CN110805011A - 基于气泡羽流技术的多用途隔污装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于气泡羽流技术的多用途隔污装置，包括与抢险船上空压机连接的输气管道；输气管道的下方布置若干绳索箱装置，绳索箱装置包括密封的箱体以及设置于箱体内的卷轴、电机、信号处理器，以及设置于箱体外表面的智能传感器；绳索箱装置通过分支同轴电缆与输气管道连接，分支同轴电缆的下端缠绕在卷轴上并与信号处理器连接，通过电机驱动卷轴旋转以控制分支同轴电缆的收放，从而调节输气管道距离水面的距离。本发明通过配合铺管船使用，实现对输气管道在水深度的自动调节，能实现对水中不同深度、不同种类污染物的围截，实现多用途隔污，既能围油又能防止疏浚悬浮物的扩散，操作简单，有效控制了污染物的扩散。

Description

基于气泡羽流技术的多用途隔污装置

技术领域

本发明涉及水体隔污技术领域，具体涉及一种基于气泡羽流技术的多用途隔污装置。

背景技术

随着海洋石油的不断开发以及海上运输的广泛应用，海上溢油污染已成为人类面对的一大难题，并且海上溢油事故也时有发生，给自然环境、海洋生物和人类健康带来的巨大危害。目前国内外海上针对溢油污染扩散控制大多采用拖轮来布置固体围油栏，但对于事故响应时间较长，且各工程设备功能单一，配合作业效率较低，难以实现快速有效处理紧急溢油事故。而且固体围油栏布置范围有限、围油效率也会因溢油和海水的腐蚀下降，难以实现快速有效处理紧急溢油事故。疏浚工程中现有的固体隔污帘铺设不方便且影响船舶通行，有许多不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种基于气泡羽流技术的多用途隔污装置，它能够高效、快速地进行围油和隔污工作，阻碍污染物扩散面积的增大。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种基于气泡羽流技术的多用途隔污装置，包括输气管道，所述输气管道上设有气孔，所述输气管道与抢险船上的空压机连接；所述输气管道的下方沿其长度方向布置若干绳索箱装置，所述绳索箱装置包括密封的箱体以及设置于箱体内的卷轴、电机、信号处理器，以及设置于箱体外表面的智能传感器；所述隔污装置还包括主线同轴电缆和分支同轴电缆，所述主线同轴电缆设置于输气管道的底部，并在每个绳索箱装置的安装位置通过过流分支器分出所述分支同轴电缆；所述绳索箱装置通过所述分支同轴电缆与输气管道连接，分支同轴电缆的上端与输气管道连接，分支同轴电缆的下端缠绕在所述卷轴上并与所述信号处理器连接，所述卷轴与电机的输出轴连接，通过电机驱动卷轴旋转以控制分支同轴电缆的收放，从而调节输气管道距离水面的距离；

所述隔污装置还包括设置于抢险船上的计算机，所述计算机通过主线同轴电缆和分支同轴电缆分别与各个绳索箱装置中的信号处理器连接；所述智能传感器与电机分别与所述信号处理器连接；所述智能传感器测量水速、水温、水压信息并将信号经所述信号处理器传送至计算机进行分析，计算机将控制信号传送至信号处理器，由信号处理器翻译控制指令进而控制电机执行指令。

上述方案中，所述绳索箱装置还包括气泵和气囊，所述气泵设置于箱体内，并与所述计算机连接以接受计算机的控制信号；所述气囊设置于所述箱体外部的对称两侧；所述气泵用于向气囊内充气，隔污装置工作时气囊处于无气状态，回收箱体时，所述气泵将气体充入所述气囊，带动箱体上浮。

上述方案中，所述输气管道上的气孔采用双排孔分布，两排孔的孔口与所述输气管道圆心的连线夹角为120°。

上述方案中，所述输气管道采用柔性塑胶管，通气状态下可漂浮于水面上。

上述方案中，所述输气管道通过保压管与空压机相连接，所述保压管与输气管道的连接处设有扩压管。

上述方案中，所述绳索箱装置沿输气管道的长度方向等距分布。

上述方案中，所述绳索箱装置的箱体内在分支同轴电缆的穿孔处设有隔水管，防止水进入箱体内。

本发明的有益效果在于：

1、本发明采用塑胶软管作为输气管道，输气管道上的孔位设计保证了输气管道所产生气泡羽流稳定和连续，减小了由于压力的大幅度降低导致的气泡羽流效果差，提高了围油效率。

2、在输气管道下方沿其长度方向设置若干绳索箱装置，通过远程控制绳索箱装置运作调节输气管道距水面的距离，可实现对不同深度、不同颗粒大小的不同种污染物的围控，既可以用于溢油防扩，又可以用于疏浚悬浮物防扩等，实现多用途集合。

3、本发明装置与抢险船有效结合，在溢油险情发生时，可以快速响应，达到事发地，铺管并进行围油操作，进一步缩小了溢油的扩散面积，方便进一步的回收操作。疏浚工程中同样将输气管道铺设在疏浚区周围，有效防止疏浚悬浮物的扩散，同样可以铺设多层输气管道，进一步增强隔污效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明基于气泡羽流技术的多用途隔污装置的安装示意图；

