CN109591970A - 一种针对塑料微粒的全尺寸水面垃圾清漂双体船 - Google Patents

一种针对塑料微粒的全尺寸水面垃圾清漂双体船 Download PDF

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Abstract

本发明涉及海洋环境保护技术领域，特指一种针对塑料微粒的全尺寸水面垃圾清漂双体船，包括双体船船体，双体船船体的两浮体之间设有垃圾收集腔，垃圾收集腔内依次间隔设有网拦截式大型垃圾收集装置、倒刺履带式中型垃圾收集装置以及基于介质过滤技术的塑料微粒收集装置，双体船船体尾部设有喷水推进装置。本发明采用这样的结构设置，通过在双体船船体的两浮体之间设有垃圾收集腔，并且在垃圾收集腔内依次间隔设有网拦截式大型垃圾收集装置、倒刺履带式中型垃圾收集装置以及基于介质过滤技术的塑料微粒收集装置，当水流经过三次过滤后，最后得到塑料微粒含量极低、水面优良的净化水，以此起到收集水面垃圾、净化工作区域水体的作用。

Description

一种针对塑料微粒的全尺寸水面垃圾清漂双体船
技术领域
本发明涉及海洋环境保护技术领域，特指一种针对塑料微粒的全尺寸水面垃圾清漂双体船，具有能够对海面上漂浮的塑料微粒进行收集处理并对其它大尺寸垃圾进行收集的水面垃圾清漂双体船。
背景技术
目前，公知的水面垃圾清理作业船舶是以江达飞与毛玉青在景区水面垃圾清理船设计中的水面清理船舶为代表的，该结构水面清理船舶大多都包含船体、螺旋浆推进设备、垃圾打捞设备等，可以在一般的水域条件下作业。但是，该结构清理船仅仅只能收集大、中型水面垃圾，对于当今对人体危害较大的悬浮在水中的塑料微粒却没有清理能力，且传统的水面清理船舶自动化程度低、清理速度缓慢，不足以实现大范围水域的清理。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种针对塑料微粒的全尺寸水面垃圾清漂双体船，有效弥补了现今水面垃圾清理船舶不能够清理塑料微粒且自动化程度低的缺陷，具有大、中、小型水面垃圾清理能力的自动化程度高的，采用喷水推进的水面垃圾清理双体船。
为了实现上述目的，本发明应用的技术方案如下：
一种针对塑料微粒的全尺寸水面垃圾清漂双体船，包括双体船船体，双体船船体的两浮体之间设有垃圾收集腔，垃圾收集腔内依次间隔设有网拦截式大型垃圾收集装置、倒刺履带式中型垃圾收集装置以及基于介质过滤技术的塑料微粒收集装置，双体船船体尾部设有喷水推进装置。
进一步而言，所述网拦截式大型垃圾收集装置包括拦截网、收束绳索、固定绳索、计时器与控制电机，拦截网的四分之三设于海平面以下，拦截网通过固定绳索定位于双体船船体的两浮体之间，拦截网通过收束绳索固定于控制电机上，控制电机与计时器对应设置。
进一步而言，所述拦截网采用改性尼龙、聚乙烯混合材质制成的渔网结构，拦截网的网格大小设置为60*60mm。
进一步而言，所述倒刺履带式中型垃圾收集装置包括传送带与驱动电机，驱动电机驱动传送带工作，传送带与海平面成30度角设置，传送带下部设于海平面以下，传送带上部与船舱开口对应设置，传送带上设有倾斜方向与传送方向一致的多个倒刺，且相邻两个倒刺之间设有透水孔。
进一步而言，所述传送带采用常用的不锈钢制成，外部设有防腐涂层，且防腐涂层采用船舶水线附近经常采用的环氧沥青防锈漆制成，传送带的尺寸采用长4m，宽3m。
进一步而言，所述倒刺的尺寸采用高0.1m，横向间距为0.1m，纵向间距为0.15m，且奇数排列的倒刺与偶数排列的倒刺呈插缝式交错设置。
进一步而言，所述基于介质过滤技术的塑料微粒收集装置包括塑料微粒收集板、自动提升装置与反冲洗装置，塑料微粒收集板固定于双体船船体的浮体两侧位置，自动化处理装置与反冲洗装置分别与塑料微粒收集板对应设置。
进一步而言，所述塑料微粒收集板上设有收集单元与咬合轮，双体船船体上设有与咬合轮咬合设置的限位导轨，自动提升装置包括滚动电机，塑料微粒收集板连接于滚动电机，收集单元内部设有稳流空间，稳流空间内依次设有石英砂、粒砾石与聚丙烯纤维层压滤管。
