[0001] 本发明属于水下岩石开采设备的技术领域，具体涉及一种水下开岩一体化平台。

[0002] 目前国内疏浚工程中对水下岩石开采有以下办法：水下爆破、凿岩器重力破岩、重型抓斗开挖、机械绞刀、铣刀开挖、液压开裂棒、破碎锤等方式，上述水下岩石开采方法可分别对不同水下情况的岩石进行处理，但也存在着一些问题，例如：水下爆破方法，施工成本较高，需要设计好完善的爆破方案以及设置水下爆破点，需要耗费非常大的人力物力，且对水下环境影响较大、爆破前的审批通过手续困难；凿岩器重力破岩方法，采用凿岩器高空坠落，利用自身重量冲击岩石，从而实现岩石破碎，但依靠重力来破碎岩石，会导致锤头磨损严重，破岩效率低；重型抓斗开挖方法，需要将重型抓斗下放至水下，受自身重力及水深限制较大，不适宜开挖较高硬度岩石；而机械绞刀、铣刀开挖等方法，难以适应硬度较大、水深较深作业环境；而采用液压开裂棒、破碎锤等方法，效率相对较低，精度差，岩块大小不一，设备稳定性、可靠性较差。在水下基槽施工对风化及以上硬度岩石进行处理中，目前国内外并没有较上述工艺更有效的处理方法，

[0003] 因此，针对硬度较高的水下岩石开采，需要设计一种适用于水下作业，能完成开岩、破碎、清渣的一体化装置。

[0026] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本进行更全面的描述。

[0027] 需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

[0028] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0029] 请参考图1‑图3，本发明实施例提供一种水下开岩一体化平台，其包括水上平台12和水下破碎机构1，水下破碎机构1用于在水下开采岩石，水上平台12用于布置不能下水的其他设备及控制系统，水下破碎机构1与水上平台12活动连接。水上平台12可以采用由多个钢箱体拼装组成，多个钢箱体采用专用连接器组装，采用多个箱体组装而成的水上平台12可以提供稳定的作业平台，且组装快捷，能适应汽运、集装箱运输和海运等方式，使用场景广泛。水上平台12设置有多个定位桩26，定位桩26与水上平台12活动连接，即定位桩26可相对于水上平台12在竖直方向上提升或下降，也可以与水上平台12保持相对固定的连接。在正常作业时，定位桩26从水上平台12向下延伸至水下，并插入到地面使其固定，用于定位水上平台12。每个定位桩26上连接有升降组件27，升降组件27与定位桩26为可拆卸连接，可控制定位桩26提升/下降，当升降组件27与定位桩26固定连接时，升降组件27提升即可带动定位桩26提升，升降组件27下降时即可带动定位桩26下降；升降组件27与定位桩26连接的位置可调整，当升降组件27与定位桩26的上部连接，且将定位桩26下降至合适高度时，可以使水上平台12升离水面，如此能更好地应对不同风浪等级的施工环境。水上平台12在平台长度方向上设置有滚锯台车路轨13，滚锯台车路轨13可设置在水上平台12的中部，呈对称的双路轨设置，在滚锯台车路轨13上设置有滚锯台车支臂14，滚锯台车支臂14与滚锯台车路轨13活动连接，滚锯台车支臂14搭载上双路轨上，可以增强滚锯台车路轨13对滚锯台车支臂14支撑作用，滚锯台车支臂14可在滚锯台车路轨13上往复运动，滚锯台车支臂14的另一端与水下破碎机构1活动连接，当滚锯台车支臂14在滚锯台车路轨13上往复运动时，滚锯台车支臂14带动水下破碎机构1在水下做相同方向的往复运动，水下破碎机构1用于对水下岩石进行开岩、破碎作业。滚锯台车支臂14上设置有步进式电机，采用PLC模块控制，可控制滚锯台车支臂14在路轨上的位移和行程稳定和精准。本实施例的一体化平台将水上平台12行驶到岩石开采水域后，将水下破碎机构1下放到水下，并通过滚锯台车支臂14控制水下破碎机构1在滚锯台车路轨13的行程上进行运动，与此同时，水下破碎机构1对水下岩石进行开岩和破碎，当此水域完成作业后，水上平台12行驶到下一水域。本实施例的水下破碎平台适用于大面积开挖强度较大的岩石，如花岗岩等，作业水深范围可达到1m‑40m，适用场景广，效率高。

