[发明专利]一种水底疏浚清淤车履齿及其制造方法

说明书

本发明公开了一种水底疏浚清淤车履齿及其制造方法，所述水底疏浚清淤车履齿包括顶板和履齿，所述履齿具有竖直部和弯曲部；所述竖直部的顶端与顶板的下表面固定连接在一起，所述弯曲部向履齿的后侧弯曲；所述履齿表面有一层膜，该膜具有凹凸不平的波纹表面，波纹表面符合波形函数Y＝2sin(X/10)，使得沉积物与膜表面的接触角至少为150°。本发明可以使得履齿与深海沉积物之间的粘附力最小。

技术领域

本发明涉及一种水底疏浚清淤车履齿及其制造方法，属于深海或深湖清淤车领域。

背景技术

随着我国各地区的河道和湖区淤泥层深度的逐年增加而又缺乏有效的清淤方式与机具，传统的人工清淤方式因为效率低且劳动强度大，早已经被摒弃，加上水资源缺乏情况的加剧，导致这些河道、湖区的蓄水量的逐年减少，引起抗旱形势日益严峻，加剧了洪涝灾害的影响，同时也极大地影响了水产行业。因此研制能适用于我国河道、湖区的经济型清淤机具尽快清理多年积累下的淤泥就具有十分重要的现实意义。但由于水底稀软底质土具有比陆地土更大的孔隙比和含水率、更低的强度，当清淤车在底质土上面行走时，会粘附大量的土颗粒，减小履齿的切削深度，进而影响清淤车的工作效率，例如在云南抚仙湖使用的第二代集矿机，履带粘附有较多底质土，履带容易打滑，导致采矿效率降低。因此，研究设计具有高牵引力的仿生自清洁履齿这对于保证清淤车在水底的安全行走以及提高工作效率具有十分重要的意义。

如何对材料表面的结构进行微处理和改性使得金属材料表面具有自动清洁功能是近年来国内外高校和大公司研究开发的热点。例如，日本东京大学Toshiya Watanabe等人(Langmuir,2000,16.7044-7047,7048-7050)和欧洲专利(EP0772514)先通过溶胶-凝胶法得到Al2O3或者TiO2或SiO2薄膜，然后以含氟的硅烷试剂处理得到具有自清洁效果的仿生材料。德国专利DE19921876A1通过粉体材料、硅乳液、增水剂等共混的方法制备了一种自清洁有机涂料，但是由于原料昂贵，市场推广困难。

但是，面对水底高压等复杂的开采环境，还很少有相关文献对清淤车履齿表面进行处理，进而达到表面疏泥的自清洁效果，提高工作效率。因此，为解决清淤车在水底作业环境中易打滑，粘附大量土颗粒等问题，有必要对清淤车履齿表面进行仿生优化设计，使其获得最大牵引力并降低履齿与水底沉积物之间的粘附，进而提高其工作效率，为制备具有自清洁功能履齿的清淤车提供了参考。

申请人在先专利CN201811277220.3公开了一种仿生履齿及其设计方法、深海集矿机。所述仿生履齿包括顶板和履齿；所述履齿具有竖直部和弯曲部；所述竖直部的顶端与顶板的下表面固定连接在一起，该竖直部的底端与弯曲部的顶端固定在一起；所述弯曲部向履齿的后侧弯曲。该专利的履齿仿照水牛蹄结构、可以使深海集矿机获得最大牵引力，但粘附力问题依然有待解决。

发明内容

本发明旨在提供一种水底疏浚清淤车履齿自清洁优化方法，该履齿对履齿表面进行处理，从而使得履齿与深海或深湖沉积物之间的粘附力最小。

本发明对仿生履齿的表面进行处理，进而达到自清洁的疏泥效果，采取的具体技术方案如下：

一种水底疏浚清淤车履齿，包括顶板和履齿，所述履齿具有竖直部和弯曲部；所述竖直部的顶端与顶板的下表面固定连接在一起，所述弯曲部向履齿的后侧弯曲；所述履齿表面有一层膜，该膜具有凹凸不平的波纹表面，波纹表面符合波形函数Y＝2sin(X/10)，使得沉积物与膜表面的接触角至少为150°，优选至少为158°。

由此，本发明的履齿表面镀有的一层膜，使得清淤车履齿具有自清洁疏泥的特点，很大程度降低了清淤车履齿表面与沉积物之间的粘附，从而提高清淤车的工作效率。本发明所指的沉积物主要是土颗粒，例如淤泥。土颗粒粒径较小，为0.06μm～76.32μm，比表面积较大，达53.83(m²/g)，对粘附有重大影响。

本发明所指的水底主要是指海底或湖底。