CN105539747A - 水面垃圾收集船 - Google Patents

Abstract

本发明水面垃圾收集船，包括船体、旋转式垃圾收集装置，所述船体上设置有垃圾收集舱，所述旋转式垃圾收集装置与所述船体铰接，用以将其收集的垃圾倒入所述垃圾收集舱中；所述旋转式垃圾收集装置包括篓体；所述篓体包括底板、后板、左翼、右翼，所述后板靠近所述船体设置在所述底板的后端，所述左翼、右翼对称铰接在所述底板后端的左、右两侧并能平行于所述底板左、右移动。本发明具有收集垃圾的效率高、操作灵活的优点。

Description

水面垃圾收集船

技术领域

本发明涉及水面垃圾收集技术领域，尤其涉及水面垃圾收集船。

背景技术

我国经济改革大大地提高了人民物质生活水平，于此同时，我们赖以生存的生态环境也受到了污染，尤其是我们身边的水体环境受到了不小的破坏。一次性包装用品的大量使用，环境意识的淡薄，迅速的城市化和工业化进程产生了大量的污染物，其中江河、港口、湖泊水面漂浮垃圾的污染也日趋严重，尤其是流经城市区域的河段。大量水面垃圾的存在，不但影响了市容环境，也污染了生活水源，使人们的饮水用水问题得不到保障。

打捞水面垃圾的原始方法是采用半舱式或甲板机动驳船，由环卫工人手持网兜站在甲板上直接把垃圾捞上来，这种作业方式劳动强度大、工作环境恶劣，效率也十分低下。要提高工作效率，必须采用垃圾收集机械装置，以机械作业为主，并且做到全自动化，可采用遥控器远程操控，做到船在整个工作过程中船上不需要人力资源的帮助。

周围的漂浮垃圾引导过来后，通过特定装置输送到垃圾收集舱内，并且在垃圾收集舱上放置垃圾收集篓完全覆盖，其原理就像放置在垃圾桶里的垃圾袋，可以将垃圾全部整合在垃圾收集篓里，使得返航后一次性将垃圾收集篓吊上码头处理，而不需要人工多次地从垃圾收集舱中处理垃圾。由于水面垃圾往往分布在靠岸边的浅水区及码头边等角落处，因此，水面垃圾清扫船必须灵活、机动、易于操作，并以小型船舶为主。

现在的主流清污船体积较大，除了要有站立工作人员的空间以外，还需要大量的空间作为动力舱，用于放置发动机、发电机等动力及其相关装置。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供收集垃圾的效率高、操作灵活的水面垃圾收集船。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题的：水面垃圾收集船，包括船体、旋转式垃圾收集装置，所述船体上设置有垃圾收集舱，所述旋转式垃圾收集装置与所述船体铰接，用以将其收集的垃圾倒入所述垃圾收集舱中；所述旋转式垃圾收集装置包括篓体；所述篓体包括底板、后板、左翼、右翼，所述后板靠近所述船体设置在所述底板的后端，所述左翼、右翼对称铰接在所述底板后端的左、右两侧并能平行于所述底板左、右移动。

优选地：所述左翼、右翼均呈L形，包括垂直于所述底板的挡板以及与所述底板平行的承重板；所述承重板后端与所述底板对应侧的后端铰接。

优选地：所述承重板呈扇形状。

优选地：所述旋转式垃圾收集装置还包括第一伸缩装置，所述第一伸缩装置的伸缩端与所述篓体相连，所述第一伸缩装置的固定端与船头铰接。

优选地：所述篓体宽度略小于所述垃圾收集舱的宽度。

优选地：所述水面垃圾收集船还包括对称设置在所述船体两侧的叶轮式垃圾收集手臂、升降垃圾篓；所述升降垃圾篓包括篓子以及第二伸缩装置，所述第二伸缩装置的固定端与船体中对应的侧面铰接，所述第二伸缩装置的伸缩端与所述篓子连接，所述篓子通过所述船体侧面的通孔将其中的垃圾倒入至所述垃圾收集舱中；所述叶轮式垃圾收集手臂用以将垃圾揽入至对应的篓子中。