[0030] 请参考图1‑图3，在优选实施例中，在水上平台12上设置有四个定位桩26，定位桩26分别设置在水上平台12的四角，定位桩26穿过水上平台12延伸至水下，每个定位桩26上均连接有升降组件27，升降组件27为升降油缸，升降油缸的输出轴与定位桩26连接，输出轴伸长时，可以将定位桩26提升，当输出轴收缩时，可以将定位桩26下降；当升降油缸控制定位桩26下降时，定位桩26可向下延伸至水底，以固定水上平台12的位置。

[0031] 请参考图2，在本实施例中，在水上平台12长度方向上的两端分别设置有第一移位锚机28和第二移位锚机28，第一移位锚机28和第二移位锚机28上锚链和绞盘，锚链和绞盘缠绕，第一移位锚机28和第二移位锚机28的收放方向相反。在使用第一移位锚机28和第二移位锚机28时，在第一移位锚机28放出锚链的同时第二移位锚机28同时卷收锚链，从而实现了水上平台12的移动，同时移动效率高。在优选实施例中，在水上平台12的四角各设置有移位锚机28，四个移位锚机28呈矩形布局，在驱动水上平台12移动时，同一端的两个移位锚机28同时放出锚链或者卷收锚链，能提高移动的稳定性；进一步地，同一端的移位锚机28可采用同一根锚链来连接，如此在移动过程中同步性高。

[0032] 请参考图4‑图5，在本实施例中，水下破碎机构1其包括机构外壳2、滚锯开岩器3和滚刀破碎轮4，滚锯开岩器3和滚刀破碎轮4分别设置在机构外壳2内，且滚轮开岩器设置在水下破碎机构1的前进方向的一端，此处所述的水下破碎机构1前进的方向指的是，水下破碎机构1在水下正常工作时，会在水下运动，而进行开岩时需要先采用滚锯开岩器3对待开采的岩石进行开岩，使完整的岩石开成片状的岩片，所谓水下破碎机构1的前进方向实际上为朝向待开采岩石的方向。滚锯开岩器3包括多片锯齿刀片5和第一转轴6，多片锯齿刀片5间隔设置在第一转轴6上并与第一转轴6固定连接，第一转轴6带动多片锯齿刀片5转动，锯齿刀片5采用φ3000mm或以上的尺寸，锯齿刀片5的数量可设置20片或以上，通过将多片锯齿刀片5同轴组装，可在滚锯开岩器3在开岩时，开岩的速度保持一致，以便于后续滚刀破碎轮4对岩片进行破碎时，能均匀地作用在岩片上，不会出现一边是岩片另一边是完整岩石的情况。而根据需要开采的岩石的硬度、深度等不同工况，滚锯开岩器3上锯齿刀片5的直径、相邻锯齿刀片5的距离、同轴上锯齿刀片5的数量、锯齿刀片5的硬度以及第一转轴6的转速等，都是可以调整的。滚刀破碎轮4设置在滚锯开岩器3的后方，当滚锯开岩器3将岩石开锯成岩片后，滚刀破碎轮4会对岩片进行破碎处理，滚刀破碎轮4包括第二转轴7和设置在第二转轴7上的多个滚刀8，滚刀8采用进过精加工和热处理的高硬度合金滚刀8，在第二转轴7上的每个滚刀8均可以单独拆除和替换，当滚刀8收到破坏或者损耗时，可以对特定的滚刀8进行更换，避免更换整个滚刀破碎轮4。多个滚刀8错位设置，当滚刀破碎轮4转动时，错位设置的多个滚刀8能在不同受力点上作用与岩片或者大体积的岩石碎上，能更好地将大体积的岩石破碎成小岩石。通过滚锯开岩器3和滚刀破碎轮4的共同作用以完成对岩石的破碎开采。