图2是图1所示隔污装置的结构示意图；

图3是图1所示隔污装置的绳索箱装置结构图。

图中：10、输气管道；11、气孔；20、扩压管；30、过流分支器；40、绳索箱装置；41、箱体；42、卷轴；43、电机；44、气泵；45、气囊；46、隔水管；47、智能传感器；48、信号处理器；50、保压管；61、主线同轴电缆；62、分支同轴电缆；200、抢险船。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1-2所示，为本发明一较佳实施例的基于气泡羽流技术的多用途隔污装置，包括输气管道10，输气管道10上按一定的角度和排布方式穿设气孔11，输气管道10与抢险船200上的空压机连接，通过空压机给输气管道10通上一定压力的气体，使输气管道10在水中产生稳定的气泡羽流，形成气泡帘。

输气管道10的下方沿其长度方向均匀布置若干绳索箱装置40，绳索箱装置40包括密封的箱体41以及设置于箱体41内的卷轴42、电机43、DSP信号处理器48，以及设置于箱体41外表面的智能传感器47。隔污装置还包括主线同轴电缆61和分支同轴电缆62，主线同轴电缆61粘接于输气管道10的底部，并在每个绳索箱装置40的安装位置通过过流分支器30分出分支同轴电缆62。绳索箱装置40通过分支同轴电缆62与输气管道10连接，分支同轴电缆62的上端与输气管道10连接，分支同轴电缆62的下端缠绕在卷轴42上并与信号处理器48连接，卷轴42与电机43的输出轴连接，通过电机43驱动卷轴42旋转以控制分支同轴电缆62的收放，从而调节输气管道10在水中的不同位置，从而实现可以针对不一样的污染物特征参数来调整气帘距水面的距离。

隔污装置还包括设置于抢险船200上的计算机，计算机通过主线同轴电缆61和分支同轴电缆62分别与各个绳索箱装置40内的信号处理器48连接，电机43和智能传感器47分别与信号处理器48连接。智能传感器47测量水下的水速、水温、水压等信息并将信号经信号处理器48传送至计算机进行分析，然后由计算机将指令信号传送至信号处理器48，由信号处理器48翻译控制指令进而控制电机43执行指令，使电机43启动带动卷筒转动，使得卷筒上的分支同轴电缆62收或放，实现输气管道10的下降或上浮，达到最佳隔污效果。

本发明的电缆采用既可以传输数字信号还可以传输电力的同轴电缆，该种电缆在保证传递信息稳定、快速的同时还节约了成本。同轴电缆采用共缆传输技术，共缆传输技术是一种射频宽带技术，它是把需要传输的视频、音频或数据基带信号搭载在高频载波上传输,到达目的地后,再从载波里取出信号，提高了电缆传输信息能力。

进一步优化，本实施例中，绳索箱装置40还包括气泵44和气囊45，气泵44设置于箱体41内，并通过分支同轴电缆62与计算机连接以接受计算机的控制信号，气泵44用于向气囊45内充气；气囊45设置于箱体41外部的对称两侧；隔污装置工作时气囊45处于无气状态，回收箱体41时，气泵44将气体充入气囊45使气囊45达到一定体积，增大绳索箱装置40的浮力，使其上浮到水面便于回收，具有快速、高效、易回收的优点。

进一步优化，本实施例中，输气管道10上的气孔11采用双排孔分布，两排孔的孔口与管道圆心的连线夹角为120°。双排孔设置，可以减小水下的水流对气帘管道的影响，从而产生更稳定连续的气泡帘，保证了隔污效率。进行溢油围油操作时，输气管道10向外排空气，形成气泡，气泡在水中迅速上升，上升过程中气泡的体积逐渐变大，并带动周围液体向上运动，在水下形成环流，从而阻止水下污染物的扩散，当气泡上升到水面时突然改变为两个方向相反的水平表面流，能够有效的组织油污的扩散，起到良好的围油效果。另一方面通过回收部分气泡帘装置，缩小围油范围，提高了围油的可调整性，使得围油的面积处于可控状态。

进一步优化，本实施例中，输气管道10采用柔性塑胶软管，通气状态下可漂浮于水面上，具有耐海水腐蚀，可弯曲，不易折断的优点。

进一步优化，本实施例中，输气管道10通过保压管50与空压机相连接，保压管50与输气管道10的连接处设有扩压管20，通过扩压管20将压缩空气输送至输气管道10中。保压管50的作用在于，防止管道内压降损失过大，影响气泡帘的隔污效果，所以在管道进入水中前，减少管道压力损失。扩压管20的作用在于，增大管内空气压力，使产生的气泡羽流的隔污效果更好。

