CN107878692A - 湖河草类植物清理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湖河草类植物清理装置，包括：船体，具有船头和船尾，以及船舱；收割机构，收割头位于船头，且收割机构的出料口由船舱承接；其中，收割机构包括：齿式铲头，配置在收割机构的前头；圆筒卷刀，配置在齿式铲头后侧，用于将齿式铲头梳理过来的水草进行初始切割，而与齿式铲头一起构成所述收割头；刀轮组，位于圆筒卷刀后侧，用于将初始切割后的水草粉碎。依据本发明基于铲挤梳理，从而能够更加有效清理水草。

Description

湖河草类植物清理装置

技术领域

本发明涉及一种用于河内草类植物清理的装置。

背景技术

在湖河中会生长许多水生植物，不仅对湖河生态系统具有破坏作用，也会影响人们对湖河的利用。目前，清理水生植物这的技术还比较薄弱，缺少相应的处理机械设备，主要还停留在传统的处理方式，运用打捞船，手工打捞水生植物。

中国专利文献CN102874385A公开了一种扒水草船，其基本原理与联合收割机非常相似，只是把联合收割机的移动式底盘换成能够浮渡的船体结构，同时为收割机头替换为潜航式导向鼻。该类结构主要应用于底部相对平整的湖河，尽管其设有导向鼻，但由于其导向作用非常有限，只能适应坡度非常小的缓坡。此外，这类设备主要应用于形状规则的人工湖或者河道，对于自然形成的湖泊或者河流的适应性比较差，主要还受各种障碍物，尤其是障碍物的影响，不能有效的越过障碍。

中国专利文献CN105638085A则公开了一种水草采收系统，如同前段所述及的专利文献，其都基于切割收割的方式收割水草，收割的主要作用是切割，表示清理掉的水草往往是整株水草的部分株体，水草的生长速度往往比地表植物快，如果水草不能除根，很快又会长满水面。

中国专利文献CN105638085A指出，使用一种锁紧机构，防止刀盘相对驱动轴松动，确保切割效率，主要避免水草缠绕。换言之，目前水草切割设备主要都是切割，并且还应当避免水草缠绕在刀具上，这是当前此类设备的一般认识。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于铲挤梳理，从而能够更加有效清理水草的湖河草类植物清理装置。