[0033] 请参考图4‑图5，在优选实施例中，滚刀破碎轮4外周的直径小于滚锯开岩器3的外周直径，具体指的是滚刀破碎轮4及设置在其上的滚刀8时的最外周的直径，相对于滚锯开岩器3及设置在其他的锯齿刀片5时的最外周的直径要小。因为滚锯开岩器3属于对岩石的首道处理工序，其目的是将完整的岩石切割成岩片，需要直径较大的锯齿刀片5来对岩石进行处理，以满足足够的切割深度；而滚刀破碎轮4的直径则不需要过大，一方面是因为经过滚锯开岩器3将岩石切割成岩片，滚刀破碎轮4对岩片的处理相对更容易，另一方面是需要控制水下破碎机构1的整体重量，因为水下破碎机构1在实际工作时需要配合其他连接机构来运行，如果水下破碎机构1重量过大，控制难度会明显上升。水下破碎机构1还包括液压动力舱9，液压动力舱9设置在机构外壳2内且在滚刀破碎轮4的上方，相对较小直径的滚刀破碎轮4能为在水下破碎机构1内安装设置液压动力舱9留有空间，而采用液压动力是可以减少在水下设置电路及电元器件，降低水下环境对水下破碎机构1的影响和制造难度。液压动力舱9设置有液压动力输出机构，液压动力舱9分别与滚锯开岩器3和滚刀破碎轮4传动连接，用于驱动滚锯开岩器3和滚刀破碎轮4工作。液压动力输出机构旨在将液压能转换成机械旋转，进一步地将旋转能量传递到传动部件上，然后由传动部件传递到执行具体工作的机械系统上。

[0034] 请参考图4，在进一步的优选实施例中，水下破碎机构1还包括隔离舱10，隔离舱10包裹液压动力舱9，隔离舱10用于将液压动力舱9隔离在水外，使液压动力舱9形成水密腔体，隔离舱10即是在液压动力舱9外再设置一个舱室，在隔离舱10的外壁至液压动力舱9之间形成密闭结构，由隔离舱10来隔绝水对液压动力舱9的侵蚀和水压对液压动力舱9的挤压，使液压动力舱9在水下能保持正常工况。液压动力输出机构的部分部件会从液压动力舱9伸出并穿过隔离舱10以与滚刀破碎轮4和滚锯开岩器3形成传动结构，液压动力输出机构穿过隔离舱10时，液压动力输出机构的外壳与隔离舱10固定连接，此处所述的固定连接，实际上是液压动力输出机构穿过隔离舱10的部件与隔离舱10的外壁紧密连接，可以通过环缝焊接等方式，使隔离舱10保持水密腔体。

[0035] 在优选实施例中，液压动力输出机构为液压马达，液压动力输出机构上还设置有联轴器和/适配器，液压动力输出机构通过皮带轮和传动皮带11与滚锯开岩器3和滚刀破碎轮4分别连接，皮带轮通过联轴器和/或适配器与液压动力输出机构传动连接。皮带轮等传动部件不能直接安装到液压马达的主轴上，通过在主轴上设置联轴器或者适配器能与皮带实现传动，联轴器则可以使用刚性联轴器或柔性联轴器，也可以采用定制的适配器，皮带则需要采用合适的材质，在水下工作需要耐腐蚀、耐用性能较好，可以采用橡胶、氯丁橡胶和聚氨酯等。而皮带传动的灵活性还允许通过改变皮带轮的尺寸来调整速度和扭矩，使其能够满足不同的液压系统要求

[0036] 请参考图4，在本实施例中，水下破碎机构1包括第一连接部15和第二连接部16，第一连接部15和第二连接部16与机构外壳2固定连接，在第一连接部15和第二连接部16中设置有轴承部件，第一连接部15与滚锯台车支臂14活动连接，滚锯台车支臂14上设置有角度调节支臂17，角度调节支臂17上设置有调节油缸，可以控制角度调节支臂17的长度，角度调节支臂17的一端与滚锯台车支臂14活动连接，另一端与破碎机构的第二连接部16活动连接，角度调节支臂17可通过伸长或收缩来调整水下破碎机构1与水平方向的夹角角度。当角度调节支臂17伸长时，水下破碎机构1的作业角度朝向下，即可以提升滚锯开岩器3的作业深度，当角度调节支臂17收缩时，水下破碎机构1的作业角度提升，可以用于形成倾斜面的岩石。

[0037] 请参考图1，在本实施例中，水上平台12上还设置有与滚锯台车路轨13平行的滚锯抬升路轨18，滚锯抬升路轨18上设置有滚锯高度调节支臂19，滚锯高度调节支臂19可沿着滚锯抬升路轨18做往复运动。滚锯高度调节支臂19上也设置有调节油缸，可控制滚锯高度调节支臂19的长度。水下破碎机构1上设置有第三连接部20，滚锯高度调节支臂19的一端与第三连接部20活动连接，另一端搭载在滚锯抬升路轨18上，滚锯高度调节支臂19可通过伸长或收缩来调整水下破碎机构1在水下的深度。滚锯高度调节支臂19通过收缩可将水下破碎机构1向水上平台12方向拉动，实际上滚锯高度调节支臂19也能起到调节水下破碎机构1作业角度的作用，当滚锯高度调节支臂19收缩量较小时，滚锯高度调节支臂19配合角度调节支臂17来调整水下破碎机构1的作业角度，两者协同作用，可降低角度调节支臂17的作用力和负载。