本发明有益效果：
本发明采用这样的结构设置，通过在双体船船体的两浮体之间设有垃圾收集腔，并且在垃圾收集腔内依次间隔设有网拦截式大型垃圾收集装置、倒刺履带式中型垃圾收集装置以及基于介质过滤技术的塑料微粒收集装置，当水流经过三次过滤后，最后得到塑料微粒含量极低、水面优良的净化水，以此起到收集水面垃圾、净化工作区域水体的作用，本发明可以在解决传统垃圾清理船舶没有塑料微粒清理能力的同时，还增强了对于大型、中型垃圾的收集能力，间接的解决了当今世界上塑料微粒清理困难、清理效率低的问题。
附图说明
图1是本发明工作流程示意图；
图2是双体船船体结构示意图；
图3是拦截网结构平面示意图；
图4是拦截网结构立体示意图；
图5是传送带结构立体示意图；
图6是塑料微粒收集板结构立体示意图；
图7是收集单元结构平面示意图。
10.网拦截式大型垃圾收集模块；11.拦截网；12.收束绳索；13.固定绳索；20.透水履带式中型垃圾收集模块；21.传送带；22.驱动电机；23.倒刺；24.透水孔；30.基于介质过滤技术的塑料微粒收集模块；31.塑料微粒收集板；311.滚动电机；312.收集单元；313.咬合轮；3120.石英砂；3121.粒砾石；3122.聚丙烯纤维层压滤管；3123.稳流空间；40.喷水推进装置。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
如图1和图2所示，本发明所述一种针对塑料微粒的全尺寸水面垃圾清漂双体船，包括双体船船体，所述双体船船体的两浮体之间设有垃圾收集腔，垃圾收集腔内依次间隔设有网拦截式大型垃圾收集装置10、倒刺履带式中型垃圾收集装置20以及基于介质过滤技术的塑料微粒收集装置30，双体船船体尾部设有喷水推进装置40。以上所述构成本发明基本结构。
本发明采用这样的结构设置，当包含多种水面垃圾的水流进入双体船船体的垃圾收集腔后，水流依次经过网拦截式大型垃圾收集装置10、倒刺履带式中型垃圾收集装置20与基于介质过滤技术的塑料微粒收集装置30，当水流经过三次过滤后，最后得到塑料微粒含量极低、水面优良的净化水，以此起到收集水面垃圾、净化工作区域水体的作用。本发明可以在解决传统垃圾清理船舶没有塑料微粒清理能力的同时，还增强了对于大型、中型垃圾的收集能力，间接的解决了当今世界上塑料微粒清理困难、清理效率低的问题。
本发明的工作流程如图1所示，水流首先进入垃圾收集腔，而后包含多种水面垃圾经过网拦截式大型垃圾收集装置10，体积较大的大型垃圾被网拦截式大型垃圾收集装置10截留，体积较小的垃圾则通过网拦截式大型垃圾收集装置10的拦截网11网上孔洞与两侧间隙流往倒刺履带式中型垃圾收集装置20，此时垃圾中含有塑料袋、塑料瓶通过倒刺履带式中型垃圾收集装置20上的倒刺23实现定位，进而随传送带21上升至船舱的垃圾收集舱内进行储存，最后，包含塑料微粒的海水经过传送带21上密集的透水孔24后，流向基于介质过滤技术的塑料微粒收集装置30，经过其过滤得到纯净的水流，以此起到收集水面垃圾、净化工作区域水体的作用。
实际应用中，本发明所述的喷水推进装置40主要是考虑工作环境的特殊性，故而采用喷水推进。
如图2至图4所示，所述网拦截式大型垃圾收集装置10包括拦截网11、收束绳索12、固定绳索13、计时器与控制电机14，拦截网11的四分之三设于海平面以下，此深度既保证了能够拦截水面以下1m的海洋垃圾又能防止当风浪较大时出现的海浪浸没拦截网11的现象，拦截网11通过固定绳索13定位于双体船船体的两浮体之间，拦截网11通过收束绳索12固定于控制电机14上，采用这样的结构设置，通过控制电机14可实现牵引收束绳索12，从而起到收缩拦截网11的作用，控制电机与计时器对应设置。
实际应用中，本发明所述的计时器采用每十分钟控制电机14运行一次，将旧网提升离海面，同时一张新网被下放至工作位置上。
需要说明的是，本发明所述的拦截网11与控制电机14采用至少两组以上，可以实现交替工作。