依据本发明的实施例，提供一种湖河草类植物清理装置，包括：

船体，具有船头和船尾，以及船舱；

收割机构，收割头位于船头，且收割机构的出料口由船舱承接；

其中，收割机构包括：

齿式铲头，配置在收割机构的前头；

圆筒卷刀，配置在齿式铲头后侧，用于将齿式铲头梳理过来的水草进行初始切割，而与齿式铲头一起构成所述收割头；

刀轮组，位于圆筒卷刀后侧，用于将初始切割后的水草粉碎。

上述湖河草类植物清理装置，可选地，圆筒卷刀的卷刀为螺旋式结构，用于在切割水草过程中，将水草基于螺旋而产生输送；

相应地，在螺旋输送的末端提供一个输送加工通道；

刀轮组位于输送加工通道内。

可选地，输送加工通道连接在收割头横向的中部；

相应地，圆筒卷刀上配有两个螺旋，并且两个螺旋的输送方向相对，输送的相对位置在收割头横向的中部。

可选地，所述刀轮组包括两个刀轮，且位于后面的刀轮高于位于前面的刀轮。

可选地，收割机构斜向上设置在船头，且收割机构的后端高于前端；出料口则位于船舱中部上侧；

相应地，圆筒卷刀与刀轮组间设有第一物料传送装置；

刀轮组与出料口间设有第二物料传送装置。

可选地，船舱为上部具有舱盖的封闭船舱。

可选地，所述船体的前部翘曲，且被配置为轮式底盘；

在船体的前后端均设有机械臂，该机械臂能够下探到船体以下，从而能够通过前后的机械臂将船体撑起。

可选地，所述机械臂包括：

底座，用于机械臂在船体上的安装；

大臂，通过回转底盘安装在底座上，且大臂与竖直面呈30~45度的夹角；

俯仰座，通过水平的转轴安装在大臂的末端；

小臂，一端通过回转副安装在俯仰座上；

支撑端，安装在小臂的另一端。

可选地，支撑端配置为支撑板。

可选地，俯仰座的俯仰动力部分配置为：

大臂配置为机架，在大臂的两端设有两个摇杆，两摇杆间通过以连杆相连而构成四杆机构，其中一摇杆与俯仰座固定连接，另一摇杆配置为原动件。

依据本发明的实施例，齿式铲头对杂乱的水草具有梳理作用，并且在梳理过程中，进入齿间的水草会产生以齿间底部为基础的弯折，位于铲头之上的部分受弯折的影响，很难滑脱出来，而形成拔草力，可由船体行进过程中产生的推力将水草拔出，从而能够有效的清理水草。被梳理后的水草更容易被收割，通过圆筒卷刀对水草进行收割，进而再由刀轮组对水草进行粉碎，最后输送到船舱。

附图说明

图1为本发明一实施例中湖河草类植物清理装置结构示意图。

图2为一种机械臂结构示意图。

图3为一种收割机构俯视结构示意图。

图4为图3的A-A剖视图。

图中：1.船体，2.收割机构，3.机械臂，4.轮子，5.螺旋桨。

21.铲齿，22.铲头，23.圆筒卷刀，24.大传送轮，25.刀轮组，26.小传送轮，27.出料口，28.电动机，29.外壳。

31.底座，32.旋转底盘，33.旋转电机，35.大臂，36.小臂电机，37.小臂，38.腕部，39.支撑板。

341.腕减速机构，342.摇杆，343.连杆，344.摇杆。

具体实施方式

参照说明书附图1，按照船体结构的一般配置，以其惯常的行进方向为准，图中装有收割机构2的一端为其前或者头端，而设有螺旋桨5的一端为其后或者尾端。

通常，在船体1的前后方向上记为长，而在左右方向上记为宽。

参见说明书1~4所示的一种湖河草类植物清理装置，其基本结构应当包括一个船体1，船体主要用来作为浮渡部件，在本发明的实施例中，其船舱至少部分空间用于构造出物料仓，用于收集切割后的水草。此外，船体1还作为如图1中机械臂3的安装基体。

对于船体1，其基本参考系确定了其具有船头和船尾，并且一般而言，船体1的推进装置设置在的船底后侧或者船尾下侧，如图1中所示的螺旋桨5，螺旋桨5可以设置一个，也可以设置一对。

一般对于水草清理装置而言，水草含水量比较大，对于水草丰茂的湖河，为了减少卸料次数，需要船舱有相对较大的容积，因此，对船体1的推进装置的功率有相对较大的要求。又由于如图1所示，船体1属于两栖结构，单个螺旋桨5不宜过大，将螺旋桨5配置为两个，装配在空间相对较大的船尾，不会占据有用空间，也有利于实现船体1两栖化。

另外，关于船体1可以不设置驾驶舱，在于此类设备可以遥控，遥控的工作距离不远，并且一般湖河都比较开阔，电磁环境不复杂。

在一些实施例中，可以设置驾驶舱，驾驶舱与储料仓隔离或者位于储料仓的上方。

在船体1的船头安装收割机构2，收割机构2首先要把位于湖河中的水草收割起来，并且适当切成小分段或者粉碎，然后将切成小分段或者粉碎的物料送到船舱。这里需要考虑两个因素，一是收割粉碎，再就是输送。其中对于输送，其不同于常规的收割机，收割单元2不能构成水的通道。当然，即便是对于旱地上的收割机，其收割机构最终通过例如螺旋输送机把例如小麦送到粮仓内，粮仓高于地面。有鉴于此，收割机构2的出料口应由船舱承接，相应地，船舱口应高于水面。

关于收割机构，其基本配置如下：

为其配置齿式铲头，如图3和图4左端所示的铲头22，一般对于例如联合收割机，其铲头配有用于收拢例如麦子的带有头锥的结构，该结构间距较大，与垄间距相一致，且可调。

与例如麦田里的麦子植株不同，水草的分布没有规律，而麦子植株的通常按照规则的垄进行分布。在本发明的实施例中，所采用的齿式铲头上的齿，与梳齿类似，齿的密度较大，齿间间隙控制在10cm以内，且要大于5cm。

