CN109759387A - 一种用于清理珊瑚礁上泥沙的装置 - Google Patents

一种用于清理珊瑚礁上泥沙的装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了利用潜航器带动靶头清理泥沙的智能化的装置，属于珊瑚礁生态修复技术领域。其包括储沙平台、锚链、锚块、抽沙泵、输沙管、连通管、潜航器、靶头控制盘、升降杆、配水管、内筒、外筒、叶片、抽水泵、输水管、进水口、距离传感器，其特征在于：利用设置在可自航式智能潜航器中的抽水泵抽取海水，海水经过可调节高度的靶头单元形成喷射水流将泥沙悬浮，悬浮泥沙通过抽沙泵抽至具有沙水分离系统的储沙平台。本发明结合了液压升降技术以及射流原理，提供一种可移动的清理珊瑚礁上泥沙的装置。通过该装置可以有效的适应珊瑚礁凹凸不平的地形，达到快速治理珊瑚礁泥沙覆盖问题的目的。

Description

一种用于清理珊瑚礁上泥沙的装置
技术领域
本发明涉及珊瑚礁生态修复技术领域，特别是一种用于清理珊瑚礁上泥沙的装置。
背景技术
珊瑚礁是由碳酸钙组成的珊瑚虫骨骼在数百年至数千年的沉积过程中形成的，广泛分布于热带和亚热带浅海地区；在我国常见于南海诸岛、海南、台湾、广东和广西沿岸。珊瑚礁地形通常由连接深海海床的礁前斜坡和延伸向海岸的水平礁坪组成，在礁前斜坡和礁坪之间还可能存在一个隆起的礁冠。
据统计，当今全世界的珊瑚礁总面积约为28.43万平方公里，全球直接或间接依赖珊瑚礁系统生存的人口数量达到6亿左右。当前全世界的珊瑚礁的生长正面临着巨大的威胁：泥沙覆盖、海水温度升高、海水酸化、长棘海星的爆发和人类的破坏等。
目前，全球大部分地方的珊瑚礁遭受着不同程度的泥沙覆盖的影响。例如：据报道，美国关岛西南部10公里长的珊瑚礁，因为沉积物的影响，几乎找不到一株健康的珊瑚。泥沙会增加水体的浑浊度，降低光照强度，从而使珊瑚共生藻的光合速率减小，抑制了珊瑚的新陈代谢，最终导致珊瑚虫死亡。因此通过人为干预解决珊瑚礁泥沙覆盖的问题是挽救珊瑚礁的一种切实可行的措施。
覆盖于珊瑚礁上的泥沙，其主要来源是某些鱼类啃噬珊瑚礁后的排泄物、附近河流的注入以及台风的卷入。相对于普通的石英砂，覆盖在珊瑚礁上的泥沙主要是密度较小的碳酸钙颗粒，极易悬浮。传统的泥沙疏浚方式主要是利用机械装置对泥沙进行铰吸或耙吸，此类方法如果用于珊瑚礁，会对珊瑚造成伤害，并且传统的泥沙疏浚方法很难适应珊瑚礁高度凸凹不平的地形。由此可见，从生态和环境效益考虑，有必要采用创新的方法来清除珊瑚礁泥沙覆盖问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对现有的泥沙疏浚方式对清理珊瑚礁上的泥沙存在的缺陷，提供了一种适应凹凸不平的珊瑚礁海床面的泥沙清理装置。
为了实现上述目标，采取如下的技术解决方案。
一种用于清理珊瑚礁上泥沙的装置包括储沙平台、锚链、锚块、抽沙泵、输沙管、连通管、潜航器、靶头控制盘、升降杆、配水管、内筒、外筒、叶片、抽水泵、输水管、进水口、距离传感器；其特征在于：装有抽水泵和沙水分离系统的储沙平台漂浮在作业珊瑚礁区域上方，并与四根锚链连接，锚链采用混凝土基座锚固在海底；靶头系统通过自带照明系统和摄像系统的自航式潜航器带动工作，通过靶头控制盘操作多个靶头单元协同工作，并通过耙头外筒底部设置的距离传感器调整各个耙头的高度；置于潜航器中的抽水泵抽取的海水通过配水管道、靶头控制盘流经靶头单元的外筒与内筒的间隙，水流通过内筒上设置的水轮机叶片驱动内筒转动形成喷射旋转水流，将珊瑚礁上的泥沙悬浮；悬浮的泥沙通过抽沙泵抽吸后经过内筒、升降杆后由靶头控制盘汇集到连通管，并进一步通过输沙管送至储沙平台进行沙水分离。
所述的一种用于清理珊瑚礁上泥沙的装置，其特征是：靶头单元由内筒、外筒、叶片、距离感应器以及进水口组成；设置有水轮机叶片的喇叭状内筒通过轴承连接在升降杆的底端，水流经过叶片迎流面带动内筒旋转；钟罩形外筒与内筒密封连接；进水口和距离传感器分别设置在外筒上部和底部。
所述的一种用于清理珊瑚礁上泥沙的装置，其特征是：通过液压原理控制升降杆在靶头控制盘内的升降高度：升降杆交错排列嵌于靶头控制盘内；进水口通过靶头控制盘、输配水管与抽水泵相连；靶头控制盘和升降杆内部均为空心结构，便于输水和输沙。
所述的一种用于清理珊瑚礁上泥沙的装置，其特征是：距离传感器采用声波信号，发出的声波当遇到珊瑚礁后会发生反射，信号传至升降杆，控制升降杆上下移动升降调整靶头使其与珊瑚礁之间保持合适的距离。
