明图。
图10是B—B断面图。
图11是甲板漏斗4—1除水说明图。其a是平面放大图，b是侧面放大图，c是除水盘放大图。
图12是链条23放大侧面图。
图13是钢篙1—1放大断面图。
图14是传动带驳船4I—I断面图。
图15是斗式传送带3的G—G断面图。
图16是驱动轮3—1回转部放大侧面图。
图17是斗式传送带的详细说明图，a是轴间的位置关系图，b是安装断面图。
图18是H—H向正视图。其中图中符号分别表示：1：强力撑篙作业船、1—1：钢篙、1—2：滑动箱、1—3：油缸、1—4：油压卷扬机、1—5：甲板船的孔、1—6：齿条、1—7：导轨、1—8：紧固零件、1—9：液压动作室及机仓、1—10：传动带驳船4系泊用卷扬机、1—11：铲取角度调节卷扬机、1—12：连接钢丝、1—13：销轴、1—14：护舷材、1—15：纵向隔墙、1—16：综合操作室、1—17：铲取角度调节卷扬机的钢丝、1—18：用于使篙倾斜的驱动部。2：砂土铲取装置、6：超硬砂土铲取齿、7：砂土铲取装置的铲斗、8：水平部分、9：砂土上升台、10：十字型刮泥板、11：驱动电机、12：砂土落下口、13：砂土覆盖物、14：铲取调节钢丝支承、15：铲取装置吊装部、16：链条安装部件、17：水底地面、18：铲取地面、19：传送齿、20；主体磨损防护台、21；砂土盖、22：可更换铲取齿6的安装螺钉、23：电弧焊链条、24：铲取装置上下用纹车、25；导轮、3：斗式传送带、3—1：驱动轮、3—2：惰轮、3—3：链斗：3—4：斗式传送带吊装装置、3—5：链斗支承轴、3—6：辊子链轴、3—7：链轮、3—8：滚子导轨、3—9：纵梁、3—10：横梁、3—11：连接件、3—12：隔板、3—13：间隙、3—14：小孔、3—1：链斗提升用纹盘、4：传动带驳船、4—1：甲板漏斗、4—2：旋臂起重机(装有观望用传感器)、4—3：铲取主体提升装置、4—4：提升用纹盘(卷扬机)、4—5：带倒刺的橡胶传送带、4—6：斜支承台、4—7：V型传送带、4—8：气轮发电机室、4—9：物品仓库及船员宿舍、4—10：修理厂、4—11：循环卷扬机、4—12：滑轮、4—15：V型带支承辊、4—16：变向轮、4—17：V型带绕扬机、4—18：V型带下部支承辊、4—19：系绳栓、4—20：除水盘、4—21：除水盘小孔、4—22：直接排水管、4—23：吸水管、4—24：电机、4—25：吸水泵、4—26：甲板漏斗4—1支承部件、4—27：甲板、4—28：甲板漏斗4—1支承台、4—29：运土船连接零件、4—30：中心架左舷侧简易推进机、4—31：中心加右舷侧简易推进机、5：运土船、5—1：推船、5—2：砂土装载部、5—3：砂土排放门、5—4：空气箱、
1.强力牵引船1
如图10所示，船体的结构是将3个方形船接连在一起，呈刚性结构。上甲板设成一定弯曲状，故排水性好。密封隔壁1—5为4轮枚，呈两列结构。纵向隔壁1—15牢固地接成一体结构。在隔壁间设有6个孔1—5，此孔为钢篙1—1的动作空间。方形船用厚钢板制造，其内部不透水的空间使之得到所要的浮力，船体加有防止弯曲、扭转的筋板，孔1—5的周围也进行了加强。甲板上装有推进装置，使之产生推进合力。即钢篙1—1以齿条1—6和装在油压卷扬机1—4内的齿轮啮合为动力，通过驱动部1—18的动作使之从70°倾斜至30°，此时产生一个推进力。装载有支承钢篙1—1的销轴13的滑箱1—2通过油缸1—3带动在导轨1—7上往复运动，前进时产生一个推进力，此推进力和上述的推进力形成推进合力。如图所示，此装置在纵方向上、跨越纵向隔壁1—15分3组设置。一般使之按1-2、2—3、3—1中的2组动作，实现连续推进。通过紧固零件1—8将隔壁1—15上配置2列此装置的船连接在一起，且其中间隔有护舷材料(橡胶制)1—14、因此可使这些船一起行走，从而可增加钢篙的数量。由于这些船后退困难，所以在机仓1—9设有可使之行走的辅助推进装置(过去的推进机)。且该机仓兼为油(液)压动作室；设有油箱、泵、电机、控制阀、控制台等。在船头设有船的总体操作用综合操作室1—16(操作为：油压之间关系、卷扬机之间关系、调速、铲取调整、砂土积堆、与其它船的关系、及各装置水深表示的观察)。