CN105544486A - 一种半潜式超大容量浮藻打捞装备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半潜式超大容量浮藻打捞装备，包括船体，所述船体连接架体，其特征是：所述架体的下端设置有支架，所述架体的下侧设置有水下摄像头，所述支架上连接有导向侧翼，所述导向侧翼身上设置有导流斜面，所述导向侧翼内设置有压缩锥筒，所述压缩锥筒内设置有吸入压缩螺旋网，所述吸入压缩螺旋网内侧连接锥形芯轴，所述锥形芯轴连接压缩驱动机构，所述压缩锥筒上设置有排水孔，所述压缩锥筒连通剪切腔体，所述剪切腔体连通网袋，所述剪切腔体内设置有切刀，所述切刀连接切割驱动机构，所述压缩驱动机构和所述切割驱动机构均连接电机驱动机构。

Description

一种半潜式超大容量浮藻打捞装备

技术领域

本发明涉及环保领域，尤其涉及一种半潜式超大容量浮藻打捞装备。

背景技术

藻类通常是指一群在水中以浮游的方式生活，能进行光合作用的自养型微生物，其种类繁多，均含叶绿素。随着近海污染的日趋加剧，近几年，我国青岛等地海域连续出现浒苔等藻类泛滥的问题，严重影响了城市形象。浒苔的特点是爆发突然、数量巨大、影响面积广、繁殖迅速、含水量非常高和相互缠绕。常规的水面清扫船的作业受到限制，人工作业成为主要的治理手段，但是人工作业的效率低、安全性低、劳动强度大。对大面积发生或反复出现的浒苔，人工打捞的弊端显现无疑。

发明内容：

本发明要要解决的技术问题是提供一种半潜式超大容量浮藻打捞装备，浮藻打捞效率高，省时省力。

本发明采用如下技术方案实现发明目的：

一种半潜式超大容量浮藻打捞装备，包括船体，所述船体连接架体，其特征是：所述船体连接架体，所述架体的下侧设置有水下摄像头，所述架体的下端设置有支架，所述支架上连接有导向侧翼，所述导向侧翼上设置有导流斜面，所述导向侧翼下端连接压缩锥筒，所述压缩锥筒内设置有吸入压缩螺旋网，所述吸入压缩螺旋网内侧两端连接锥形芯轴，所述锥形芯轴穿过所述导向侧翼连接压缩驱动机构，所述压缩锥筒上设置有排水孔，所述压缩锥筒连通剪切腔体，所述剪切腔体连通网袋，所述剪切腔体内设置有切刀，所述切刀连接切割驱动机构，所述压缩驱动机构和所述切割驱动机构均连接电机驱动机构。

作为对本技术方案的进一步限定，所述电机驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴上设置有主动齿轮和皮带轮一。

作为对本技术方案的进一步限定，压缩驱动机构包括与所述锥形芯轴连接的主轴，所述主轴连接皮带轮二，所述皮带轮二通过皮带连接所述皮带轮一。

作为对本技术方案的进一步限定，所述切割驱动机构包括与所述切刀连接的竖向连杆，所述竖向连杆连接导向轮，所述竖向连杆上设置有横向连杆，所述横向连杆通过支撑弹簧连接所述剪切腔体，所述导向轮与凸轮驱动机构接触。

作为对本技术方案的进一步限定，所述凸轮驱动机构包括与所述导向轮接触的凸轮，所述凸轮的中心轴连接换向锥齿轮一，所述换向锥齿轮一与换向锥齿轮二啮合，所述换向锥齿轮二通过传输轴连接从动齿轮，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合。

