1.本发明属于互花米草清理技术领域，具体涉及一种针对海洋互花米草的清除治理旋耕船。
背景技术：
2.互花米草对海洋自然保护区的生物多样性产生的威胁极大，在过去的几年里全国的互花米草占地面积已达82万亩，严重破坏了近海生物栖息环境。其强大的繁殖能力使得海洋盐地碱蓬、海草床生境被侵占，滩涂底栖动物密度降低了60％。我国近年来对互花米草的治理投入了大量的资金和人力，但是效果均不佳，现在主要用于清除互花米草的方法有人工拔除、筑坝水淹、挖掘机翻埋等，但是这些方法的清除效率低，成本高，劳动强度大，耗时长，其中筑坝水淹还涉及用海申请，影响滩涂地貌等问题。
3.2022年7月底，青岛市城阳区针对不同治理区域地质条件，科学制订了浮筒式挖掘机 机耕船 人工刈割的技术方案，实际累计投入了浮筒式挖掘机4400台班、犁耕机1000余台班，人工刈割1万余工日，完成了实际约450公顷的清理面积，其中浮筒式挖掘机和犁耕机分别负责水陆两种地质条件的翻耕，现场清除要根据实际工作环境的复杂性进行不同设备的选择，实际施工操作中浮筒式挖掘机因自重较大、履带式行走机构难以迅速进行转向等翻耕操作，犁耕机虽自重较小但可控性较差，都会降低实际的翻耕效率。
4.针对互花米草清理中水陆两种不同工作环境，申请号为cn202222893366.9的中国实用新型专利公开了一种割草装置及其水陆两用互花米草收割设备，采用浮体和其中部的驱动明轮、尾部的转动明轮组成了倒三轮式船体，驱动明轮、转动明轮既可作为陆地或滩涂上的行走轮又可作为桨轮驱使浮体在淤泥行走，以满足滩涂行进与水陆两用的要求，但该设备需要安装在治理船或治理设备上使用，同时自身不具备翻耕功能，实际处理大面积的互花米草较为困难，且驱动明轮和转动明轮难以应对高含水量的滩涂泥土、砂质、淤泥质海滩等较为复杂的不同工作环境，会影响设备的正常驱动。
5.因此，亟需一种能水陆两用、适用性高、提高翻耕效率和可控性的海洋互花米草清除治理旋耕船。
技术实现要素：
6.本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种针对海洋互花米草的清除治理旋耕船，旨在解决现有互花米草清除设备存在的清除效率低、成本高、劳动强度大、耗时长、影响滩涂地貌、实用性低、不能满足水陆两用以及更复杂工作环境的清理需求等问题。
7.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
8.一种针对海洋互花米草的清除治理旋耕船，包括中空的船体以及设置于所述船体上的驱动装置、旋耕装置和电控单元；
9.所述驱动装置设置于所述船体的两侧，所述驱动装置包括传动连接的中空驱动轮
和驱动电机，所述中空驱动轮上周向设置有用以增强轧草能力和抓地效果的叶片；
10.所述旋耕装置包括升降推杆、连杆架和旋耕结构，所述连杆架的两端分别铰接所述船体和旋耕结构上，所述升降推杆连接所述船体和连杆架，所述升降推杆通过对连接架一端的升降实现旋耕结构的升降，所述旋耕结构包括固定于所述连杆架一端的齿轮箱和安装于所述齿轮箱输出端的旋刀，所述齿轮箱上设置有旋耕电机；
11.所述电控单元包括蓄电池、控制板以及操作电脑，所述蓄电池可拆卸安装于所述船体上，所述操作电脑通过控制板电性连接所述驱动电机、升降推杆和旋耕电机，以控制驱动电机的启止和输出速率、升降推杆的伸缩量以及旋刀的转速，实现对船体行进方向和速度以及旋刀工作高度和转速的控制。
12.可选地，所述中空驱动轮包括并列设置的外轮体和内轮体，所述外轮体和内轮体内均设有空腔，所述外轮体、内轮体以及所述驱动电机的电机轴通过驱动轮连接杆依次连接。