在必要的地方装有传感器、把握、观察全局情况并进行判断。通过电气的及遥控手段进行操作。牵引船1和铲取装置2通过连接在链条连接部件16、16—1的电阻焊链条23连接，能抗拒强烈的力的同时，也能消除由波浪引起的冲击。由于钢篙1—1插入水底地面中，3装置中的2不会受到波浪冲击的影响。这样铲取装置2及链斗传送带不会产生故障。牵引船1与可以看成浮在水面上的装载栈桥的传送带驳船4之间的间隔按水深而变(浅处时分开，深处时互相靠近)，所以另设有卷扬机1—10及钢丝1—12连接在系船栓4—19上，调整其间距离，此过程不能对它们中间的链斗传送带3产生影响。卷扬机1—11及钢丝调整铲取角度，使超硬硬齿6的吃入量增减。在恶劣的气候条件下，中止作业，将全部篙1—1呈70°插入水底面，在背向来袭方向避难。此船较一般船更胜一筹。此强力牵引船除铲取要求的砂大量外，还具有牵引链式传送带3，链式传送带驳船4、运土船的能力。
2.铲取装置2
铲取主体的大少及能力的设定是本发明的关键所在。1秒种铲取砂土的量决定于要求全部运走的砂土量及每年平均流失的砂土量。所谓全部运走的砂土量是指将延长河路及航路到海中应铲去的砂土量移动到同一河口内将要造地处的砂土量。与此相应取钢篙1—1的数取成3的位数。由此决定了各作业船的大小、能力。
本发明牵引船的设计速度为1m/s(每行平均速度)，铲取能力是宽20m，水底地面17和铲取地面18的差即可更换齿6的吃入地面量为1m，假定可以铲取20m3/s，除去机械检修，整备及坏天气、休息日等，每年可按300天计算，1天工作8小时，那么一天的铲土量是20m3×60秒×60分×8小时＝6万m3/日，一年可铲土1.8亿m3/年，B若为三班倒工作，则为5.4亿m3/年。
如公布的那样，长江的砂土流失量为5亿m3/年，黄河为10亿m3/年，长江三峡工程完工后可以认为砂土流失现象可以消除，但不能期望黄河有同样的结果。
铲取装置7由高强度钢板焊接组装而成，其前端可交换齿6为超硬钢，并用螺栓连接或用焊接的办法接连。在磨损最严重的地方，或及时更换齿或用气割将之切除，根据需要进行修补。水底的砂土由于长年的水压及微砂粒的固化作用变硬时，如图所示可采用交替齿排列方式(即上一个齿与下一齿之间去一个齿)，这样可使铲取装置易吃入土中。铲取装置中央呈凹形，为使砂土不溢出，采用砂土盖21覆盖。铲齿的两端有链条安装部件16，链条23装在钢篙动作中心部的两侧16—1上。(参照图1)。作业开始时，铲取主体7由旋臂起重机4—2吊下，使之与水底接触，由于铲齿6的前端从主体7的底面突出，故在被牵引时开始作业。为对铲取过程进行调节，可使卷扬机1—11牵引钢索7，1—17与调节钢索支承14相连，故可调节铲齿6的角度。铲齿吃入量过大，则铲取砂土过多，在链斗3—3中溢出时，由于铲取装置主体提升装置4—3与铲取装置提升部15相连，故可以将主体7稍稍提起进行调节。铲取的砂土从后向前压，不会溢到外侧。左右端部的齿最先铲土，然后土砂通过水平部分8，一起上升到砂土上升台(9—1，9—2，9—3)后向上运动，在砂土盖21的遮闭下进一步向上移动。在此为辅助砂土的运动，使用电机11带动传递齿轮19，再带动十字型板10的轴运动，从而使十字型押上刮泥板10缓慢回转，辅助土砂向上提升。在主体7的后部，链斗式传送带惰轮轴3—2与主体7的铁板连在一起，砂土从砂土落口12落入回转的传运带3的链斗3—3中。本发明中，主体7由于密封而产生浮力，自重在水底减少，使用提升装置4—3的二级或三级滑轮可以省力，故卷扬机4—4可很容易将之吊起。本发明中，砂土上升台9分成3路是由于如果传送带过宽会导致其效率下降及制造困难。砂土落口12落下的砂土再次落入水中，为使之不飞散，采用下于汽车上挡泥板相类似的橡胶制或塑料制的砂土盖13，起到防护作用。
主体7与水底地面接触较宽，主体7自身倾斜时就无法进行铲土作用，所以可以微调主体7以防止砂土铲取过量。底面整体与地面直接接触，磨损剧烈，且磨损阻力大，故在关键部分装有磨损防护台。这些状态可一直由装在旋臂起重机4—2上的传感器观察到，故可以进行全部调节。
