本發明涉及一種用于水體污染修復的沉水植物高效種植的裝置，可以實現在船上快速將水生植物種植于湖泊河道等水體底泥中，屬于水生態植物修復技術領域。

背景技術：

近年來，一些湖泊、河流等水體一直遭受著環境污染的困擾，湖泊及河流富營養化加劇，其底泥中營養鹽分、重金屬等內源污染物積累也越來越多。水體污染的治理，除了加強點源污染治理，切斷外源污染排放之外，還需要強化水體自身的生態修復能力。近年來，利用水生植物進行湖泊及河道水生態修復技術應用逐漸增多，如河道走廊濕地、濱湖人工濕地等水生態修復工藝等，這些工藝可以充分利用水生植物構建的生態系統，強化了對水體及底質中污染物的吸收凈化，同時，提升了河流湖泊等水體的自然生態景觀。因此，利用水生植物栽植構建湖泊河流水生凈化系統，已成為湖泊河流污染治理的重要研究熱點。修復污染水體及其底質的水生植物主要分為三種類型，浮水植物、沉水植物和挺水植物。對于浮水植物種植，采用船舶拋灑即可；對于生長在淺水水體底質中的挺水植物種植，可采用水稻插秧機即可實現快速高效種植；而對于生長在有一定水深水體底質中的沉水植物種植，多采用人工潛水的方法，效率低、風險大，也是目前構建水生態植物修復系統亟待解決的重要技術問題之一。

中國專利文獻CN205133252U公開的《一種用于修復水體的沉水植物種植裝置》和CN204350727U公開的《浮球沉水植物種植床》雖然操作靈活性較強，結構簡單，但種植面積受到種植床的限制，種植面積較小，不適合在河流湖泊等污染水體進行大面積種植，且無法實現種植機械化，種植效率低。

技術實現要素：

針對現有河流湖泊等水體污染治理過程中，采取水生植物所采用的人工種植方法存在的效率低下等問題，本發明提出一種機械化程度高、操作安全簡單、種植效率高的湖泊河道底泥中沉水植物種植裝置。

本發明的湖泊河道底泥中沉水植物種植裝置，采用以下技術方案:

該裝置，包括履帶、夾苗機構和驅動行走機構；履帶連接在驅動行走機構上；履帶上分布有夾苗機構；

所述驅動行走機構，包括支撐架、主動輪、從動輪和水下行走輪，主動輪和從動輪分別安裝好在支撐架的上端和下端，履帶連接在主動輪與從動輪之間，水下行走輪與從動輪同軸安裝在支撐架上，支撐架上設置有擋針（用于打開夾苗機構）；

所述夾苗機構包括支座、彈簧片、下連桿和上連桿，上連桿和下連桿分別通過擋板中央的方孔安裝在履帶兩側，上連桿和下連桿的外端分別與一個彈簧片連接，兩個彈簧片各自固定在一個支座上，兩個支座分別固定在履帶兩側，上連桿上設置有滑動夾片機構，下連桿上設置有轉動夾片機構，一個滑動夾片機構與一個轉動夾片機構構成一組夾放苗機構；滑動夾片機構通過滑套連接在上連桿上，上連桿和下連桿上之間設置有夾片間距調節裝置，夾片間距調節裝置上設置有轉動夾片機構和作用于轉動夾片機構的轉動裝置。

所述支撐架上在主動輪和從動輪之間設置有誘導輪，用來調節履帶的轉動方向，防止其脫落。

所述水下行走輪上分布有輪片，輪片環繞水下行走輪排列，行走時輪片插入底泥中，維持整個裝置的穩定，便于前行，同時整個裝置又不至于深陷底泥中。

所述履帶是由履帶板和連接塊通過銷軸連接而成的環形鏈帶，相鄰履帶板之間通過兩側的連接塊連接，履帶板與連接塊通過銷軸連接。夾苗機構設置在履帶的連接塊上。

所述夾片間距調節裝置，包括橫桿，橫桿的兩端均設置有調節滑套，兩個調節滑套分別套裝在上連桿和下連桿上，下連桿的調節滑套上設置有固定螺栓。橫桿可以通過滑套在上連接桿上自由滑動，調節相對應的滑動夾片機構和轉動夾片機構之間的間距。