优选地：所述叶轮式垃圾收集手臂包括栅叶、销钉、传送履带、第一传动齿轮、第二传动齿轮；所述传送履带套设在所述第一传动齿轮、第二传动齿轮上；所述第一传动齿轮靠近对应的篓子，而所述第二传动齿轮远离对应的篓子；所述栅叶通过所述销钉设置在所述传送履带上。

优选地：所述第一传动齿轮套设在所述第一轴体上并与所述第一轴体转动连接，而所述第一轴体的顶部设置在所述船体上；所述第二传动齿轮套设在所述第二轴体上并与所述第二轴体转动连接，而所述第二轴体的顶部与第三伸缩装置的伸缩端铰接，所述第三伸缩装置的固定端与所述船体铰接。

优选地：所述垃圾收集舱包括前端垃圾收集舱、后端垃圾收集舱；所述前端垃圾收集舱和所述后端垃圾收集舱分别位于船体的前部和后部，所述前端垃圾收集舱和所述后端垃圾收集舱均内嵌于所述船体内部，且通过通道相连通；所述旋转式垃圾收集装置收集的垃圾能倒入至所述前垃圾收集舱中。

优选地：在所述船体的尾部还设置有太阳能板；所述船体上还设置有支撑杆，所述支撑杆的顶端设置有信号接收器。

本发明的优点在于：

(1)本发明的伸缩杆能控制篓体上下升降，使篓体处于最佳收集垃圾位置，

(2)由于左、右翼可分别打开，这样将增大有效垃圾拦截面积，船行驶在水面上，当垃圾积累到一定程度时，关闭两侧，即可将垃圾收集到垃圾篓中，启动机动主轴装置，使篓体转动，可将清扫的水面垃圾由篓体倒入到垃圾收集舱里，完成一次垃圾收集。

(3)左、右翼下侧有扇形托承板，优选为金属网格结构材料制作，强度较大，当左、右翼收集垃圾后关闭时，垃圾由托承板承载避免垃圾由左、右翼底部流出，利于垃圾的收集。

(4)第三伸缩装置可以控制叶轮式垃圾收集手臂的位置、角度，方便扩大收集垃圾的范围与能力。叶轮式垃圾收集手臂操作灵活，可以使船体周围的大片区域垃圾清除彻底。

(5)水流对栅叶的力可分解为垂直于栅叶方向的分力和平行栅叶平面的力，垂直于栅叶平面的力在水平方向的分力克服水的阻力后使栅叶向左移动，考虑到枯水期时水流速度不够大，仅在水流作用下可能无法使栅叶转动，所以为其装配了电动驱动装置，以保证栅叶在任何时候都能顺利转动。当水面上的漂浮物遇到转动的机械手臂后将随着机械手臂的栅叶移向船体一侧，最终到达垃圾收集舱，从而实现船周围大片区域垃圾不用人工打捞。

(6)由于篓体宽度略小于垃圾收集舱的宽度，以便篓体翻倒倒垃圾时垃圾不会从两边流出，利于垃圾的收集。

(7)通过设置收集篓，使得收集到的垃圾完好地落在收集篓中，船完成工作靠岸后，可直接将垃圾收集篓取下，将其中的垃圾倾倒入陆地上指定地点，等候进一步处理。

(8)太阳能板可以收集太阳能，转化为电能、机械能等船体运行所需能源；该转化能源与该船自带的电动机的能源组成该船的所用能源供给。与其他打捞船相比，本发明动力舱舱顶安装了太阳能板可以将太阳能转化为船舶行驶时的动能，减少了有污染性的气体和液体的排放。