作为对本技术方案的进一步限定，所述主轴通过轴承二设置在所述架体上。

作为对本技术方案的进一步限定，所述传输轴通过轴承一设置在所述架体上。

作为对本技术方案的进一步限定，所述剪切腔体的底板倾斜设置，所述剪切腔体的底板上设置有与所述切刀配合使用的导流坡面。

作为对本技术方案的进一步限定，所述凸轮采用平面凸轮。

作为对本技术方案的进一步限定，所述平面凸轮的制作过程如下：

(1)依据滚子测量法获取凸轮轮廓曲线的坐标数组以及滚子轴心轨迹的坐标数组；

(2)根据凸轮轮廓曲线上的一个点的坐标值M(X1,Y1)以及该点对应的滚子轴心的坐标值S(X2,Y2)，推算圆形切削刀具旋转中心相对于凸轮旋转轴心的一个相应点的坐标值，具体做法为：

连接凸轮轮廓曲线上的点M和该点对应的滚子轴心点S，形成的线段即滚子半径R，以点M为起始点，沿滚子半径R延伸旋转刀具半径r的距离获得的点即为旋转刀具的中心点N(X3,Y3)；

(3)重复步骤(2)，得到对应于整个凸轮轮廓曲线的切削刀具旋转中心的相对运动曲线；

(4)使切削刀具按照上述相对运动曲线产生运动在凸轮加工设备上对凸轮进行加工。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的导流斜面通过船体的调节潜入水面以下一定的深度，当船体向前行进时，漂浮在水面上的藻类在水流的带动下沿着导向侧翼和导流斜面向前涌动，被压缩锥筒吸入，驱动电机通过皮带轮一、皮带轮二、皮带和主轴带动锥形芯轴转动，锥形芯轴带动吸入压缩螺旋网转动，对压缩锥筒内的藻类进行压缩，其中的水分被压出通过排水孔排出，这样就很好的解决了藻类含水分较多，不便于收集和储存的问题。被压缩的藻类沿着剪切腔体行进，并被切割驱动机构带动的切刀切断，切碎的藻类随后进入网袋存储。这样就解决了藻类植物相互缠绕，不容易传送的问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的导向侧翼、导流斜面、吸入压缩螺旋网和锥形芯轴的结构示意图。

图3为本发明的平面凸轮加工推算原理示意图。

图中，1、船体，2、架体，3、支架，4、导向侧翼，5、导流斜面，6、压缩锥筒，7、吸入压缩螺旋网，8、锥形芯轴，9、排水孔，10、剪切腔体，11、网袋，12、切刀，13、驱动电机，14、主动齿轮，15、皮带轮一，16、主轴，17、皮带轮二，18、皮带，19、竖向连杆，20、导向轮，21、横向连杆，22、支撑弹簧，23、凸轮，24、换向锥齿轮一，25、换向锥齿轮二，26、从动齿轮，27、轴承一，28、轴承二，29、导流坡面,30、传输轴，31、水下摄像头，32、凸轮支架。

具体实施方式:

下面结合实施例，进一步说明本发明。

参见图1-图3，本发明包括船体1，所述船体1连接架体2，所述架体2的下端设置有支架3，所述架体2的下侧设置有水下摄像头31，水下摄像头31，正对网袋11，可以及时了解网袋11内浮藻的收集情况，当浮藻收集满后便于及时清理，所述支架3上连接有导向侧翼4，所述导向侧翼4上设置有导流斜面5，所述导向侧翼4下端连接压缩锥筒6，所述压缩锥筒6内设置有吸入压缩螺旋网7，所述吸入压缩螺旋网7内侧两端连接锥形芯轴8，所述锥形芯轴8穿过所述导向侧翼4连接压缩驱动机构，所述压缩锥筒6上设置有排水孔9，所述压缩锥筒6连通剪切腔体10，所述剪切腔体10连通网袋11，所述剪切腔体10内设置有切刀12，所述切刀12连接切割驱动机构，所述压缩驱动机构和所述切割驱动机构均连接电机驱动机构。

所述电机驱动机构包括驱动电机13，所述驱动电机13的输出轴上设置有主动齿轮14和皮带轮一15。

压缩驱动机构包括与所述锥形芯轴8连接的主轴16，所述主轴16连接皮带轮二17，所述皮带轮二17通过皮带18连接所述皮带轮一15。

所述切割驱动机构包括与所述切刀12连接的竖向连杆19，所述竖向连杆19连接导向轮20，所述竖向连杆19上设置有横向连杆21，所述横向连杆21通过支撑弹簧22连接所述剪切腔体10，所述导向轮20与凸轮驱动机构接触。