所述轉動夾片機構，包括右外夾片、右內夾片和滾輪，右外夾片上設置有軌道，滾輪設置在右外夾片的軌道內，右內夾片通過連接軸連接在滾輪上，右內夾片與右外夾片之間分布有滾珠。

所述滑動夾片機構，包括左外夾片和左內夾片，左內夾片上設置有擋板，左外夾片插裝在擋板中，左外夾片和左內夾片之間分布有滾珠。左內夾片可沿著滾珠上下滑動，右內夾片和左內夾片夾住幼苗，由于自身重力作用向下滑動。

所述轉動裝置，包括重力球、空心管、轉動桿、轉軸、彈簧片、弧形軌道、轉動輪、傳力桿、滾輪、推桿和擋板；空心管內設置有重力球，空心管連接在夾片間距調節裝置的橫桿上，空心管的上端一側設置有弧形軌道，弧形軌道內設置有轉動輪，弧形軌道的底端設置有擋板，擋板上設置有推桿，空心管的上部通過轉軸安裝有轉動桿，轉動桿的一端與空心管之間連接有彈簧片，轉動桿的另一端與轉動輪連接，轉動輪上連接有傳力桿，傳力桿上設置有滾輪。轉動輪在弧形軌道內移動，帶動傳力桿發生位移，傳力桿帶動滾輪沿著擋板滾動，滾輪推動推桿移動，推桿推動右內夾片滑動。

上述裝置使用時，將驅動行走機構安裝在船體上，通過船體在水面行駛牽引整個裝置前行，并與船體上的柴油機帶動驅動行走機構轉動，履帶隨之順時針轉動，并通過水下行走輪在底泥中移動。當履帶上夾苗機構轉動到擋針的正下方時，擋針使下連桿上的轉動夾片機構和上連桿上的滑動夾片機構打開，在轉動夾片機構和滑動夾片機構放入幼苗。經過擋針以后，阻力消失，轉動夾片機構和滑動夾片機構閉合，夾住幼苗，幼苗隨著履帶一起轉動到水面以下。夾苗機構向水下運動過程中，轉動機構啟動，使幼苗脫離裝置進入底泥中，同時幼苗與底泥存在摩擦力，使其停留在底泥中。

本發明機械化程度高，操作安全簡單，種植效率高。一方面解決人工潛水種植水草的安全的問題，另一方面省時省力，操作安全簡單，適合水體污染修復技術應用時大面積種植。

附圖說明

圖1 是本發明湖泊河道底泥中沉水植物種植裝置的結構示意圖。

圖2是本發明中驅動行走機構的結構示意圖。

圖3是本發明中履帶的結構示意圖。

圖4是本發明中夾苗機構的結構示意圖。

圖5是夾苗機構中橫桿與上連桿和下連桿的連接示意圖。

圖6是轉動夾片機構的結構示意圖。

圖7是轉動夾片機構的俯視圖。

圖8是滑動夾片機構的結構示意圖。

圖9是滑動夾片機構的夾苗狀態示意圖。

圖10是滑動夾片機構的俯視圖。

圖11 是轉動裝置的結構示意圖。

圖12 是放苗狀態示意圖。

圖中：1、船體，2、擋針，3、主動輪，4、夾苗機構，5、履帶，6、誘導輪，7、從動輪， 8、水下行走輪，9、支撐架，10、螺孔，11、輪片，12、履帶板，13、銷軸，14、連接塊， 15、支座，16、彈簧片，17、方孔，18、擋板，19、下連桿，20、右外夾片，21、端頭制動面，22、重力球，23、空心管，24、滾輪，25、滾珠，26、右內夾片，27、連接軸，28固定板，29、左外夾片，30、左內夾片，31、滾珠，32、擋板，33、蓋板，34、固定板，35、彈簧，36、轉軸，37、轉動桿，38、弧形軌道，39、轉動輪，40、推桿，41、滾輪，42、傳力桿，43、擋板，44、上連桿，45、橫桿，46、調節滑套，47、上螺母，48、螺栓，49、下螺母，50、滑套，51、螺栓，52、左螺母，53、右螺母。

