CN110918223A - 一种利用弹丸动能清除水生污损生物的方法及装置 - Google Patents

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张云
左平成
王子栋
徐香玲
丁仁相
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Abstract

本发明提出一种利用弹丸动能清除水生污损生物的方法及装置，涉及淡水、海洋污损生物防治领域。该方法包括如下步骤：根据污损生物粘附程度的不同，对弹丸施加不同的动能后，利用弹丸将污损生物击碎。本发明提出的清除水生污损生物的方法主要用于水生污损生物的处理领域，通过对弹丸加速，利用弹丸的动能破坏水生污损生物的结构，从而实现污损生物的去除。本发明所提出的清除水生污损生物的装置具有结构简单，操作方便，使用与维护成本低，去污效率高，去污效果好，应用范围广等优点。

Description

一种利用弹丸动能清除水生污损生物的方法及装置
技术领域
本发明涉及淡水、海洋污损生物防治领域，特别涉及一种利用弹丸动能清除水生污损生物的方法及装置。
背景技术
水生污损生物的清除问题一直以来都是世界范围内的热点问题。其通过各种各样的方式粘附在水下设备、沿岸设施以及船舶、海洋平台等的表面，不仅影响设备、设施的正常工作，而且随着这些污损生物在设备表面不断繁殖，设备的负载和水下受力面积会不断增大，甚至会导致设备的损坏。
水生污损生物不仅污损面积大，几乎设备表面的水下部分都有污损生物的粘附，而且种类繁多，粘附方式多种多样。例如藤壶，通过自身分泌的有机胶将自己牢牢地粘在基底上，这种胶能够使藤壶在粘附表面形成一个基座，虽然藤壶的壳体比较容易清除，但常规方法很难将基座清除干净。
现有的水生污损生物清除方法包括防污涂层和涂料、超声去污、电解防污等。但其使用的设备大都结构复杂或辅助设备繁多，特别是机械清除，不但工作效率低，成本高昂，而且会对表面产生一定的损伤。
因此，开发一种结构简单，操作方便，且清除效率高、效果好的水生污损生物清除方法及装置具有重要的实用价值。
发明内容
本发明旨在提供一种高效、绿色环保、使用便捷、应用范围广的水生污损生物清除方法及装置。
本发明提出一种利用弹丸动能清除水生污损生物的方法，
包括如下步骤：对弹丸施加动能后，利用弹丸动能将水生污损生物击碎。
进一步地，弹丸的动能为0.01-2J。
进一步地，弹丸通过加速的方式获得动能；
加速的方式包括离心、气压、水压、蒸汽、电磁。
进一步地，弹丸的尺寸为厘米级，毫米级，微米级，纳米级。
进一步地，水生污损生物包括淡水污损生物和海洋污损生物。
进一步地，还包括：将污损生物击碎后，清洗生物残渣。
进一步地，清洗的方式包括流体冲刷；流体包括气体和液体。
本发明还提出上述方法利用的弹丸动能清除水生污损生物的装置，包括搅拌机构、加速机构、控制系统；
搅拌机构与加速机构相连，搅拌机构的顶端设有投放口，加速机构上连有用于射出弹丸的喷管；
控制系统用于控制加速机构。
进一步地，装置还包括清洗泵、清洗管，清洗泵的进液端与流体源相连，清洗泵的出液端与清洗管相连，清洗管的端部连接有用于喷射流体的喷嘴，喷嘴与控制系统电连接。
进一步地，喷嘴为可旋转的喷嘴。
本发明技术方案具有以下优势：
本发明提出的清除水生污损生物的方法，通过对弹丸加速，利用弹丸的动能破坏水生污损生物的结构，从而实现污损生物的去除。
本发明所提出的清除水生污损生物的装置具有结构简单，操作方便，使用与维护成本低，去污效率高，去污效果好，应用范围广等优点。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，
附图1是本发明实施例清除水生污损生物的装置结构简示图；
其中：1-搅拌机构、2-投放口、3-加速机构、4-喷管、5-清洗泵、6-清洗管、7-喷嘴、8-控制系统。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例来详细描述本发明。
现有技术中，由于水生污损生物种类繁多，粘附方式多种多样，其分泌的胶质层表面平整、厚度小，且与基底表面的粘附强，传统的机械清除方式很难完全将该胶质层彻底清除掉，甚至会对设备的表面产生一定的损伤。
本发明实施例提出一种利用弹丸动能清除水生污损生物的方法，包括如下步骤：对弹丸施加动能后，利用弹丸动能将污损生物击碎。本发明实施例主要根据待处理表面附着污损生物种类、尺寸、粘附密度，对弹丸施加不同的动能。