所述的一种用于清理珊瑚礁上泥沙的装置，其特征是：输水管两端分别连接抽水泵和靶头控制盘，配水管两端分别连接靶头控制盘和进水口，输、配水管均为可调节长度的软管。
所述的一种用于清理珊瑚礁上泥沙的装置，其特征是：具有照明系统和摄像系统自航式智能潜航器，由现场风力或波浪发电装置供电或者海底电缆连接岸边送电，可进行远程智能控制。
所述的一种用于清理珊瑚礁上泥沙的装置，其特征是：连通管两端分别连接输沙管和靶头控制盘，将流经靶头控制盘的沙水汇集，输送至输沙管道。
所述的一种用于清理珊瑚礁上泥沙的装置，其特征是：输沙管为可以调节长度的软管，以适应作业范围的变动，管两端分别连接抽沙泵和潜航器。
所述的一种用于清理珊瑚礁上泥沙的装置，其特征是：采用具有沙水分离系统的漂浮式平台储存泥沙，同时抽沙泵安装在平台上。
采用上述技术方案所带来的有益效果是：（1）利用喷射旋转水流将珊瑚礁上的泥沙悬浮，同时采用抽沙泵吸收悬浮泥沙的方法相对于传统的机械清除，有效地避免了对珊瑚的伤害。（2）本发明中可通过感应珊瑚与耙头的距离来自动调节各个耙头的高度，有利于适应不同地点的珊瑚高度存在差别的情况。（3）靶头阵列的布置，既适应了大面积的珊瑚礁凸凹不平的地形，又提高了大面积的作业效率。（4）具有照明系统和摄像系统的自航式智能潜航器提供了远程控制和可视化的作业环境，并且潜航器带动靶头自由潜行，增大了作业的自由度。（5）内筒上的水轮机叶片促使内筒旋转形成喷射旋转水流，增加了水流的紊动性，有利于泥沙悬浮，内筒的喇叭口设计也增大了泥沙的抽吸范围。
附图说明
图1是本发明的结构布置图。
图2是靶头阵列布置图。
图3是靶头单元示意图。
以上附图中各种数字标号所指代的部位名称如下：1-储沙平台、2-锚链、3-锚块、4-抽沙泵、5-输沙管、6-连通管、7-潜航器、8-靶头控制盘、9-升降杆、10-配水管、11-内筒、12-外筒、13-叶片、14-抽水泵、15-输水管、16-进水口、17-距离传感器。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明的一个具体实施方式包括：在陆地预制混凝土锚块3，保证其具有一定的自重；预制储沙平台1，储沙平台1内部设置抽沙泵4、沙水分离系统。
定制具有照明系统及摄像系统的自航式智能潜航器7、足够长度的输沙管5、输水管15、配水管10、带有升降杆9的靶头控制盘8、内筒11、带有距离传感器17的外筒12及连通管6；配备抽水泵14以及抽沙泵4。
将上述结构运送至现场附近进行组装：可自由伸缩的输沙管5，一端与抽沙泵4铆接，另一端与连通管6密闭连接；带有升降杆9的靶头控制盘8通过螺纹与连通管6固结；内筒11通过轴承与升降杆9连接；外筒12与内筒11密封连接；输水管15两端分别连接抽水泵14和靶头控制盘8，配水管10两端分别连接靶头控制盘8和进水口16；抽水泵14置于潜航器7中。
待各构件连接完毕，通过整体吊运的方式将装置放于指定的海域，各构件在指定的珊瑚礁海域内稳定后，采用电源线为抽沙泵4、抽水泵14及自航式智能潜航器7供电（可由现场风力或波浪发电装置供电或者海底电缆连接岸边送电），通过岸边远程智能控制，利用自航式智能潜航器7将靶头控制盘8带至作业区域，沿着设定的路线，对覆盖珊瑚礁上的泥沙来回反复清扫；通过距离传感器17和升降杆9协调工作调整靶头单元的高度，抽水泵14与抽砂泵同时作业将泥沙悬浮并抽至存储平台1内，并通过沙水分离系统的将泥沙进一步分离存储。
存储平台1内的泥沙满载后，可由拖船拖至岸边处置或通过漂浮式排泥管向岸边排泥。
本实施方案的原理为：珊瑚礁上泥沙的覆盖降低了光照强度，削弱了珊瑚虫体内共生藻的光合作用，严重影响了珊瑚的生长。本发明利用距离传感器发出的声波信号感应珊瑚礁与靶头之间的距离，并通过液压原理来调整耙头的作业高度；利用抽水泵抽取海水，水流流经靶头内筒叶片，叶片驱动内筒转动，使水流以一定的回旋速度从外筒与内筒的间隙喷出，形成喷射旋转水流，将泥沙悬浮；通过抽沙泵的抽吸作用，将泥沙抽吸到靶头内筒内并通过连通管汇集后输送到储沙平台进行分离。
尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是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，并不是限制性的。