附图说明

图1为本发明水面垃圾收集船的仰视图。

图2为本发明水面垃圾收集船中旋转式垃圾收集装置的结构示意图。

图3为本发明水面垃圾收集船中旋转式垃圾收集装置的左、右翼在张开状态下的结构示意图。

图4为本发明水面垃圾收集船的俯视图。

图5为本发明水面垃圾收集船中升降垃圾篓的结构示意图。

图6为本发明水面垃圾收集船的侧视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明公开水面垃圾收集船，包括船体1、旋转式垃圾收集装置，船体1上设置有垃圾收集舱2，旋转式垃圾收集装置与船体1铰接，用以将其收集的垃圾倒入垃圾收集舱2中。旋转式垃圾收集装置包括篓体31。

如图2-3所示，篓体31包括底板311、后板312、左翼313、右翼314，后板312靠近船体1设置在底板311的后端，左翼313、右翼314对称铰接在底板311后端的左、右两侧并能平行于底板311左、右移动。

左翼313、右翼314能分别打开60度，这样将增大有效垃圾拦截面积，船行驶在水面上，当垃圾积累到一定程度时，关闭左翼313、右翼314，即可将垃圾收集到垃圾篓中，再将篓体31转动至离开水面50度，可将清扫的水面垃圾由篓体31倒入到垃圾收集舱2里，完成一次垃圾收集。

本发明通过左油缸32、右油缸33调节左翼313、右翼314的运动。其中，左油缸32、右油缸33的缸体端均铰接在船体1上，左油缸32、右油缸33的活塞杆端分别与左翼313、右翼314铰接。通过第一翻倒油缸34调节篓体31转动的角度。第一翻倒油缸34的缸体端铰接在船体1上，第一翻倒油缸34活塞杆端与后板312铰接。

如图2所示，作为优选的方案，左翼313、右翼314呈L形，本实施例以左翼313为对象进行结构介绍，右翼314与左翼313的结构相同。左翼313包括垂直于底板311的挡板3131以及与底板311平行的承重板3132。承重板3132后端与底板311对应侧的后端铰接。其中，承重板3132优选为扇形状，也可以是其他形状。

承重板3132优选为金属网格结构材料制作，强度较大，当左翼313、右翼314收集垃圾后关闭时，垃圾由承重板3132承载避免垃圾由左翼313、右翼314底部流出，利于垃圾的收集。当篓体31在运行过程中，恰好完全露出水面后，停留5～10秒钟，让篓体31中的水过滤出，避免水浸入到垃圾收集舱2中。

如图2所示，旋转式垃圾收集装置还包括第一伸缩装置35，第一伸缩装置35的伸缩端与篓体31相连，第一伸缩装置35的固定端与船头铰接。

本发明的第一伸缩装置35能控制篓体31上、下升降，使篓体31处于最佳收集垃圾位置。

篓体31宽度略小于垃圾收集舱2的宽度。保证垃圾能完全倒入垃圾收集舱中。

如图1、4、5所示，水面垃圾收集船还包括对称设置在船体1两侧的叶轮式垃圾收集手臂、升降垃圾篓42。升降垃圾篓42包括篓子421以及第二伸缩装置422，第二伸缩装置422的固定端与船体1中对应的侧面铰接，第二伸缩装置422的伸缩端与篓子421连接，篓子421通过船体1侧面的通孔(图中未画出)将其中的垃圾倒入至垃圾收集舱中。叶轮式垃圾收集手臂用以将垃圾揽入至对应的篓子421中。

叶轮式垃圾收集手臂包括栅叶411、销钉、传送履带413、第一传动齿轮414、第二传动齿轮415。传送履带413套设在第一传动齿轮414、第二传动齿轮415上。第一传动齿轮414靠近对应的篓子421，而第二传动齿轮415远离对应的篓子421。栅叶411通过销钉设置在传送履带413上。

垃圾通过水流以及栅叶411的叶轮式旋转作用下，流向船体1的内侧。并通过的传送履带413的传送作用，传送带入到升降垃圾篓42中，通过升降垃圾篓42升降作用，以及第二翻倒油缸43的作用把垃圾最终倒入至垃圾收集舱中。