进一步优化，本实施例中，绳索箱装置40沿输气管道10的长度方向等距分布。

进一步优化，本实施例中，绳索箱装置40的箱体41内在分支同轴电缆62的穿孔处设有隔水管，防止水进入箱体41内。

进一步优化，本实施例中，水面上漂浮设置溢油监测器(图未示)，用于检测出溢油量以及油层厚度，并将信号传送至计算机。

进一步优化，本实施例中，同一个绳索箱装置40的电机43、DSP信号处理器48、智能传感器47、气泵44共用一条支路的电力。

进一步优化，本实施例中，每一个绳索箱装置40在回收过程中保证气囊45中的压力一致且上浮速度一致。

本发明基于气泡羽流技术的多用途隔污装置的工作原理：进行溢油围油操作时，绳索箱装置40与输气管道10铺设在溢油区周围，然后通过空压机经扩压管20通入压缩空气，此时，溢油检测器检测溢油量以及油层厚度，智能传感器47检测水下压力、温度等信号，通过信号处理器48将综合信息通过同轴电缆传至计算机终端，经数据信息处理后的命令反馈至信号处理器48，信号处理器48再将信息翻译传达至电机43，从而驱动使卷筒转动，通过收或放分支同轴电缆62来控制输气管道10距离水面的距离，达到最佳围油效果。待溢油回收完毕后，气泵44向气囊45内充气，箱体41便可在浮力作用下上浮，上浮的同时电机43工作将分支同轴电缆62缠绕回收，最终本装置将漂浮在水面上，便可回收，以便二次利用，气泵44泄压，气囊45泄气至初始状态。

本发明装置还可以应用于疏浚工程中。在疏浚工程中，因为疏浚悬浮物的扩散，导致水体污染，本装置可以布置于疏浚工作区周围，此时输气管道10在水底，启动空压机，通过扩压管20通入压缩空气进入输气管道10，空气通过气孔11形成稳定的气泡羽流，形成了一道气泡帘，便可以有效防止疏浚悬浮物的扩散，因疏浚悬浮物颗粒较小，单层气泡帘隔污效果有限，可以设置多层输气管道10，增强隔污效果。工程结束后，气泵44向气囊45充气，箱体41便可在浮力作用下上浮，上浮的同时电机43工作将分支同轴电缆62缠绕回收，最终本装置将漂浮在水面上，便可回收，以便二次利用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，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，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之内。

Claims (7)

1.一种基于气泡羽流技术的多用途隔污装置，包括输气管道，所述输气管道上设有气孔，其特征在于，所述输气管道与抢险船上的空压机连接；所述输气管道的下方沿其长度方向布置若干绳索箱装置，所述绳索箱装置包括密封的箱体以及设置于箱体内的卷轴、电机、信号处理器，以及设置于箱体外表面的智能传感器；所述隔污装置还包括主线同轴电缆和分支同轴电缆，所述主线同轴电缆设置于输气管道的底部，并在每个绳索箱装置的安装位置通过过流分支器分出所述分支同轴电缆；所述绳索箱装置通过所述分支同轴电缆与输气管道连接，分支同轴电缆的上端与输气管道连接，分支同轴电缆的下端缠绕在所述卷轴上并与所述信号处理器连接，所述卷轴与电机的输出轴连接，通过电机驱动卷轴旋转以控制分支同轴电缆的收放，从而调节输气管道距离水面的距离；

所述隔污装置还包括设置于抢险船上的计算机，所述计算机通过主线同轴电缆和分支同轴电缆分别与各个绳索箱装置中的信号处理器连接；所述智能传感器与电机分别与所述信号处理器连接；所述智能传感器测量水速、水温、水压信息并将信号经所述信号处理器传送至计算机进行分析，计算机将控制信号传送至信号处理器，由信号处理器翻译控制指令进而控制电机执行指令。

2.根据权利要求1所述的基于气泡羽流技术的多用途隔污装置，其特征在于，所述绳索箱装置还包括气泵和气囊，所述气泵设置于箱体内，并与所述计算机连接以接受计算机的控制信号；所述气囊设置于所述箱体外部的对称两侧；所述气泵用于向气囊内充气，隔污装置工作时气囊处于无气状态，回收箱体时，所述气泵将气体充入所述气囊，带动箱体上浮。

3.根据权利要求1所述的基于气泡羽流技术的多用途隔污装置，其特征在于，所述输气管道上的气孔采用双排孔分布，两排孔的孔口与所述输气管道圆心的连线夹角为120°。

4.根据权利要求1所述的基于气泡羽流技术的多用途隔污装置，其特征在于，所述输气管道采用柔性塑胶管，通气状态下可漂浮于水面上。

5.根据权利要求1所述的基于气泡羽流技术的多用途隔污装置，其特征在于，所述输气管道通过保压管与空压机相连接，所述保压管与输气管道的连接处设有扩压管。

6.根据权利要求1所述的基于气泡羽流技术的多用途隔污装置，其特征在于，所述绳索箱装置沿输气管道的长度方向等距分布。

7.根据权利要求1所述的基于气泡羽流技术的多用途隔污装置，其特征在于，所述绳索箱装置的箱体内在分支同轴电缆的穿孔处设有隔水管，防止水进入箱体内。

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