齿采用直齿，而不像前述的头锥结构，以避免水草过多的嵌入齿间，从而在铲头22随船体1行进过程中，由于水的阻力较大，当铲齿21将水草茎顺导入齿间，水草在齿间底部受到前冲力，而其余部分则向后翻折，形成V型，而产生比较大的牵扯力，从而能够把水草连根拔起。

一般而言，水草的密度小于水的密度，即便是位于铲头22下面的水草部分没有被收入船舱，也会漂浮在水面上，在下一次的清理中可以被清除。

梳理后的水草可以由后侧的刀具进行收割，进而在齿式铲头的后侧加装一个圆筒卷刀23，圆筒卷刀23的轴向长度可以大于等于船体1的宽度。

在旱地上使用的收割机，收割机头的宽度通常大于收割机底盘的宽度，但在优选的实施例中，前述的圆筒卷刀23的轴向长度最好小于等于船体1的宽度，优选为与船体1宽度大致相等。

发明人认为，水上作业与地上作业不同，主要是水下地形并不能决定水的表面形状，从水面往往无法判断水下地形，即便是水比较清澈，由于距离稍远，水面往往会反射一部分光线，影响视觉，如果船体1行进速度较快的话，根本无法判断水下状况。相对而言，收割机头通常比船体1脆弱，使用较短的圆筒卷刀23尽管会导致收割能力有所下降，但使用安全性会更好。

进而，配置在齿式铲头后侧的圆筒卷刀23进一步将齿式铲头梳理过来的水草进行初始切割，从而与齿式铲头一起构成所述收割头。

圆筒卷刀23主要是将铲齿21梳理后的水草扯下，只能产生较粗的切割，进而提供刀轮组25，对圆筒卷刀23送过来的物料进行进一步的加工，而使水草更加细化，记为对水草进行粉碎，实际上，粉碎的粒度越大，对刀轮组25的功率要求就越低，反之，粒度越小，就要求有更高的刀轮组25的驱动功率。在此处，所要求的粉碎，只需要达到可以进行有机物堆肥的粒度即可，例如植株的最大长度控制在10cm以内。

相应地，刀轮组25位于圆筒卷刀23的后侧，承接圆筒卷刀23初始切割后的水草。

在图1所示的结构中，还配有机械臂3，有两个机械臂3装配在船体的前端上侧，由于收割机构2的物料也被送入到船舱，可能会与机械臂3的安装产生干涉。可以理解的是，机械臂3只是船体1的一种附件，影响收割机构2安装的其他结构也都可以参考以下结构配置，例如灯具的安装。

在优选的实施例中，圆筒卷刀23的卷刀为螺旋式结构，从而，在卷切水草的过程中，会把水草沿螺旋输送的方向把水草送到给定的位置，即圆筒卷刀23还具有螺旋输送的功能，藉此，可以减小圆筒卷刀23后级加工或者输送装置在船体1宽度方向的占用空间，而有利于其他部件的安装，例如前述的机械臂3或者灯具等的安装。

进一步地，在螺旋输送的末端提供一个加工通道，该加工通道用于将物料输送到船舱。

相应地，刀轮组25位于输送加工通道内。

在一些实施例中，圆筒卷刀23采用单螺旋结构，假定在图3所示的结构中采用单螺旋结构，则物料最终会被汇集到圆筒卷刀23的一端，因此，相应的输送加工通道需要偏置在相应端，这在一些小型收割机中比较常见，只不过小型收割机基于收口实现物料的集中。

单螺旋结构不利于其他部件的对称布置，例如图1中所示的位于船体1船头的两个机械臂3，并且输送加工通道偏置，也不利于物料在船舱内的堆积分散。因此在优选的实施例中，将输送加工通道连接在收割头横向的中部。