Claims (3)

1.一种用于清理珊瑚礁上泥沙的装置包括储沙平台（1）、锚链（2）、锚块（3）、抽沙泵（4）、输沙管（5）、连通管（6）、潜航器（7）、靶头控制盘（8）、升降杆（9）、配水管（10）、内筒（11）、外筒（12）、叶片（13）、抽水泵（14）、输水管（15）、进水口（16）、距离传感器（17）；其特征在于：具有抽水泵（14）和沙水分离系统的储沙平台（1）漂浮在作业珊瑚礁区域上方，并与四根锚链（2）连接，锚链（2）通过锚块(3)锚固在海底；靶头控制盘（8）通过自带照明系统和摄像系统的自航式潜航器（7）带动工作，通过靶头控制盘（8）操作多个靶头单元协同工作，并通过靶头外筒底部设置的距离传感器（17）调整各个靶头的高度；置于潜航器（7）中的抽水泵（14）抽取的海水通过输水管（15）、靶头控制盘（8）以及配水管（10）流经靶头单元形成喷射旋转水流；抽沙泵(4)抽吸悬浮的泥沙经过内筒（11）、并进一步通过输沙管（5）送至储沙平台（1）进行沙水分离。
2.根据权利要求1所述的一种用于清理珊瑚礁上泥沙的装置，其特征是：通过液压原理控制空心升降杆（9）在空心靶头控制盘（8）内的升降高度；空心升降杆（9）交错排列嵌于空心靶头控制盘（8）内；通过配水管（10）和输水管（15）将进水口（16）、空心靶头控制盘（8）与抽水泵（14）相连通。
3.根据权利要求1所述的一种用于清理珊瑚礁上泥沙的装置，其特征是：靶头单元由内筒（11）、外筒（12）、以及进水口（16）组成；设置有水轮机叶片（13）的喇叭状内筒（11）通过轴承连接在升降杆（9）的底端；钟罩形外筒（12）与内筒（11）密封连接；进水（16）和距离传感器（17）分别设置在外筒（12）的上部和底部 。
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