13.可选地，所述中空驱动轮外侧交错设置有多圈凸片。
14.可选地，所述中空驱动轮与所述驱动电机的电机轴之间设置有用于防止泥水杂质渗入的封闭结构。
15.可选地，所述封闭结构包括水封固定座和泥水油封，所述水封固定座固定安装于所述驱动轮连接杆与所述船体之间，所述泥水油封设置于所述水封固定座内侧，所述泥水油封的内部夹紧套接所述驱动电机的电机轴。
16.可选地，所述外轮体和所述内轮体均为一侧设有开口、另一侧设有封闭侧板的中空轮体，所述驱动轮连接杆通过螺栓连接所述外轮体和内轮体的封闭侧板实现连接。
17.可选地，所述外轮体的开口安装有可打开的盖体，所述外轮体内设置有可伸缩的水驱动轮，所述内轮体的开口过盈配合有盖体。
18.可选地，所述齿轮箱的输出端设置有刀轴，所述旋刀设置于所述刀轴的两端，所述旋刀包括若干个刀片组件，所述刀片组件通过刀轴套等距连接并安装于刀轴上。
19.可选地，所述刀片组件包括连接主板和弯刀片，所述弯刀片呈外扩倾斜状周向设置于所述连接主板上。
20.可选地，所有所述刀片呈螺旋形交错分布。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
22.1、通过设置中空的船体、驱动装置、旋耕装置和电控单元，利用中空驱动轮和叶片实现高抓地功能和轧草能力，利用升降推杆和连杆架使旋耕结构能够根据实际旋耕情况进行高度调节，利用旋耕结构实现翻耕，使旋耕船同时达到了减轻自重、提高驱动性能和操作可控性的效果，提升了旋耕船整体的行驶通过性，且能够适应在高含水量的滩涂泥土、砂质、淤泥质海滩等较为复杂的不同工作环境下正常运行，更符合海洋互花米草清除的实际场景，提高了翻耕效率，减小了旋耕船的能耗。
23.2、通过设置旋耕装置，利用升降推杆控制连杆架在船体后端的旋转角度，从而实现对旋耕结构的高度调节，利用在齿轮箱两侧呈螺旋形交错分布的旋刀，使旋耕装置能够在翻耕过程中遇上阻碍时进行高度位置调整，以越过阻碍，再因自身重力自动下落至原高度，实现旋刀的高度自适应，避免盐沼湿地地势不平及可能存在的较大沙石对旋耕装置的影响，减小各个零件的磨损程度，降低旋刀被砂石毁坏的可能性，延长旋耕装置的使用寿
命。
24.3、通过设置驱动装置，利用中空驱动轮作为淤泥驱动轮和陆上行走轮，利用互成夹角的多圈叶片增加与地面之间的摩擦，使驱动装置在减轻船体自重的同时，保留轧草能力和抓地性能，且易改装，操作者可根据互花米草在淤泥或陆上的实际生长深度，更换不同尺寸的中空驱动轮，也可通过在中空驱动轮侧面添加水驱动结构的方式，提高驱动装置的实际驱动性能，更适用于清除互花米草的实际场景。
附图说明
25.图1为本发明实施例中所提供的清除治理旋耕船整体结构示意图；
26.图2为本发明实施例中所提供的另一视角下清除治理旋耕船整体结构示意图；
27.图3为本发明实施例中所提供的驱动装置结构爆炸图；
28.图4为本发明实施例中所提供的旋耕装置结构示意图；
29.图5为本发明实施例中所提供的旋耕结构爆炸图；
30.图6为本发明实施例中所提供的电控单元结构俯视图；