具體實施方式

本發明湖泊河道底泥中沉水植物種植裝置，如圖1所示，包括履帶5、夾苗機構4和驅動行走機構。履帶5連接在驅動行走機構上。夾苗機構4連接在履帶5上。整個裝置可安裝在船體1上。

驅動行走機構，如圖1和圖2所示，包括支撐架9、主動輪3、從動輪7和水下行走輪8。支撐架9的上端兩側均安裝有主動輪3，下端兩側均安裝有從動輪7，主動輪的安裝軸與設置在船體1上的柴油機連接。主動輪3與從動輪7之間連接有履帶5。支撐架9的中部兩側還設置有誘導輪6，用來調節履帶5的轉動方向，防止其脫落。主動輪3、從動輪7和誘導輪6通過與履帶板12的嚙合，帶動履帶5轉動。水下行走輪8與從動輪7同軸安裝在支撐架9上，行走輪8的輪寬可根據底泥性質加以調整，松軟底泥選擇寬輪，硬質底泥選擇窄輪，水下行走輪8上分布有輪片11，輪片11環繞水下行走輪8排列，行走時輪片11插入底泥中，維持整個裝置的穩定，便于前行，同時整個裝置又不至于深陷底泥中。支撐架9上設置有螺孔10，通過螺栓將支撐架9安裝在船體1上，使整個裝置與船體1連為一體。支撐架9上還設置有擋針2，用于打開夾苗機構4。

如圖3所示，履帶5是由履帶板12和連接塊14通過銷軸13連接而成的環形鏈帶，相鄰履帶板12之間通過連接塊14連接，履帶板12與連接塊14通過銷軸13連接。夾苗機構4設置在履帶5的連接塊14上（參見圖2），隨履帶5一起轉動。

如圖3和圖4所示，夾苗機構4包括支座15、彈簧片16、擋板18、下連桿19和上連桿44。擋板18上設置有方孔17，上連桿44和下連桿19穿過方孔17與彈簧片16連接，方孔17可限制上連桿44和下連桿19只能左右發生位移。彈簧片16固定在支座15上，支座15固定在履帶5兩側的連接塊14上，擋板18固定在履帶5兩側的連接塊14上（參見圖3）。上連桿44上設置有滑動夾片機構，下連桿19上設置有轉動夾片機構，一個滑動夾片機構與一個轉動夾片機構相對應，構成一組夾放苗機構?；瑒訆A片機構通過滑套50連接在上連桿44上，參見圖8，在上連桿44上通過左螺母52和右螺母53擰緊螺栓51固定滑動夾片機構的位置。轉動夾片機構通過夾片間距調節裝置（參見圖5）連接在下連桿19上。夾片間距調節裝置上（具體是橫桿45上）設置有作用于轉動夾片機構的轉動裝置（參見圖11，用于推動右內夾片26轉動）。

如圖5所示，所述夾片間距調節裝置，包括橫桿45，橫桿45的兩端分別設置有一個調節滑套46。兩個調節滑套46分別插裝在上連接桿44和下連接桿19上，橫桿45可以通過調節滑套46在上連接桿44上自由滑動。在下連接桿19上通過上螺母47和下螺母49擰緊螺栓48固定調節滑套46的位置，以此調節相對應的滑動夾片機構和轉動夾片機構之間的間距。可根據需要的滑動夾片機構和轉動夾片機構的數量決定安裝在上連接桿44上的上滑套50和下連接桿19上的下調節滑套46的數量，也就是橫桿45的數量。

如圖6和圖7所示，轉動夾片機構包括右外夾片20、端頭制動面21、右內夾片26、滾輪24、滾珠25、連接軸27和固定板28。右外夾片20上設置有軌道，滾輪24設置在右外夾片20的軌道內，可在軌道內滾動，滑動至右外夾片端頭制動面21時，滾輪24停止滾動。右內夾片26通過連接軸27連接在滾輪24上，可隨滾輪24在右外夾片20中上下滑動，滑動過程中因受右外夾片20的限制，只能上下滑動，滑動至端頭制動面21時，右外夾片20對其左右轉動限制解除，此時，右內夾片26可繞連接軸27轉動。右內夾片26與右外夾片20之間設置有滾珠25，以減少右內夾片26滑動時的摩擦力。滾珠25排布在固定板28上，固定板28固定在右外夾片20上。