所述凸轮驱动机构包括与所述导向轮20接触的凸轮23，所述凸轮23的中心轴连接换向锥齿轮一24，所述换向锥齿轮一24与换向锥齿轮二25啮合，所述换向锥齿轮二25通过传输轴30连接从动齿轮26，所述从动齿轮26与所述主动齿轮14啮合，所述凸轮23的中心轴通过凸轮支架32连接在支架3上，凸轮23中心轴能够沿凸轮支架31旋转。主动齿轮14转动带动从动齿轮26旋转，从动齿轮26通过传输轴30带动换向锥齿轮二25转动，换向锥齿轮二25带动换向锥齿轮一24转动，换向锥齿轮一24带动凸轮23转动，凸轮23旋转带动导向轮20上下移动，导向轮20通过竖向连杆19带动切刀12上下移动，实现对浮藻的切割，支撑弹簧22通过横向连杆21支撑竖向连杆19和切刀12，使得导向轮20能够跟随凸轮23的旋转而上下移动。

所述主轴16通过轴承二28设置在所述架体2上。

所述传输轴30通过轴承一27设置在所述架体2上。

所述剪切腔体10的底板倾斜设置，所述剪切腔体10的底板上设置有与所述切刀12配合使用的导流坡面29。

设备在工作的时候，导流斜面5通过船体1的调节潜入水面以下一定的深度，当船体1向前行进时，漂浮在水面上的藻类在水流的带动下沿着导向侧翼4和导流斜面5向前涌动，被压缩锥筒6吸入，驱动电机13通过皮带轮一15、皮带轮二17、皮带18和主轴16带动锥形芯轴8转动，锥形芯轴8带动吸入压缩螺旋网7转动，对压缩锥筒6内的藻类进行压缩，其中的水分被压出通过排水孔9排出，这样就很好的解决了藻类含水分较多，不便于收集和储存的问题。

被压缩的藻类沿着剪切腔体10行进，并被切割驱动机构带动的切刀12切断，切碎的藻类随后进入网袋11存储。这样就解决了藻类植物相互缠绕，不容易传送的问题。采用皮带18传动，可以使得电机在过载的情况下皮带18产生打滑，保证了驱动电机13不被烧毁。

所述凸轮23采用平面凸轮。

平面凸轮采用如下制作步骤：

(1)依据滚子测量法获取凸轮轮廓曲线的坐标数组以及滚子轴心轨迹的坐标数组；

(2)根据凸轮轮廓曲线上的一个点的坐标值M(X1,Y1)以及该点对应的滚子轴心的坐标值S(X2,Y2)，推算圆形切削刀具旋转中心相对于凸轮旋转轴心的一个相应点的坐标值，具体做法为：

连接凸轮轮廓曲线上的点M和该点对应的滚子轴心点S，形成的线段即滚子半径R，以点M为起始点，沿滚子半径R延伸旋转刀具半径r的距离获得的点即为旋转刀具的中心点N(X3,Y3)，其中，M(X1,Y1)、S(X2,Y2)和N(X3,Y3)处于同一坐标系XOY中，坐标系XOY以凸轮轮廓曲线的轴心为原点O，以水平方向为X轴，以垂直方向为Y轴；

