CN104591414B - 水中控制对象的移动控制方法 - Google Patents

水中控制对象的移动控制方法 Download PDF

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张书廷
王晶晶
李倩
方金兴
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    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
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Abstract

本发明涉及一种水中控制对象的移动控制方法,在水体中的控制对象上端连接可以充放气的并可随充放气过程可产生一定方向位移的气囊,下端连接起向下沉坠作用的平衡块。通过上端气囊与下端平衡块的平衡,控制对象可以停留在水中,且通过充气装置对气囊的充放气,可使控制对象在水中上下及前后移动。此种方式简单有效地解决了已有的控制对象固定形式单一且有弊端的问题;便于控制对象在水中发挥作用,且维修观测方便。在控制对象的移动过程中,扰动水流,可在一定程度上增加水体中含氧量。

Description

水中丨£制对象的移动丨£制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种对水中控制对象的移动控制方法,特别是涉及一种令控制对象在水体中上下移动及前后移动的控制方法。背景技术
[0002] 目前,需要在水中发挥作用的物体种类十分丰富,例如养殖行业中,对养殖湖泊水域等进行曝气充氧的装置需要在水中运行,且布置密度需满足使曝气水域面积越大越好, 因此,常在水域中均匀固定有一定服务面积的多台曝气装置,投资成本大、用电量大且维护管理不便;在水污染控制行业中,在湖泊等受污染的缓流水体中布置具有净化水质功能的载体填料等,也需要解决载体的固定问题,常采用的有借助浮体使载体一端悬吊于浮体上, 载体整体浸没于水中,以及在湖泊中安装紧固结构,将载体固定其上等方式。采用浮体结构的方式,浮体占据湖泊一定面积,影响湖泊航运、泄洪等使用功能,也对湖泊渔业等生产具有一定影响;浮体减少了水面光合富氧面积;浮体和浮岛上种植的植物,由于生长在水面上,需定期维护管理,增加了管理的难度和工作量。采用安装紧固结构的方式,初期投入成本大,需对湖泊边壁或湖底等进行一定的施工改动,且载体填料的安装操作及后期维护不方便。
[0003] 实际生产工作中,常有对于水中发挥作用的物体在水中的固定方式等问题出现。 因此,若能以在水中发挥作用的物体作为控制对象,对其进行上下及前后的移动控制,使其能在水体中上下及前后移动,即可解决物体在水中的固定问题,故开发一种具有实用性的可使水中控制对象能够在低成本情况下满足控制要求的控制方法,具有重要的应用价值。发明内容
[0004] 本发明涉及一种水中控制对象的移动控制方法,在水体中的控制对象上端连接可以充放气的并可随充放气过程可产生一定方向位移的气囊,下端连接起向下沉坠作用的平衡块。通过上端气囊与下端平衡块的平衡,控制对象可以停留在水中,且通过充气装置对气囊的充放气,可使控制对象在水中上下及前后移动。此种方式便于控制对象在水中发挥作用,且维修观测方便。在控制对象的移动过程中,扰动水流,可在一定程度上增加水体中含氧量。
[0005] 本发明是采用如下技术方案实现的:
[0006] —种水中控制对象的移动控制方法,在水中的控制对象上端装备可充放气的并随充气过程向一定方向产生位移的气囊,控制对象下端悬挂平衡块,通过控制充气量使控制对象能够在水体内上下及前后移动。
[0007] 所述气囊为刚性部分软质部分组成;刚性部分呈向外凸出形状的、在充气过程中形变较小的硬质材质或不变形的刚性材质构成;软质部分为充放气过程形变大的软性材质;软质部分总表面积大于刚性部分面积,达到在充气过程中水对气囊的作用力使气囊能够向刚性部分方向移动一定位移。