本发明所述的网拦截式大型垃圾收集装置10的工作流程：首行，控制电机14工作时降下拦截网11，拦截网11在水流的冲击作用下张开并呈现内凹形状，由于包含多种水面垃圾的水流进入垃圾收集腔后先经过拦截网11，水流中含有大型垃圾会被拦截网11截留，而中型、小型垃圾以及塑料微粒透过拦截网11的孔洞以及拦截网10两侧的间隙流往倒刺履带式中型垃圾收集装置20。其中，当计时器达到预设时间后，终端控制电机14收取缆绳、提升拦截网11，而后另一组控制电机14反向运作，投放一张新的拦截网11，旧的拦截网11上升至船舱内部后，船舱中自带的顶升装置将拦截网的中部顶升，从而使得大型垃圾自然滚落至下方的垃圾收集舱中，实现对大型垃圾的收集。
更具体而言，所述拦截网11采用改性尼龙、聚乙烯混合材质制成的渔网结构，拦截网11的网格大小设置为60*60mm。采用这样的结构设置，其具有高强度、良好的耐冲击性、耐磨性、网目稳定性和适当的断裂伸长等优良性能，适宜本级模块的工作环境。
实际应用中，根据《国际海洋公约》规定：渔网的网格大小不得小于50*50mm，考虑到本装置的工作需要在不对原本生态环境产生破坏的情况和保护海洋生物的原则，故本发明所述的拦截网11的网格大小设置为60*60mm。
如图5所示，所述倒刺履带式中型垃圾收集装置20包括传送带21与驱动电机22，驱动电机22驱动传送带21工作，传送带21与海平面成30度角设置，传送带21下部设于海平面以下，传送带21上部与船舱开口对应设置，采用这样的结构设置，使得水面垃圾可被传送至垃圾储存舱室中，当塑料垃圾上升至传送带21顶部时，由于重力作用，被传送带21固定后随其运输到船上的塑料垃圾下落至垃圾槽中进行集中收集，传送带21上设有倾斜方向与传送方向一致的多个倒刺23，且相邻两个倒刺23之间设有透水孔24。采用这样的结构设置，可使传送带21起到良好的透水作用。
本发明所述的倒刺履带式中型垃圾收集装置20工作流程：通过驱动电机22驱动传送带21转动，倒刺履带式中型垃圾收集装置20上的倒刺23可将塑料袋、塑料瓶进行定位，在传送带21转动的作用下，将进塑料袋、塑料瓶上升至船舱的垃圾收集舱内进行储存。
更具体而言，所述传送带21采用常用的不锈钢制成，外部设有防腐涂层，且防腐涂层采用船舶水线附近经常采用的环氧沥青防锈漆制成，传送带21的尺寸采用长4m，宽3m。
实际应用中，本发明所述的倒刺履带式中型垃圾收集装置20主要针对于漂浮在海面附近的塑料瓶、塑料袋等中型垃圾进行收集，该种材料具有防腐作用时间长、效果好、成本低的优势。
更具体而言，所述倒刺23的尺寸采用高0.1m，横向间距为0.1m，纵向间距为0.15m，且奇数排列的倒刺23与偶数排列的倒刺23呈插缝式交错设置。采用这样的结构设置，通过该倒刺23的设计对于塑料瓶的圆柱体中型塑料起到了良好的防下滚和限位作用，其可有效防止容量约为800m l的圆柱形饮料瓶的滚落，同时对于塑料袋等柔软塑料，该型倒刺可对其进行刺穿，从而起到良好的定位作用。
如图6和图7所示，所述基于介质过滤技术的塑料微粒收集装置30包括塑料微粒收集板31、自动提升装置与反冲洗装置，塑料微粒收集板31固定于双体船船体的浮体两侧位置，自动提升装置与反冲洗装置分别与塑料微粒收集板31对应设置。采用这样的结构设置，在正常工作时，自动提升装置的运作使得塑料微粒收集板31下降至水面附近，在一侧的塑料微粒收集板31被提升的同时，另一侧的塑料微粒收集板31被下降。
需要说明的是，本发明所述的自动提升装置与塑料微粒收集板31采用至少两组以上。
实际应用中，本发明所述的自动提升装置包括小型的控制器，通过小型的控制器控制塑料微粒收集板31的提升与下降。
实际应用中，本发明所述的反冲洗装置旨在对于达到理论收集重量的微粒收集板31进行冲洗，本发明所述的反冲洗装置由能与微粒收集板31紧密嵌合的反冲洗板构成，当反冲洗板与微粒收集板31严密嵌合时，淡水经由反冲洗板从微粒收集板31的出水口进入，入水口流出，由于在设计内部填充物时采用了将比重和粒径大小较小的石英砂3120置于上层的分布方式，在反冲洗过程中极大地减少了乱层现象的出现。