加以对应的，将圆筒卷刀23配置为两个螺旋，两个螺旋的旋向相反，从而将其构造在同一个轴上，这两个螺旋的输送方向必然相对。

并且两个螺旋的长度相同，导程相同，从而可以将物料输送到收割头横向的中部，相应的输送加工通道就可以设置在船体1前头中部，而减少对船体1上其他部件安装的影响。

进而，如图4所示，所述刀轮组25包括两个刀轮，且位于后面的刀轮高于位于前面的刀轮，以用于逐级提升物料。

图4是平置的收割机构2，如图1所示，收割机构2斜置在船体1上，主要用于向上输送物料，适配船舱的进口高度。

相应地，收割机构2斜向上设置在船头，且收割机构2的后端高于前端；出料口27则位于船舱中部上侧。

相应地，圆筒卷刀23与刀轮组25间设有第一物料传送装置；

刀轮组25与出料口27间设有第二物料传送装置。

其中，第一物料传送装置和第二物料传送装置主要用于调整输送加工通道的长度，从而能够把出料口27在输送通道斜度相对较小的情况下提升到所需要的高度。

关于第一物料传送装置和第二物料传送装置，在图4所示的结构中，主要采用大传送轮24和小传送轮26进行传送，在于传送轮类传送装置的传送不容易产生拥堵。

在一些实施例中，还可以采用例如输送带进行输送，也不容易产生拥堵。

对于螺旋输送机构，尽量不采用，含水量比较大的物料容易产生螺旋输送机构的拥堵。

对于船体1上的船舱，其可以是露天的，也可以才有舱盖，在图1所示的结构中，因其前后还装有机械臂3，因此，相对封闭的船舱利于提供较大的安装面积。

此外，当设置船舱时，由于船体1可能作为两栖底盘，而具有一定的上坡或者下坡角度，相对封闭的船舱有利于避免水直接进入。

在图1所示的结构中，图中可见船体1的前部翘曲，并且为船体1配有轮子4，而将圈体配置为轮式底盘；单纯的配有轮式底盘通常还不能够使船体1能够爬上堤岸，主要有两个方面的原因，其一是湖河底部可能比较软，尽管有浮力，减轻了轮子4与地面的接触力，但接触力小也会导致摩擦力不足以驱动船体1前行。再一个问题是，堤岸或者障碍物可能有一定的高度，尽管船体1前部翘曲，但可能无法越过堤岸或者障碍物。

有鉴于此，在船体1的前后端均设有机械臂3，该机械臂3能够下探到船体1以下，从而能够通过前后的机械臂3将船体撑起。

机械臂3具有多个自由度，在将船体撑起后，通过机械臂的关节和臂的摆动，将船体1前移一个小距离，从而使其爬上堤坝或者障碍，再通过轮式结构进行运动。

进一步地，如上图2所示，所述机械臂3包括：

底座31，用于机械臂3在船体1上的安装，底座31装在船体1上面，可以减少水的影响，并且底座31对于机械臂3来讲属于基础构件的安装部，传动或者电力线缆的穿装基体，应尽可能的避免水进入。

进而，在底座31上安装大臂35，该大臂35通过回转底盘安装在底座31上，如图2中所示的旋转底盘32，这样大臂获得一个转动自由度，并且大臂35与竖直面呈30~45度的夹角，从而其可以将机械臂3悬伸出船体1外，可以有效的避免干涉。

同时，相对而言，大臂35负载较大，采用倾斜设置，而不是赋予其一个摆动自由度，整体刚度较高，整体结构可靠性相对较好。

在大臂的末端设置一个俯仰座，通过水平的转轴安装在大臂35的末端，从而俯仰座再附加驱动俯仰座的机构，可以实现俯仰座的俯仰，从而可以让小臂37可以下探，而形成支撑，而在向上或者向前状态时，则船体1处于水草清理状态。

在支撑条件下，俯仰座俯仰角的变化，可以使船体1前移一定距离，该距离受俯仰座俯仰角度范围的限制，一般是把船体1前端送上例如堤坝，对此可以参见挖掘机爬平板车，其通过挖掘机的机械臂支撑住地面，底盘前仰，再通过机械臂的推动，使底盘获得一个爬坡力。三个机械臂3可以更好地实现这一功能。

此外，赋予小臂37一个回转功能，即其一端通过回转副安装在俯仰座上，通过小臂电机36驱动其绕自身轴线转动，从而以适应不同的工况。

有鉴于例如水底通常质地松软，因此，在小臂37的端部设置一个支撑端，以适应这种工况。

所谓支撑端，表示用于适应相应工况的支撑，显然面对质地松软的工况，通常需要比较大的接触面积，因此，支撑端在此条件下需要相对较大的支撑面积，例如球面或者平面，以及内凹面。