31.其中，1、船体；11、底板；111、前倾板；112、后封板；12、侧面板；13、前端上顶盖；14、后端上顶盖；15、中控板；16、挡泥板；17、挡板；2、驱动装置；21、中空驱动轮；22、驱动电机；23、叶片；211、外轮体；212、内轮体；213、驱动轮连接杆；2131、杆体；2132、安装圆盘；214、泥水油封；215、水封固定座；216、外盖体；217、内盖体；3、旋耕装置；31、升降推杆；311、推杆支座；32、连杆架；321、固定支座；322、支撑杆；323、提升臂；33、齿轮箱；331、箱壳；332、主动齿轮；333、传动齿轮；3331、第一轴承；334、从动齿轮；3341、第二轴承；34、旋刀；341、刀片组件；342、刀轴套；343、刀轴；344、骨架油封；35、旋耕电机；4、电控单元；41、蓄电池；42、控制板；421、驱动单元；5、摄像头；6、中控室。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
35.如图1～4所示，一种针对海洋互花米草的清除治理旋耕船，包括中空的船体1以及设置于船体1上的驱动装置2、旋耕装置3和电控单元4；
36.驱动装置2设置于船体1的两侧，驱动装置2包括传动连接的中空驱动轮21和驱动电机22，中空驱动轮21上周向设置有用以增强轧草能力和抓地效果的凸片23；
37.旋耕装置3包括升降推杆31、连杆架32和旋耕结构，连杆架32的两端分别铰接船体1和旋耕结构上，升降推杆31连接船体1和连杆架32，升降推杆31通过对连接架一端的升降实现旋耕结构的升降，旋耕结构包括固定于连杆架32一端的齿轮箱33和安装于齿轮箱33输出端的旋刀34，齿轮箱33上设置有旋耕电机35；
38.电控单元4包括蓄电池41、控制板42以及操作电脑，蓄电池41可拆卸安装于船体1上，操作电脑通过控制板42电性连接驱动电机22、升降推杆31和旋耕电机35，以控制驱动电机22的启止和输出速率、升降推杆31的伸缩量以及旋刀34的转速，实现对船体1行进方向和速度以及旋刀34工作高度和转速的控制。
39.作为中空的船体1结构的一种具体实施方式，整个船体1由底板11、侧面板12、前端上顶盖13和后端上顶盖14组成，如图1、图2和图4所示，侧面板12设置于底板11的两侧，底板11的两端分别设有与底板11一体成型的前倾板111和后封板112，前倾板111与前端上顶盖13的一端连接，后封板112与后端上顶盖14的一端连接，前端上顶盖13和后端上顶盖14之间设置有中控室6，构成整个中空的船体1，中空的船体1的设置增大了旋耕船与淤泥滩的接触面积，并减小其行进阻力，从而能在一定程度上避免装置陷入泥浆内的情况。在行驶时，随着船体1的移动，前倾板111将船体1前方的互花米草压倒，底板11使压倒的互花米草保持原状，这样旋刀34能直接接触互花米草的根部，便于旋刀34的旋耕。其中，船体1采用轻量化材料，不仅可以减轻旋耕船在海洋环境中的腐蚀，延长其使用寿命，还可以减轻重量、减小压强和减少能耗，使旋耕船更好的在浅水面和淤泥上持久、高效地作业。更具体的，如图1所示，中控室6由中控板15焊接而成，中控室的底端嵌入船体内，中控室6通过中控板15在侧面板12上的固定实现在船体上的组装，操作电脑设置于中控室6内，侧面板12上安装有中空驱动轮21的挡泥板16，齿轮箱33上安装有挡板17，减少旋耕船行进时中空驱动轮21和旋刀34造成的泥沙飞溅，避免泥沙长时间粘附导致船体1过早生锈。
40.作为中空驱动轮21组成结构的一种具体实施方式，中空驱动轮21包括并排设置的外轮体211和内轮体212，外轮体211和内轮体212内均设置有空腔，外轮体211、内轮体212以及驱动电机22的电机轴通过驱动轮连接杆213依次连接，如图3所示，外轮体211和内轮体212的设置，简化了中空驱动轮21的组成结构，避免中空驱动轮21尺寸过大时安装结构复杂造成自重的增加，或者安装不稳定导致中空驱动轮21的运行可控性降低，其中，驱动电机22为带减速箱的直流电机。