第二翻倒油缸43的缸体端与船体1铰接，第二翻倒油缸43的活塞杆端与对应的篓子421铰接。

第一传动齿轮414套设在第一轴体44上并与第一轴体44转动连接，而第一轴体44的顶部设置在船体1上。第二传动齿轮415套设在第二轴体45上并与第二轴体45转动连接，而第二轴体45的顶部与第三伸缩装置46的伸缩端铰接，第三伸缩装置46的固定端与船体1铰接。

第三伸缩装置46控制叶轮式垃圾收集手臂的位置、角度，方便扩大收集垃圾的范围与能力。叶轮式垃圾收集手臂操作灵活，可以使船体1周围的大片区域垃圾清除彻底。

如图4所示，垃圾收集舱2包括前端垃圾收集舱21、后端垃圾收集舱22。前端垃圾收集舱21和后端垃圾收集舱22分别位于船体1的前部和后部，前端垃圾收集舱21和后端垃圾收集舱22均内嵌于船体1内部，且通过通道相连通。旋转式垃圾收集装置收集的垃圾能倒入至前端垃圾收集舱21中。升降垃圾篓42收集的垃圾能倒入至后端垃圾收集舱22中。

前端垃圾收集舱21、后端垃圾收集舱22上均设置有垃圾收集篓6。

使得收集到的垃圾完好地落在垃圾收集篓6中，船完成工作靠岸后，可直接将垃圾收集篓6取下，将其中的垃圾倾倒入陆地上指定地点，等候进一步处理。

如图4、6所示，在船体1的尾部还设置有太阳能板7。船体1上还设置有支撑杆81，支撑杆81的顶端设置有信号接收器82

太阳能板7可以收集太阳能，转化为电能、机械能等船体1运行所需能源。该转化能源与该船自带的电动机的能源组成该船的所用能源供给。

涡轮91与动力推进装置92可将上述能源，应用到推进该船前行。船舵10可以控制船行的方向。通过信号接收器82，地面操作人员可遥控该船的作业任务。

本发明中的第一伸缩装置35、第二伸缩装置422、第三伸缩装置46均为油缸。

本发明动力系统采用动力电池，摒弃了传统的柴油机动力，从根本上消除了燃油和废气排放污染。电力能源是静止设备，没有噪声污染，完全满足环保要求，对环境无不良影响；全船电力能源统一分配管理，充分利用推进器的制动回馈能量，提高电能利用率，符合节能要求。

在电池的实际选型过程中，遵循以下公式：

AH＝(W×t)÷(ρ×f)(1)

(1)式中：AH——电源系统总容量；W——负载功率；t——续航时间，ρ——电池能量转换效率；f——电池放电率。

推进系统采用3.2V锂电池发电驱动，需要负载功率350W，全功率续航时间为8h，经济航速续航时间为10～12h，所以取t＝10h。另外ρ＝20％，f＝90％，经过计算，AH＝19.4kWh。一般情况下，单组锂电池很难达到如此大的容量，所以根据需要，采用堆栈式电池组联合运行的方式。如式(2)所示：

$n=\frac{AH}{{\mathrm{AH}}_0}---\left(2\right)$

式中，AH₀——单组封装的动力锂电池容量；n——理论上所需要组合入堆栈式电池组的片数。根据一般经验，实际选用的片数应比n略大一些。经计算。而选用锂电池容量为10Ah，标称电压3.2V，工作10小时则功耗0.32kWh该船推进装置采用70片3.2V锂电池串联封装的蓄电池联合运行，符合推进要求。

推进电机直接驱动螺旋桨产生推力，并作用于船体，使船舶发生运动。船舶在静水中无外力约束自由航行达稳态时，螺旋桨转矩与其转速的关系近似为一条二次曲线，其表达式为：

M_py＝K_MρD⁵n²＝K_pyn²(3)

(3)式中：M_py——船舶稳定航行时螺旋桨转矩，N·m；ρ——海水密度，kg/m3，通常取1025kg/m3；D——螺旋桨直径，m；n——螺旋桨转速，r/s；K_py——转矩系数；K_M——无因次扭矩系数。