在一些实施例中，支撑端配置为支撑板39，所提供的是平面支撑。

进一步地，如前所述，由于大臂35只具有转动的自由度，小臂37具有两个转动自由度，但这三个自由度并不能让支撑板39处于合适的支撑状态，换言之，若想获得比较大的支撑面积，则板面需要与支撑于的对象贴合，因此，在图2所示的结构中，还配有一个腕部38，以使小臂37支撑角度发生变化时，仍然使支撑板39获得良好的支撑。

关于腕部38，并不需要独立的驱动装置，在于，支撑板39具备一定的自适应性，可以理解的是，如果把一个板放置在地面上，其倾向于其平面会与地面贴合，在此条件下，给腕部38一个转角范围，在该转角范围内支撑板39能够自适应的与地面贴紧。

需要说明的是，腕部38转角所适配的轴需要与俯仰座的轴平行。

对于转角范围，一般控制在15度以内即可。

转角控制可以通过机械约束实现，例如在一个V型槽内设置转轴，槽壁形成约束。

在图2所示的结构中，俯仰座的俯仰动力部分配置为：

大臂35配置为机架，在大臂35的两端设有两个摇杆（摇杆342、摇杆344），两摇杆间通过以连杆343相连而构成四杆机构，其中一摇杆344与俯仰座固定连接，另一摇杆342配置为原动件。

所述四杆机构为曲柄摇杆机构，其中曲柄为摇杆344，以使小臂获得比较大的转角范围，以提高灵活性。

Claims (10)

1.一种湖河草类植物清理装置，其特征在于，包括：

船体，具有船头和船尾，以及船舱；

收割机构，收割头位于船头，且收割机构的出料口由船舱承接；

其中，收割机构包括：

齿式铲头，配置在收割机构的前头；

圆筒卷刀，配置在齿式铲头后侧，用于将齿式铲头梳理过来的水草进行初始切割，而与齿式铲头一起构成所述收割头；

刀轮组，位于圆筒卷刀后侧，用于将初始切割后的水草粉碎。

2.根据权利要求1所述的湖河草类植物清理装置，其特征在于，圆筒卷刀的卷刀为螺旋式结构，用于在切割水草过程中，将水草基于螺旋而产生输送；

相应地，在螺旋输送的末端提供一个输送加工通道；

刀轮组位于输送加工通道内。

3.根据权利要求2所述的湖河草类植物清理装置，其特征在于，输送加工通道连接在收割头横向的中部；

相应地，圆筒卷刀上配有两个螺旋，并且两个螺旋的输送方向相对，输送的相对位置在收割头横向的中部。

4.根据权利要求1~3任一所述的湖河草类植物清理装置，其特征在于，所述刀轮组包括两个刀轮，且位于后面的刀轮高于位于前面的刀轮。

5.根据权利要求1所述的湖河草类植物清理装置，其特征在于，收割机构斜向上设置在船头，且收割机构的后端高于前端；出料口则位于船舱中部上侧；

相应地，圆筒卷刀与刀轮组间设有第一物料传送装置；

刀轮组与出料口间设有第二物料传送装置。

6.根据权利要求1、4或5所述的湖河草类植物清理装置，其特征在于，船舱为上部具有舱盖的封闭船舱。

7.根据权利要求1所述的湖河草类植物清理装置，其特征在于，所述船体的前部翘曲，且被配置为轮式底盘；

在船体的前后端均设有机械臂，该机械臂能够下探到船体以下，从而能够通过前后的机械臂将船体撑起。

8.根据权利要求7所述的湖河草类植物清理装置，其特征在于，所述机械臂包括：

底座，用于机械臂在船体上的安装；

大臂，通过回转底盘安装在底座上，且大臂与竖直面呈30~45度的夹角；

俯仰座，通过水平的转轴安装在大臂的末端；

小臂，一端通过回转副安装在俯仰座上；

支撑端，安装在小臂的另一端。

9.根据权利要求8所述的湖河草类植物清理装置，其特征在于，支撑端配置为支撑板。

10.根据权利要求8所述的湖河草类植物清理装置，其特征在于，俯仰座的俯仰动力部分配置为：

大臂配置为机架，在大臂的两端设有两个摇杆，两摇杆间通过以连杆相连而构成四杆机构，其中一摇杆与俯仰座固定连接，另一摇杆配置为原动件。