41.作为凸片23结构的一种具体实施方式，中空驱动轮21外侧交错设置有多圈凸片23，如图3所示，两圈凸片23呈人字形交错分布，使中空驱动轮21在含水量较高的滩涂泥土、砂质、淤泥质海滩等环境下能够实现较高的抓着力和轧草能力，能够减少行进中附着在轮子上的淤泥，一定程度上减轻中空驱动轮21的行进阻力，从而确保旋耕船在行驶时有足够大的动力，保持良好的海滩作业通过能力。
42.为了防止泥水在行驶时进入船体内部，对驱动电机或其他通电部件产生不良影响，中空驱动轮21与驱动电机22的电机轴之间设置有用于防止泥水杂质渗入的封闭结构。
43.作为封闭结构的一种具体实施方式，封闭结构包括水封固定座215和泥水油封214，水封固定座215固定安装于驱动轮连接杆213与船体1之间，泥水油封214设置于水封固定座215内侧，泥水油封214的内部夹紧套接驱动电机22的电机轴，水封固定座215和泥水油封214可以防止作业过程中泥水等杂质渗入船内对电机和电控单元4造成损害，如图3所示，水封固定座215通过螺栓与两侧的船体1和驱动轮连接杆213连接，中心处活动套接有泥水油封214，泥水油封214与驱动轮连接杆213通过螺钉连接，其中，泥水油封为两端开孔的密封块，并与水封固定座的中心孔间隙配合，两端的开孔分别对应连接驱动电机22的电机轴和驱动轮连接杆213的一端，两端的开孔互不相通，从而实现对电机轴的防水保护。
44.作为中空驱动轮21形状结构的一种具体实施方式，外轮体211和内轮体212均为一侧设有开口、另一侧设有封闭侧板的中空轮体，驱动轮连接杆213通过螺栓连接外轮体211和内轮体212的封闭侧板实现连接，中空轮体的结构设置，减轻了旋耕船重量的同时，增大了旋耕船行驶时的浮力，使旋耕船能够更好地适应互花米草易生长的陆上滩涂地、砂石地、淤泥地、浅水区等多种清除环境，如图3所示，驱动轮连接杆213的杆体2131上设置有安装圆盘2132，驱动轮连接杆213通过安装圆盘2132和螺栓连接外轮体211和内轮体212的封闭侧板，将外轮体211和内轮体212装配在一起，使外轮体211和内轮体212与船体1之间实现可靠稳定的连接，避免中空轮体尺寸设计过大时安装找不到稳定的施力面、导致中空驱动轮21在行驶中散架。
45.作为外轮体211和内轮体212辅助结构的一种具体实施方式，外轮体211和内轮体212的开口过盈配合有盖体，如图3所示，盖体包括安装于外轮体211上的外盖体216和安装于内轮体212上的内盖体217，盖体的设置能够有效保护中空驱动轮21内部的螺栓、驱动轮连接杆213等结构不进水，延长其使用寿命，中空驱动轮21旋转实现旋耕船的前进，在实际使用时，若中空驱动轮21旋转的驱动力不足，可将外轮体211开口处的盖体改装成可开合的盖体，并利用外轮体211的内部空间增加新的水驱动轮，以提高中空驱动轮21的驱动力，其中，水驱动结构可采用可伸缩的螺旋桨，螺旋桨仅设置于位于船体1后端的两个外轮体211内，螺旋桨的伸缩可通过电动伸缩杆实现，水驱动轮的输入端电性连接电控单元4和驱动电机22，由电控单元4控制水驱动轮向船体1两侧的伸缩和旋转，更具体的，电动伸缩杆与外轮体211的侧面板12外侧设置有弹性密封层，进一步提高内部结构的防水性能。
46.作为水驱动轮的一种具体实施方式，水驱动轮的电动伸缩杆倾斜设置，使水驱动轮向船体1的后端方向斜向伸出，以实现水驱动轮驱动性能的最大化。