本发明采用无刷直流电动机，既具备交流电动机结构简单、工作可靠、维护方便、寿命长等优点，也具备普通直流电动机运行效率高、转矩大、调速方便、动态性能好等优点，同时克服了普通直流电动机机械换向所引起的电火花干扰，维护难等诸多缺点。该推进系统中，推进电机选用2台功率为15kW的无刷直流电机。

本发明的电能变换单元采用电流型逆变器，其主要功能是将动力电池的直流电能变换成推进电机所需的电能，实现推进电机的起动、调速、制动控制，完成推进电机电气制动电能回馈，降低能耗。同时，提供推进电机的各种继电保护和运行状态数据。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.水面垃圾收集船，包括船体、旋转式垃圾收集装置，所述船体上设置有垃圾收集舱，所述旋转式垃圾收集装置与所述船体铰接，用以将其收集的垃圾倒入所述垃圾收集舱中；其特征在于：所述旋转式垃圾收集装置包括篓体；所述篓体包括底板、后板、左翼、右翼，所述后板靠近所述船体设置在所述底板的后端，所述左翼、右翼对称铰接在所述底板后端的左、右两侧并能平行于所述底板左、右移动。

2.根据权利要求1所述的水面垃圾收集船，其特征在于：所述左翼、右翼均呈L形，包括垂直于所述底板的挡板以及与所述底板平行的承重板；所述承重板后端与所述底板对应侧的后端铰接。

3.根据权利要求2所述的水面垃圾收集船，其特征在于：所述承重板呈扇形状。

4.根据权利要求1所述的水面垃圾收集船，其特征在于：所述旋转式垃圾收集装置还包括第一伸缩装置，所述第一伸缩装置的伸缩端与所述篓体相连，所述第一伸缩装置的固定端与船头铰接。

5.根据权利要求1所述的水面垃圾收集船，其特征在于：所述篓体宽度略小于所述垃圾收集舱的宽度。

6.根据权利要求1所述的水面垃圾收集船，其特征在于：所述水面垃圾收集船还包括对称设置在所述船体两侧的叶轮式垃圾收集手臂、升降垃圾篓；所述升降垃圾篓包括篓子以及第二伸缩装置，所述第二伸缩装置的固定端与船体中对应的侧面铰接，所述第二伸缩装置的伸缩端与所述篓子连接，所述篓子通过所述船体侧面的通孔将其中的垃圾倒入至所述垃圾收集舱中；所述叶轮式垃圾收集手臂用以将垃圾揽入至对应的篓子中。

7.根据权利要求6所述的水面垃圾收集船，其特征在于：所述叶轮式垃圾收集手臂包括栅叶、销钉、传送履带、第一传动齿轮、第二传动齿轮；所述传送履带套设在所述第一传动齿轮、第二传动齿轮上；所述第一传动齿轮靠近对应的篓子，而所述第二传动齿轮远离对应的篓子；所述栅叶通过所述销钉设置在所述传送履带上。

8.根据权利要求7所述的水面垃圾收集船，其特征在于：所述第一传动齿轮套设在所述第一轴体上并与所述第一轴体转动连接，而所述第一轴体的顶部设置在所述船体上；所述第二传动齿轮套设在所述第二轴体上并与所述第二轴体转动连接，而所述第二轴体的顶部与第三伸缩装置的伸缩端铰接，所述第三伸缩装置的固定端与所述船体铰接。

9.根据权利要求1所述的水面垃圾收集船，其特征在于：所述垃圾收集舱包括前端垃圾收集舱、后端垃圾收集舱；所述前端垃圾收集舱和所述后端垃圾收集舱分别位于船体的前部和后部，所述前端垃圾收集舱和所述后端垃圾收集舱均内嵌于所述船体内部，且通过通道相连通；所述旋转式垃圾收集装置收集的垃圾能倒入至所述前垃圾收集舱中。

10.根据权利要求1所述的水面垃圾收集船，其特征在于：在所述船体的尾部还设置有太阳能板；所述船体上还设置有支撑杆，所述支撑杆的顶端设置有信号接收器。