3.链斗式传输带
链斗式传输带原来安装在链斗式挖泥船上，是公知技术。作为特殊作业船的一部分是非常重要的。与已知技术不同的是，本发明装置的链斗不需要进行铲土作业，故可采用薄钢板制造重量较轻。链斗3—3呈L型，并与铲取装置2的砂土落口12的宽度相同。如第15图所示，链斗3—3采用恰当的宽度(图中为8等分)用隔板3—12隔开。本发明链斗3—3上在不影响其强度的情况下设有小孔3—14，如图16所示链斗之间有间隙3—13，这样即可在进入甲板漏斗4—1之间，尽可能地排水。
甲板漏斗4—1设在传递带4的前端，在接收砂土处的支承台上装有驱动轮轴3—1，它与装在铲取装置2上的惰轮轴3—2组合形成传送带。驱动轮3—1及惰轮3—2缓缓嵌入链轮3—7，链轮轴3—5和滚子链轴3—6组合(第17图a)，在其上装在链斗并使之回转(第17图b)。图18中除3—1、3—2外另有4根轴作支承零件。除支承砂土重量外，最下轴还作为提升装置3—4的安装轴。链斗式传送带3的回转部件的支承如第17图所示，为纵梁3—9和横梁3—10及连接部件3—11，链条6在导轨3—8上运行。
铲取装置2及传送带4两端安装的链斗传送带3随水深增加倾斜程度增加，考虑到钢篙1—1的长度及航路的必要水深，故本发明设计水深为15m。所以，链斗传送带3的倾斜限定为45°。故本发明不能在水深超过1m的地方作业，超过45°后，砂土会从链斗3—3落下，降低效率。所以，篙长为45m。
利用铲取装置2，为顺利地运送铲取的砂土，运输能力决定于装载砂土链斗3—3的大小及驱动轮的回转速度。
铲土整体作业由于非常缓慢，其它船在牵引船1及驳船4通过时，为使之不与铲取装置2及链斗传送带3冲突，在水上漂浮其它船可以注意到的标志。夜间点亮红色警告灯，或在综合操纵室1—6鸣笛，防止事故发生。
4.传送带驳船4
传送带在很多地方应用。此传送带驳船可看成可完成重要任务的浮桥，可使砂土高效地积堆到运土船上。
在驳船上传送带3分三列配置。在驳船的前端，设有3个甲板漏斗4—1、支承台4—28，还设有旋臂起重机4—2及卷扬机4—4。
此铲土装置整体移动时，可由拖轮牵引，将铲取装置2及链斗传送带3提升至靠近水面。
作业开始时使铲取装置上下用卷扬机24及链斗吊升装置3—1动作，慢慢将它们降至与水底地面接触，作业开始时，将这些吊装钢丝松开。
如前所述，此驳船4另设有连结牵引船1及系绳栓4—19的连结钢丝1—12，通过它来牵引。
如图11所示，甲板漏斗做为排水设备。尽管链斗3从水中浮出到空中后，在砂土落入甲板漏斗前水分已大部分溢出，但为在砂土装载到带4—5之前进一步除去水分，在甲板漏斗的下部设有除水盘4—20及小孔4—21。在甲板4—27上，利用电机4—24及吸水泵4—2，排水管4—22及吸水管4—23将水排出船外。传送带4—5为了防止砂土滑下，采用橡胶制的带倒刺的结构，故不可排水。
传送带如图2所示，大约呈15°斜角将土送移到斜支承台4—6上，并直接落入V型带4—7上。V型带一直延伸到运土船的腹部(中央部)，砂土由3列传送带4—5运送。4—15由4个电机带动运转。V型带由支承辊4—5支承、移动，在接近端面时由变换辊4—16将V型变成平面型皮带。平型皮带由支承辊4—18支承，当它再度转回到上方时又成为了V型带。当一侧的运土船装满后，电机4—17送转，皮带向反方向运动将土装载到另一侧装土船上。这样装土作业即不会中途停止。运土船在装载过程中，由左右舷的钢丝4—12、4—13的“运动—停止”这样的循环运动，使运土船5移动的使土砂均匀装载。
由于此船需要电气较多，故在船尾设有超大型气轮发电机4—8。此外还设有仓库，船员体息室4—9，修理工厂4—10等。
5.运土船
运土船5设有推动机构即推船5—1。在左右两侧还设有空气箱5—4，其中央部装载砂土，在将土运到目的地后，打开门5—3，将土抛出。
本发明可取得如下效果：
①此船可以由牵引船1牵引，在海面游曳。
②可根据需要增减钢篙数。
③可在短期内大量移动砂土。
④可以在较大的领域内堆积土地，发挥其效力进行造地。
⑤在作业中不会防碍其它船只航行
⑥作业后不用平整水底地面。