47.作为连杆架32组成结构的一种具体实施方式，连杆架32由提升臂322、铰链和支撑杆323组成，如图4所示，船体1的后端上顶盖14上设置有固定支座321，固定支座321铰接提升臂322的一端，提升臂322的另一端通过铰链和螺栓与齿轮箱33连接，提升臂322的中部与齿轮箱33外侧之间连接有支撑杆323，形成连杆架32，升降推杆31的顶端铰接于提升臂322上靠近固定座的区域，当操作人员通过操作电控单元4启动升降推杆31和齿轮箱33时，升降推杆31向下回缩，提升臂322转动放下旋耕装置3，升降推杆31向上伸长施力抬起提升臂322，将升降推杆31的竖直运动转变为齿轮箱33的上升，以调整旋耕的高度。
48.作为升降推杆31安装位置的一种具体实施方式，升降推杆31的底端通过推杆支座311转动安装于船体1内，升降推杆31的顶端铰接于连杆架32上，将升降推杆31放置于船体1内，避免升降推杆31的升降与提升臂322之间发生结构干涉，最大限度地缩小升降推杆31提升旋耕装置3所需的活动高度范围，如图4所示，推杆支座311、电动推杆、连杆架32、固定支座321利用塞打螺钉相互固定，推杆支座311和船体1的底板11通过铆钉密封连接。
49.在上述所有连杆架32中，旋耕装置3中各个可活动的零件之间均为面接触，传动时受到单位面积上的压力较小，且有利于润滑，磨损较轻，寿命较长。接触面多为铰接的圆柱面，制造较简单，易获得较高的精度，同时在提升旋耕装置3时更加稳定。
50.作为齿轮箱33内部结构的一种具体实施方式，齿轮箱33包括箱壳331和纵向传动齿轮组，旋耕电机35设置于齿轮箱33的上部，刀轴343设置于齿轮箱33的下部。更具体的，纵向传动齿轮333组包括依次啮合的主动齿轮332、传动齿轮333和从动齿轮334，如图5所示，
两个箱壳331通过螺栓装配，主动齿轮332与旋耕电机35的电机轴相连，带动整个旋刀34机构工作，从动齿轮334的内侧与刀轴343的外侧连接，带动旋刀34转动。
51.其中，为了确保传动齿轮333在转动过程中工作位置稳定不偏移，箱壳331内壁设置有过桥齿轮轴，传动齿轮333安装于过桥齿轮轴上，传动齿轮333的两侧设置有第一轴承3331，为了确保从动齿轮334在转动过程中工作位置稳定不偏移，从动齿轮334固定套接于刀轴343的外侧，旋刀34与刀轴343的两端之间设有骨架油封344，从动齿轮334的两侧设置有第二轴承3341，从动齿轮334、第二轴承3341和骨架油封344与刀轴343为过盈配合。骨架油封344的设置，有效防止了旋耕时泥水进入齿轮箱33内对齿轮传动造成影响，如图5所示，骨架油封344为密封环。第一轴承3331可采用轴承f695zz，第二轴承3341可采用轴承6700zz，第二轴承3341与从动齿轮334之间均设置有垫片，避免游隙过大加重刀轴343与各个齿轮以及箱壳331之间因刀轴343工作过程中的上下波动所产生的碰撞程度，减小了刀轴343和各个齿轮的磨损，延长了各个零件的使用寿命，同时从动齿轮334两侧第二轴承3341和垫片的设置，限制高速运转工况下的刀轴343在左右两个轴向上发生位移，并起到一定程度的调心作用，保证了刀轴343的持续稳定工作，减轻了工件损耗。
52.作为旋刀34结构的一种具体实施方式，齿轮箱33的输出端设置有刀轴343，刀轴343的两端伸出齿轮箱33的两侧，增大刀轴343扭矩的同时，确保刀轴343保持高转速，提高了旋刀34的翻耕能力和可持续性，如图5所示，旋刀34设置于刀轴343的两端，在齿轮箱33的两侧形成左侧旋刀和右侧旋刀，两侧的旋刀34通过螺栓和刀轴343两端的螺纹孔夹紧安装在刀轴343上，旋刀34包括若干个刀片组件341，刀片组件341通过刀轴套342等距连接并安装于刀轴343上。刀片组件341的设置使旋刀34在工作时具有多个翻耕区域，一个刀片组件341负责一个翻耕区域，一个刀片组件341发生故障时能够避免旋刀34被翻耕出的泥土卡住导致整体故障不能使用。