(3)重复步骤(2)，得到对应于整个凸轮轮廓曲线的切削刀具旋转中心的相对运动曲线；

(4)使切削刀具按照上述相对运动曲线产生运动在凸轮加工设备上对凸轮进行加工。

所述步骤(2)包括如下步骤：

(2.1)计算所述切削刀具旋转中心点N的横向坐标为：

X3＝X1-r/R*∣X2-X1∣当X1>X2时

或者

X3＝X1+r/R*∣X2-X1∣当X1<X2时；

(2.2)计算所述切削刀具旋转中心点N的纵坐标为：

Y3＝Y1-r/R*∣Y2-Y1∣当Y1>Y2时

或者

Y3＝Y1+r/R*∣Y2-Y1∣当Y1<Y2时；

(2.3)获取所述切削刀具旋转中心的坐标值N(X3,Y3)。

对所述步骤(4)加工出的凸轮进行精度评估，具体步骤如下：

(4.1)计算所述相对运动曲线上角坐标之差为φ的相邻两点之间的距离以及相邻两点连线的斜率，整个相对运动曲线上有n对相邻点，则获取了n个连线距离L_i和n个斜率θ_i,i为整数，用于区分不同的相邻坐标点，斜率θ_i是指相对运动曲线上角坐标之差为φ的相邻两点之间连线L_i相对于X轴的倾斜角度。具体计算过程为：已知相对运动曲线角坐标之差为φ的相邻两点的坐标N_i(x,y)和N_i+1(x,y),计算该相邻两点与原点O(0,0)的距离为n_i和n_i+1，该相邻两点与原点O组成三角形，根据三角形的边长计算公式，已知三角形两边的长度以及该三角形两边的夹角φ，很容易计算出三角形另一个边的长度，该长度即是相对运动曲线上角坐标之差为φ的相邻两点之间连线L_i的长度：

L_i＝(n_i ²+n_i+1 ²-2*n_i*n_i+1*cosφ)^1/2；i为整数；

θ_i＝|((N_i+1(y)-N_i(y))/(N_i+1(x)-N_i(x))|；其中，N_i+1(y)表示点N_i+1的Y轴向坐标，N_i(y)表示点N_i的Y轴向坐标，N_i+1(x)表示点N_i+1的X轴向坐标,N_i(x)表示点N_i的X轴向坐标；

(4.2)计算切削刀具完成角坐标之差为φ的相邻两点加工的实际位移距离以及该实际位移距离的斜率θ_i’，整个相对运动曲线上有n对相邻点，则获取了n个实际位移线路L_i’和n个斜率θ_i’,i为整数，用于区分不同的相邻坐标点，斜率θ_i’指实际位移线路L_i’相对于X轴的倾斜角度。具体计算过程为：切削刀具沿相对运动曲线的从点N_i(x,y)移动到点N_i+1(x,y)过程中,N_i(x,y)和点N_i+1(x,y)角坐标之差为φ，X轴向编码器记录了X轴向驱动电机的旋转转数，Y轴向编码器记录了Y轴向驱动电机的旋转转数，根据X轴向驱动电机的旋转转数计算X轴向驱动电机的位移h_i，根据Y轴向驱动电机的旋转转数计算Y轴向驱动电机的位移k_i,实际位移线路L_i’＝(h_i ²+k_i ²)^1/2，倾斜角度θ_i’的斜率为k_i/h_i；

(4.3)将计算出的相邻两点之间的距离L_i与计算出的对应相邻两点的实际位移线路L_i’进行比较，得出每对相邻两点的位移切削误差：

ΔL_i＝L_i-L_i’；i为整数，用于区分不同的相邻坐标点；

(4.4)将计算出的相邻两点之间的斜率θ_i与测量出的对应相邻两点的实际斜率θ_i’进行比较，得出每对相邻两点的斜率切削误差：

Δθ_i＝θ_i-θ_i’；i为整数，用于区分不同的相邻坐标点；

(4.5)计算总的位移切削误差和斜率切削误差：

ZL＝|ΔL₁|+|ΔL₂|+...+|ΔL_n|；n为相邻点的总个数；

Zθ＝|Δθ₁|+|Δθ₂|+...+|Δθ_n|；n为相邻点的总个数；

(4.6)计算位移切削的平均误差和斜率切削的平均误差：

PL＝(|ΔL₁|+|ΔL₂|+...+|ΔL_n|)/n；n为相邻点的总个数；

Pθ＝(|Δθ₁|+|Δθ₂|+...+|Δθ_n|)/n；n为相邻点的总个数。

所述步骤(4.1)中的角坐标之差为φ为一个恒量。

所述凸轮加工设备采用数控加工中心，数控加工中心采用现有的产品，切削刀具采用铣刀，在此不再赘述，所述数控加工中心的X轴向驱动电机上设置有X轴向编码器，所述数控加工中心的Y轴向驱动电机上设置有Y轴向编码器。