[0038] 请参考图1‑图3，本实施例中，水上平台12上还设置有抓斗台车路轨21，抓斗台车路轨21上设置有抓斗22，抓斗22与抓斗台车路轨21活动连接，抓斗22可沿着抓斗台车路轨21做往复运动，抓斗22可向下运动至水下并将破碎机构破碎后的岩石抓取上水上平台12。
进一步地，水上平台12上设置有碎石料斗23，当抓斗22抓取碎石后，可移动至碎石料斗23上，并将碎石投放至碎石料斗23上。抓斗台车路轨21可设置纵向和横向，抓斗22从水上平台
12释放至水下时，将已经破碎的岩石抓取并提升至水上平台12上，然后将破碎后的岩石释放在碎石料斗23上。碎石料斗23底部设置有碎石输送履带25，碎石输送履带25设置在水上平台12的横向两侧并伸出水上平台12，在水上平台12的两侧可停放运输船，将碎石向水上平台12的两端输送至外部的运输船。水下开岩一体化平台仅作为开岩、碎石、清渣的作业平台，不进行运输作业，可大大提升了水下开岩一体化平台的作业效率，也降低了水下开岩一体化平台的负载。

[0039] 本实施例中，水上平台12上还设置有操控室24，操控室24电连接至各个作业部件，统一控制各个作业部件的工况，可采用PLC智能系统中央控制，将上述的开岩、行进、清渣、输送碎料等动作进行联动智能控制。操控室24内还配备GPS、RTK(Real‑time kinematic，实时动态)、水下摄像等定位、测深、影像系统，可以实时监控水下破碎机构1在水下作业的影像，并根据实时的工况调整作业动作。

[0040] 本实施例还提供了水下开岩一体化平台的控制方法为：

[0041] 将水上平台12与水下破碎机构1组装完成后，采用移位锚机28将一体化平台驶至作业水域，将升降组件27与定位桩26的上部固定连接，并控制升降组件27下降，从而将多个定位桩26伸入水下并插入到水下地面中，待定位桩26与水下地面抵接或者插入至土里后，完成定位桩26的固定，保持升降组件27与定位桩26的连接关系，固定水上平台12在水面上的位置；

[0042] 从水上平台12下放水下破碎机构1至水下并启动水下破碎机构1，通过调整滚锯台车支臂14向下伸长的长度和角度调节支臂17的长度，调整水下破碎机构1的作业深度和角度，启动水下破碎机构1的滚锯开岩器3和滚刀破碎轮4，将岩石开岩、破碎，在水下破碎机构1作业时，滚锯台车支臂14向前运动，带动水下破碎机构1在水下向前运动；

[0043] 在水下破碎机构1后方下放抓斗22，并控制抓斗22抓取碎石后提升至水上平台12上，将碎石投放到碎石料斗23上，通过碎石输送履带25输送到运输船上；

[0044] 当水下破碎机构1和抓斗22完成当前水下区域的作业工作后，控制升降组件27将多个定位桩26提升，启动移位锚机28将水上平台12移动至下一作业区域，如此重复，即可以完成大面积水域的水下岩石开采作业。

[0045] 本发明提供的水下开岩一体化平台采用水上平台和水下破碎机构相结合的方式，通过将破碎机构下放到水下进行开岩碎石，并能控制破碎机构的在水下的深度、开岩碎石的角度，能满足不同水下环境的应用，同时将破碎机构连接到滚锯台车路轨上，可控制破碎机构在一片区域来往复运动来开岩；而抓斗能在破碎机构开岩碎石后将石料抓取到碎石料斗上，实现了集成水下开岩、碎石和清渣多功能；同时水上平台还能在水域上进行移动，适用于大面积开挖岩石，水下开采岩石效率高。

[0046] 在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0047] 在本说明书的描述中，参考术语“优选实施例”、“再一实施例”、“其他实施例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

[0048] 尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。