53.作为刀片组件341形状的一种具体实施方式，刀片组件341包括连接主板3411和弯刀片3412，弯刀片3412呈外扩倾斜状周向设置于连接主板3411上，弯刀片3412包括倾斜方向相反的左向刀片和右向刀片，如图5所示，一个刀片组件341设置有四个弯刀片，包括两个左向刀片和两个右向刀片，使刀片组件341以连接主板3411为中心，通过左向刀片和右向刀片向两侧扩展形成一个翻耕区域，更具体的，左向刀片和右向刀片在刀轴套342上的横向投影长度不小于刀轴套342长度的一半，使多个翻耕区域相连覆盖整个旋刀34的工作区域，提高了旋刀34的翻耕效果。
54.作为弯刀片位置设置的一种具体实施方式，所有弯刀片在旋刀34上呈螺旋形交错分布，如图5所示，相邻两个刀片组件341的左向刀片或右向刀片保持相近的周向位置，使刀片组件341上的左向刀片和右向刀片可以连成多条螺旋线，旋刀34工作时多条螺旋线交替作用，进一步提高旋刀34的翻耕效果。
55.作为电控单元4的一种具体实施方式，电控单元4包括蓄电池41、执行机构、控制部分和人机交互部分。旋耕船由蓄电池41供电，其中通过制动的按钮开关控制蓄电池41对执行机构和控制板42的供电，船体1的前端设置有摄像头5，摄像头5为远程操控提供实时观测。控制板42选用stm32控制板42，通过驱动单元421将驱动信号传给电机和电动推杆。如图6所示，执行机构即为驱动电机22、升降推杆31和旋耕电机35，由三个驱动单元421进行驱动。驱动电机22和旋耕电机35均采用直流电机，直流电机为闭环控制，stm32控制板42通过
pwm输出引脚连接使能端，驱动电机22驱动中空驱动轮21转动，通过调整电机信号实现加减速、转向和制动；升降推杆31也是由stm32控制板42通过信号引脚控制推杆的伸缩量；旋耕电机35通过stm32控制板42调整电机信号实现输出转速的调整。人机交互部分为船体1上中控室6内的操作电脑，用户通过电脑上的程序对船体1行进方向、速度以及旋刀34工作高度和转速的控制进行操控。更进一步的，旋耕船通过操作电脑上的程序设置自动巡航，用户可提前在电脑上设定旋耕船的单位运行区域大小，以提高旋耕的自动化程度。
56.本发明的工作过程：以遥控为例，在大海退潮后，操作员利用操作电脑将海洋互花米草治理旋耕船行进至工作区域一角开始作业，行进的旋耕船利用船体11前端先将前方互花米草压倒，中空驱动轮21将互花米草的茎杆及根部轧断，整个船体1伴随前进，操作员通过操作电脑给予开始旋耕的信号后，旋耕装置3在接收到驱动信号后，使升降推杆31收缩放下旋刀34和齿轮箱33。与此同时旋耕电机35启动，旋刀34开始高速旋转，将含有互花米草根部的泥土翻起，实现清除互花米草的效果。完成作业后操作员可通过制动按钮停止供电，从而让旋耕船停止作业。在实际应用中由于互花米草所生长的砂质、淤泥质海滩环境复杂，操作者需根据互花米草的实际生长情况进行旋耕船多轮的作业。相比于其他治理方法，旋耕船劳动强度更低，除草效率更高，效果更好。操作员只需遥控装置就能实现一整套流程。旋耕船也可通过操作电脑的程序调整工作模式，操作员也可以选择在电脑上提前规划好该船的行进路径来进行除草作业，极大程度上解决了海滩潮间带淤泥深造成的作业问题。
57.以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。