[0008] 所述平衡块在控制对象底部悬挂,且密度大于1.0x 103kg/m3。
[0009] 气囊移动通过充气及其形状功能实现:气囊一部分由柔软材质制成,该部分充满气体时形状呈向外凸出型,如图1中1所示,充放气过程可产生较大形变,在充气过程中,水对这部分产生一定的作用力,气囊另一部分由较硬材质或刚性材质制成,该部分形状也呈向外凸出型,如图1中2所示,充气过程中形变较小,因此在充气过程中,气囊整体受水作用力不平衡,向刚性部分方向移动,即气囊一次充放气即可向前移动一定距离。气囊刚性部分的形状应使水推动气囊向刚性部分方向移动的过程中排开水的阻力较小,可设计成类似船体头部的流线型。控制对象下端连接具有一定重量可产生向下沉坠作用力的平衡块,通过气囊与底部平衡块的平衡,可使控制对象停留在水中,通过对气囊的充放气,可使控制对象在水体中上下移动。
[0010] 本发明中涉及的气囊形状并不局限于附图说明图1和图2中展示的形状,所有符合本专利气囊功能的气囊形状均属保护范围之内。
[0011] 气囊中充入气体,如空气、氮气等。材质可参考目前瑜伽健身球的材料,即可做成一定体积的柔软且结实的PVC材料。装置下端悬挂平衡块,平衡块密度大于1.0X103kg/m3。 本发明中平衡块的作用是对水质控制对象产生一个向下的沉坠力,力的大小可以与气囊配合,使控制对象能够保持平衡或移动。
[0012] 所述的水体中控制对象的移动控制装置,至少由气囊、平衡块、控制对象组成。由于气囊和平衡块的功能是两者的配合可以使控制对象在水体中上下及前后移动,实现的原理是物体所受重力与浮力的大小关系,当需要将控制对象向上移动时,气囊充气量需满足: 气囊、平衡块与控制对象所受浮力总和大于气囊、平衡块、控制对象的重力总和;当需要将控制对象向下移动时,气囊充气量需满足:气囊、平衡块与控制对象所受浮力总和小于气囊、平衡块、控制对象的重力总和。当需要将控制对象在水中静止时,气囊充气量需满足:气囊、平衡块与控制对象所受浮力总和等于气囊、平衡块、控制对象的重力总和。
[0013] 为满足以上目的,气囊的充气量需满足两种极端情况,即充满气体的气囊、平衡块与控制对象所受浮力总和大于气囊、平衡块、控制对象的重力总和与气囊气腔中无气体时, 气囊、平衡块与控制对象所受浮力总和小于气囊、平衡块、控制对象的重力总和两种情况。 且当气囊中未充满气体时,若满足气囊、平衡块与控制对象所受浮力总和大于气囊、平衡块、控制对象的重力总和;气囊中存在少量气体时,气囊、平衡块与控制对象所受浮力总和小于气囊、平衡块、控制对象的重力总和等情况均属本发明保护范围。
[0014] 本发明的有益效果是,采用可充放气的且随充放气过程中向一定方向移动的气囊与平衡块对水体中控制对象进行上下及前后的移动控制,简单有效地解决了已有的控制对象固定形式单一且有弊端的问题。此种控制方法可使主体控制对象浸没于水中,不影响水体的景观及航运等功能,且可用于特定需水下运送的物体的运输控制,且由于控制对象具有可移动性,随控制对象移动的过程中,由于扰动水流,增加了水体中的含氧量。附图说明
[0015] 图1:充满气体时气囊形状平剖面示意图
[0016] 图2:充满气体时气囊形状纵剖面示意图 [〇〇17]图3:气量较小时气囊形状平剖面示意图
[0018] 图4:气量较小时气囊形状纵剖面示意图
[0019] 图5:实施例1所示湖泊水质净化装置的移动控制方法示意图
[0020] 图6:实施例3所示水下被运送物体的移动控制方法示意图
[0021] 其中:丨一气囊的柔性部分,2—气囊的刚性部分,3—控制对象,4 一气囊,5—平衡块,6—水面,7—河底,8—电动充气栗。具体实施方式
[0022] 本发明适用于在水体中发挥作用的物体的移动控制,下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明:[〇〇23] 实施例1