更具体而言，所述塑料微粒收集板31上设有收集单元312与咬合轮313，双体船船体上设有与咬合轮313咬合设置的限位导轨，自动提升装置包括滚动电机311，塑料微粒收集板31连接于滚动电机311，收集单元312内部设有稳流空间3123，稳流空间3123内依次设有石英砂3120、粒砾石3121与聚丙烯纤维层压滤管3122。采用这样的结构设置，水流经过收集单元312时，依次经过石英砂3120、粒砾石3121以及聚丙烯纤维层压滤管3122。
实际应用中，本发明将传统的庞大的船用介质过滤器进行单元化设计，抛弃了其笨重的罐体，实现了过滤装置的小型化，此外，本装置利用船舶与水流间的相对速度产生外部压强，对水流起到了良好的限制作用，减少了传统介质过滤器高昂的水泵成本。
以上对本发明实施例中的技术方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种针对塑料微粒的全尺寸水面垃圾清漂双体船，其特征在于：包括双体船船体，所述双体船船体的两浮体之间设有垃圾收集腔，所述垃圾收集腔内依次间隔设有网拦截式大型垃圾收集装置(10)、倒刺履带式中型垃圾收集装置(20)以及基于介质过滤技术的塑料微粒收集装置(30)，所述双体船船体尾部设有喷水推进装置(40)。
2.根据权利要求1所述的一种针对塑料微粒的全尺寸水面垃圾清漂双体船，其特征在于：所述网拦截式大型垃圾收集装置(10)包括拦截网(11)、收束绳索(12)、固定绳索(13)、计时器与控制电机(14)，所述拦截网(11)的四分之三设于海平面以下，所述拦截网(11)通过固定绳索(13)定位于双体船船体的两浮体之间，所述拦截网(11)通过收束绳索(12)固定于控制电机(14)上，所述控制电机与计时器对应设置。
3.根据权利要求2所述的一种针对塑料微粒的全尺寸水面垃圾清漂双体船，其特征在于：所述拦截网(11)采用改性尼龙、聚乙烯混合材质制成的渔网结构，所述拦截网(11)的网格大小设置为60*60mm。
4.根据权利要求1所述的一种针对塑料微粒的全尺寸水面垃圾清漂双体船，其特征在于：所述倒刺履带式中型垃圾收集装置(20)包括传送带(21)与驱动电机(22)，所述驱动电机(22)驱动传送带(21)工作，所述传送带(21)与海平面成30度角设置，所述传送带(21)下部设于海平面以下，所述传送带(21)上部与船舱开口对应设置，所述传送带(21)上设有倾斜方向与传送方向一致的多个倒刺(23)，且相邻两个倒刺(23)之间设有透水孔(24)。
5.根据权利要求4所述的一种针对塑料微粒的全尺寸水面垃圾清漂双体船，其特征在于：所述传送带(21)采用常用的不锈钢制成，外部设有防腐涂层，且防腐涂层采用船舶水线附近经常采用的环氧沥青防锈漆制成，所述传送带(21)的尺寸采用长4m，宽3m。
6.根据权利要求4所述的一种针对塑料微粒的全尺寸水面垃圾清漂双体船，其特征在于：所述倒刺(23)的尺寸采用高0.1m，横向间距为0.1m，纵向间距为0.15m，且奇数排列的倒刺(23)与偶数排列的倒刺(23)呈插缝式交错设置。
7.根据权利要求1所述的一种针对塑料微粒的全尺寸水面垃圾清漂双体船，其特征在于：所述基于介质过滤技术的塑料微粒收集装置(30)包括塑料微粒收集板(31)、自动提升装置(33)与反冲洗装置，所述塑料微粒收集板(31)固定于双体船船体的浮体两侧位置，所述自动化处理装置(32)与反冲洗装置分别与塑料微粒收集板(31)对应设置。
8.根据权利要求7所述的一种针对塑料微粒的全尺寸水面垃圾清漂双体船，其特征在于：所述塑料微粒收集板(31)上设有收集单元(312)与咬合轮(313)，所述双体船船体上设有与咬合轮(313)咬合设置的限位导轨，所述自动提升装置(33)包括滚动电机(311)，所述塑料微粒收集板(31)连接于滚动电机(311)，所述收集单元(312)内部设有稳流空间(3123)，所述稳流空间(3123)内依次设有石英砂(3120)、粒砾石(3121)与聚丙烯纤维层压滤管(3122)。
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