[發明專利]一種耙吸挖泥船挖掘深度測量應用

有效

• 申請號: 202110030423.8
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112878405B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 張晴波;洪國軍;尹紀富;舒敏驊;周忠瑋;江帥;王費新;陸寅松;尹立明;樹偉;劉功勛;施紹剛;邢津
• 申請（專利權）人: 中交疏浚技術裝備國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: E02F5/28
• 分類號: E02F5/28;E02F3/88;E02F3/90;E02F3/92;E02F9/26
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

本發明屬疏浚工程技術領域，涉及一種新耙吸挖泥船挖掘深度測量應用，該耙頭設計了一套主要由活動罩轉軸角度傳感器、測量桿轉軸角度傳感器、測量桿、耐磨壓載球、安裝塊和測量桿轉軸等部件組成的挖掘深度測控系統。該測控系統能夠快速、準確的測量出耙頭的挖泥深度，完成施工過程中挖泥方量的計算，并實時監測耙頭的施工狀態，為耙吸挖泥船的智能化施工提供可靠的參數，從而提高耙吸挖泥船的疏浚效率，降低疏浚能耗。

技術領域

本發明屬于疏浚工程技術領域。

背景技術

耙吸挖泥船是疏浚工程的重要設備，目前已逐漸主導著國際的疏浚市場，近年來，耙吸挖泥船正逐漸地向著巨型化、高度智能化、多功能化和標準化的方向快速發展。

耙頭是耙吸挖泥船疏浚挖掘過程中的主要執行機構，其主要由固定體、活動罩、耙齒、高壓沖水等部件組成。疏浚作業過程中，耙頭直接與土體接觸，通過耙齒入土，聯合高壓沖水將土體從海底破碎并沿活動罩吸口區域輸送到泥泵。耙頭的作業位置和破土狀態直接關系到疏浚過程的施工產量和效率。因此，采用相關的方法來實時監測耙頭的作業位置和狀態，對整個疏浚過程顯得尤為重要。

目前，通過耙臂、耙頭精確數值模型的建立，在耙頭上安裝壓差傳感器、活動罩行程和壓力傳感器，并結合耙臂水平和垂直角度傳感器來監測耙頭位置的功能已實現。但是，由于耙齒與土體相互作用的復雜性及施工土質的多變性等諸多因素，在疏浚作業過程中耙齒實際入土深度的狀態監測尚未能夠實現，只能通過耙齒距離耐磨塊的深度來估算耙齒的入土深度，這就導致疏浚裝備在作業過程中對耙頭破土方量的估算存在較大誤差。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是針對現有耙頭，改造耙吸挖泥船耙頭；設計一套能夠快速、準確測量耙頭挖掘深度的系統，對耙頭的施工過程和狀態進行實時監測，并為挖土方量的計算提供準確的參數信息。

為實現上述目的，本發明提供了以下技術方案：

一種耙吸挖泥船挖掘深度測量應用，特征是，

安裝步驟：活動罩轉軸角度傳感器9安裝于活動罩轉軸4內，用于測量施工過程中測量桿轉軸16中心和活動罩轉軸4中心的連線與豎直方向的夾角θ₂，耐磨壓載球12安裝于測量桿11的末端，通過耐磨壓載球12的重量來保障在耙頭后面的流場中測量桿11末端始終與施工后泥面17接觸，測量桿11另一端與測量桿轉軸16相連，測量桿轉軸16安裝于安裝塊15上，安裝塊15安裝于活動罩7上，測量桿轉軸16內安裝有測量桿轉軸角度傳感器10，用于測量施工過程中測量桿11與豎直方向的夾角θ₁；

應用步驟：在耙吸挖泥船的疏浚施工過程中，水面與施工前泥面14的垂直距離H₄可根據海底地形圖得知，而耙頭的實際挖泥方量Q可根據施工前泥面14和施工后泥面17的垂直距離H₅和耙頭3的吸入口面積A進行計算；活動罩轉軸4的中心與耐磨塊的下端面距離H₃、活動罩轉軸4中心與測量桿轉軸16中心距離L₂及測量桿長度L₁均為已知常量；在施工過程中，耐磨塊6緊貼施工前泥面14，耐磨壓載球12由于重力作用始終與施工后泥面17相接觸，由三角函數關系，可通過如下計算公式求取施工過程中耙頭3的挖掘深度H₅：

H₁＝L₁·cosθ₁ (1)

H₂＝L₂·cosθ₂ (2)

H₅＝H₁+H₂-H₃ (3)