如圖8和圖10所示，滑動夾片機構包括左外夾片29、左內夾片30、滾珠31、擋板32、蓋板33和固定板34。左內夾片30的底端設置有擋板32（參見圖10），擋板32的外側設置有蓋板33，左外夾片29插裝在擋板32中，通過蓋板33導向。左外夾片29和左內夾片30之間設置有滾珠31，滾珠31排布在固定板34上，固定板34固定在左外夾片29上。固定板34固定滾珠31的位置，左內夾片30可沿著滾珠31上下滑動。右內夾片26和左內夾片30夾住幼苗，由于自身重力作用向下滑動。

設置在夾片間距調節裝置的橫桿45上用于推動右內夾片26轉動的轉動裝置，如圖11所示，包括重力球22、空心管23、轉動桿37、轉軸36、彈簧片35、弧形軌道38、轉動輪39、傳力桿42、滾輪41、推桿40和擋板43?？招墓?3連接在夾片間距調節裝置的橫桿45上，空心管23內設置有重力球22。，空心管23的上端一側設置有弧形軌道38，弧形軌道38內設置有轉動輪39，弧形軌道38的底端設置有擋板43，用于限制轉動輪39的位置。擋板43上設置有推桿40?？招墓?3的上部通過轉軸36安裝有轉動桿37，轉動桿37可以繞轉軸36轉動。轉動桿37的一端與空心管23之間連接有彈簧片35，轉動桿37的另一端與轉動輪39連接。轉動輪39上連接有傳力桿42，傳力桿42上設置有滾輪41。轉動輪39在弧形軌道38內移動，帶動傳力桿42發生位移，傳力桿42帶動滾輪41沿著擋板43滾動，滾輪41推動推桿40移動，推桿40推動右內夾片26滑動（參見圖12）。

上述裝置的運行過程如下所述。

船體1在水面行駛牽引整個裝置前行。船體1上的柴油機帶動主動輪3轉動，履帶5隨之轉動，并通過水下行走輪8在底泥中移動。當履帶5上夾苗機構4轉動到擋針2的正下方時，擋針2阻擋彈簧片16，使其發生彎曲，推動下連桿19和上連桿44發生位移，使下連桿19上的轉動夾片機構和上連桿44上的滑動夾片機構打開，在轉動夾片機構和滑動夾片機構之間（具體是在左外夾片29和右外夾片20兩者之間）放入幼苗，幼苗放入時根部在上，莖葉在下。經過擋針2以后，阻力消失，彈簧片16恢復彈力，轉動夾片機構和滑動夾片機構（具體是右內夾片26和左內夾片30）閉合，夾住幼苗，幼苗隨著履帶5一起轉動到水面以下。上述過程參見圖1。

夾苗機構4向水下運動過程中，右內夾片26和左內夾片30夾住幼苗，由于自身重力作用向下滑動。左內夾片30向下運動到底部，參見圖9，由于擋板32的作用使左內夾片30 不能發生轉動，滾珠31減小了左內夾片30滑動的摩擦力。右內夾片26通過滾輪24向下滑動，滑動到底部被右外夾片20阻擋，滾珠25減少了右內夾片26向下滑動摩擦力。重力球22在重力作用下向下運動壓縮彈簧35，轉動桿37繞轉軸36轉動，轉動輪39向上推動傳力桿42，滾輪41沿著擋板43滑動推動推桿40，推桿40推動右內夾片26發生轉動與左內夾片30產生錯位，幼苗脫離裝置進入底泥中，同時幼苗與底泥存在摩擦力，使其停留在底泥中。

夾苗機構4隨著履帶5繼續轉動，轉到履帶5頂部時，由于重力作用右內夾片26和左內夾片30重新滑回到右外夾片20和左外夾片29中，重力球22重力作用回到底部，不再壓縮彈簧35。彈簧35彈力作用恢復原狀，通過轉動桿37帶動轉動輪39滑動，轉動輪39通過傳力桿42帶動滾輪41發生滑動，推桿40收縮，恢復原狀。