Claims (10)

1.一种半潜式超大容量浮藻打捞装备，包括船体，所述船体连接架体，其特征是：所述架体的下侧设置有水下摄像头，所述架体的下端设置有支架，所述支架上连接有导向侧翼，所述导向侧翼上设置有导流斜面，所述导向侧翼下端连接压缩锥筒，所述压缩锥筒内设置有吸入压缩螺旋网，所述吸入压缩螺旋网内侧两端连接锥形芯轴，所述锥形芯轴穿过所述导向侧翼连接压缩驱动机构，所述压缩锥筒上设置有排水孔，所述压缩锥筒连通剪切腔体，所述剪切腔体连通网袋，所述剪切腔体内设置有切刀，所述切刀连接切割驱动机构，所述压缩驱动机构和所述切割驱动机构均连接电机驱动机构。

2.根据权利要求1所述的半潜式超大容量浮藻打捞装备，其特征是：所述电机驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴上设置有主动齿轮和皮带轮一。

3.根据权利要求1所述的半潜式超大容量浮藻打捞装备，其特征是：压缩驱动机构包括与所述锥形芯轴连接的主轴，所述主轴连接皮带轮二，所述皮带轮二通过皮带连接所述皮带轮一。

4.根据权利要求1所述的半潜式超大容量浮藻打捞装备，其特征是：所述切割驱动机构包括与所述切刀连接的竖向连杆，所述竖向连杆连接导向轮，所述竖向连杆上设置有横向连杆，所述横向连杆通过支撑弹簧连接所述剪切腔体，所述导向轮与凸轮驱动机构接触。

5.根据权利要求1所述的半潜式超大容量浮藻打捞装备，其特征是：所述凸轮驱动机构包括与所述导向轮接触的凸轮，所述凸轮的中心轴连接换向锥齿轮一，所述换向锥齿轮一与换向锥齿轮二啮合，所述换向锥齿轮二通过传输轴连接从动齿轮，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合。

6.根据权利要求3所述的半潜式超大容量浮藻打捞装备，其特征是：所述主轴通过轴承二设置在所述架体上。

7.根据权利要求5所述的半潜式超大容量浮藻打捞装备，其特征是：所述传输轴通过轴承一设置在所述架体上。

8.根据权利要求1所述的半潜式超大容量浮藻打捞装备，其特征是：所述剪切腔体的底板倾斜设置，所述剪切腔体的底板上设置有与所述切刀配合使用的导流坡面。

9.根据权利要求5所述的半潜式超大容量浮藻打捞装备，其特征是：所述凸轮采用平面凸轮。

10.根据权利要求9所述的半潜式超大容量浮藻打捞装备，其特征是：所述平面凸轮的制作过程如下：

(1)依据滚子测量法获取凸轮轮廓曲线的坐标数组以及滚子轴心轨迹的坐标数组；

(2)根据凸轮轮廓曲线上的一个点的坐标值M(X1,Y1)以及该点对应的滚子轴心的坐标值S(X2,Y2)，推算圆形切削刀具旋转中心相对于凸轮旋转轴心的一个相应点的坐标值，具体做法为：

连接凸轮轮廓曲线上的点M和该点对应的滚子轴心点S，形成的线段即滚子半径R，以点M为起始点，沿滚子半径R延伸旋转刀具半径r的距离获得的点即为旋转刀具的中心点N(X3,Y3)；

(3)重复步骤(2)，得到对应于整个凸轮轮廓曲线的切削刀具旋转中心的相对运动曲线；

(4)使切削刀具按照上述相对运动曲线产生运动在凸轮加工设备上对凸轮进行加工。