[0024] 本实施例以在水中发挥净化水质作用的装置为控制对象(3),处理湖水水质情况为地表水五类水质。如图5所示的湖泊水质净化装置的移动控制方法,本方法在以生物接触氧化法为原理的净化装置上端装配可充放气的气囊,气囊由柔性与刚性两部分组成,气囊的柔性部分(1)随充放气过程可产生较大形变,充满气时形状呈向外凸出型,如图1和图2所示,气囊的刚性部分(2)随充放气过程形变较小,形状也呈向外凸出型,具体气囊制作方式为:由如图1所示形状的一个柔软PVC材质制成的气囊,其中一侧沿气囊内壁固定一块如刚性部分(2)形状的PVC硬板。气囊有和电动充气栗连接的充气口。由于气囊充气中整体形变不同,故在充放气过程中由于水对气囊两部分的作用力不平衡,会产生向刚性部分(2)方向上的位移,在装置的下端悬挂密度大于1.0 X103kg/m3的平衡块,平衡块由约3kg的石头通过塑料网包裹制成。通过上端气囊与下端平衡块的平衡,可使控制对象(3)停留在水中,且随着充放气,控制对象(3)随气囊的控制上下及前后移动。
[0025] 控制对象(3)底部悬挂平衡块(5),其中石头的重量满足气囊内无气时,可将控制对象(3)沉入河底。当将控制对象(3)沉入池底后,对气囊(4)开始充气,使得控制对象上浮, 通过测量气囊距水面距离判断控制对象(3)位置,达到预定位置后,停止充气。当需要控制对象移动时,以电动充气栗对气囊进行充放气控制。气囊上端距水面(6)的距离需满足湖泊航运及景观水位要求。平衡块(5)距河底(7)距离为500mm。由于控制对象(3)可移动且浸没在湖水中,所以湖水可以与湖泊水质净化装置进行充分的接触,使湖水中的污染物得到有效的降解。通过监测水质水质情况,净化后水质在三类与四类水质之间。
[0026] 实施例2
[0027] 本实施例以在养殖水库中充氧装置为控制对象(3),具体养殖水库水域面积为15 亩,之前以四台固定式的充氧装置进行充氧,后改用3台由本发明进行控制的充氧装置,通过监测水库中溶解氧含量,基本与之前4台情况相近。[〇〇28]具体实施方式如下:
[0029] 在水库中原有的控制对象(3)上端装配可充放气的气囊(4),气囊与实施例1中所示相同,平衡块(5)由卵石组成,外部由海绵与塑料网包裹。充氧装置在气囊的控制下,在养殖区域周边进行移动充氧。由于养殖区域有鱼虾存在,故在养殖区域周边充氧,且由电动充气栗控制气囊移动速度较小。
[0030] 实施例3
[0031] 本实施例以水下运输为背景,模拟以气囊与平衡块的作用下使被运输物体在水下传送。以水下被运送物体为控制对象(3)。[〇〇32]具体实施方式如下:
[0033]如图6所示,在控制对象(3)的上端连接如例1所述的气囊(4),气囊(4)颜色为墨绿色,将电动充气栗(8)至于气囊(4)下端,并按设定的频率自动为气囊充放气,使气囊带动被运送物体在水下以不扰动水流的慢速移动,沿直线运送到指定位置。

Claims (3)

1.一种水中控制对象的移动控制方法,其特征在于:在水中的控制对象上端装备可充 放气的并随充气过程向一定方向产生位移的气囊,控制对象下端悬挂平衡块,通过控制充 气量使控制对象能够在水体内上下及前后移动;所述气囊为刚性部分和软质部分组成;刚 性部分呈向外凸出形状的、由在充气过程中形变较小的硬质材质或不变形的刚性材质构 成;软质部分为充放气过程形变大的软性材质;软质部分总表面积大于刚性部分面积,达到 在充气过程中水对气囊的作用力使气囊能够向刚性部分方向移动一定位移。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述平衡块在控制对象底部悬挂,且密度大于 1.0X103kg/m3〇
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于充满气体的气囊、平衡块与控制对象所受浮力 总和大于气囊、平衡块、控制对象的重力总和;且气囊气腔中无气体时,气囊、平衡块与控制 对象所受浮力总和小于气囊、平衡块、控制对象的重力总和。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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