本发明实施例提出的利用弹丸动能清除水生污损生物的方法，污损生物在具有动能的弹丸连续冲击下，动能的累加量很容易达到胶质层的粘附功，从而使其在基底表面脱附。此外，弹丸的冲击还能将胶质层边缘等击碎。因此，该方法能够有效地解决污损生物胶质层难以清除彻底的问题。同时，低能冲击还可保护被清洗对象的表面不被破坏。为水下设备、沿岸设施等的表面清除污损生物提供了新思路。
在本发明一实施例中，弹丸的动能可以为0.01-2J；优选的，弹丸的动能可以为0.01-0.05J。此处弹丸动能为弹丸接触到污损生物的总动能。
具体而言，可根据待处理表面主要的附着生物种类、尺寸、粘附密度的不同，对弹丸施加不同的动能。如破坏牡蛎壳体仅需3.6×10-2J的动能，而破坏藤壶壳体仅需1.0×10-2J的动能。
相较于其他方式，采用动能点冲击的方式来破坏污损生物，能够根据污损生物粘附强度的不同，施加不同的动能，从而实现污损生物的脱附。并且，由于弹丸的尺寸较污损生物相对较小，能够轻易击碎污损生物壳体及胶质层的边缘等，保证将污损生物清除彻底。
在本发明一实施例中，弹丸通过加速方式获得动能；加速方式包括离心、气压、水压、蒸汽、电磁。弹丸的加速方式的具体选用可以根据实际制造、使用以及维护成本、使用环境等进行选择。
本发明实施例中，弹丸的材料、尺寸、硬度、形状等参数均可根据待清洗污损生物的大小而定。具体而言，弹丸的尺寸可以为厘米级，毫米级，微米级，纳米级。例如，清除牡蛎、藤壶这种体型稍大的污损生物，弹丸可选用直径0.5～2mm的弹丸，清除污损生物幼虫时，弹丸可选用直径为5～10μm的弹丸。
在本发明一实施例中，污损生物包括淡水污损生物和海洋污损生物。具体而言，污损生物包括螺蛳、沼蛤、水草、牡蛎、藤壶、海鞘、帽贝、海藻等。
在本发明一实施例中，还包括：将污损生物击碎后，清洗生物残渣。
在本发明一实施例中，清洗的方式包括使用流体冲刷。具体而言，流体包括气体和液体，根据使用需求灵活选用气体或液体作为生物残渣的清洗介质，如可以为空气，水等。
本发明一实施例提出一种利用弹丸动能清除水生污损生物的装置，包括搅拌机构1、加速机构3、控制系统8；
搅拌机构1与加速机构3相连，搅拌机构1的顶端设有投放口2，加速机构3上连有用于射出弹丸的喷管4；
控制系统8用于控制加速机构3。
进一步地，装置还包括清洗泵5、清洗管6，清洗泵5的进液端与流体源相连，清洗泵5的出液端与清洗管6相连，清洗管6的端部连接有用于喷射流体的喷嘴7，喷嘴7与控制系统8电连接。
进一步地，喷嘴7为可旋转的喷嘴7。可根据待处理表面的位置调节不同的方向。控制系统控制加速机构和喷嘴，从而控制弹丸喷射初速度、时间以及喷嘴方向等参数。
本发明实施例提出的清除水生污损生物的装置具有结构简单，操作方便，使用与维护成本低，去污效率高，去污效果好等优点。
本发明实施例提出的清除水生污损生物的装置还可以根据实际使用情况灵活配置为船载、车载等，具有适用性强，应用范围广的优点。
具体地，搅拌机构上端开有投放口，以方便维护和维修以及实现弹丸的可视化投放。
控制系统可以为有线或无线控制，用于控制弹丸加速机构和喷嘴，对弹丸的喷射初速度、时间以及喷嘴方向等参数进行控制。
本发明实施例所提出装置具体实施过程为，通过投放口2，将弹丸投放入搅拌机构1，搅拌机构1将弹丸搅拌分散均匀后，将弹丸送入加速机构3，加速机构3通过加速弹丸，获得一定动能的弹丸经过喷管4喷在污损生物上，将污损生物击碎。
清洗泵5将流体加压，通过清洗管6和喷嘴7清洗生物残渣，其中流体包括气体和液体，可以针对实际工作需求选用不同流体进行清洗。
控制系统8通过控制加速机构3和喷嘴7的电压以及旋转方向，从而控制弹丸喷射的初速度、喷嘴的旋转方向等。
下面将结合实施例详细阐述本发明。
实施例1一种利用弹丸动能清除水生污损生物的方法
主要用于清除藤壶。根据藤壶的自身特性、大小以及藤壶的分布状况等，对弹丸施加动能0.01-0.05J，将藤壶击碎，然后通过气体冲刷的方式将藤壶的残渣清洗。
现有技术中，藤壶主要通过自身分泌的有机胶将自己牢牢地粘在基底上，这种胶能够使藤壶在粘附表面形成一个基座，虽然藤壶的壳体比较容易清除，但常规方法很难将基座清除干净。而本申请能够实现基座和壳体同时去除。
实施例2一种利用弹丸动能清除水生污损生物的方法
主要用于清除牡蛎。根据牡蛎的自身特性、大小以及牡蛎的分布状况等，对弹丸施加动能0.036-0.05J，将牡蛎击碎，然后通过水冲刷的方式将牡蛎的残渣清洗。
实施例3一种利用弹丸动能清除水生污损生物的方法
主要用于清除水草。根据水草的自身特性、大小以及水草在待处理表面的生长状况等，对弹丸施加动能0.01-0.05J，将水草击碎，然后通过水冲刷的方式将水草的残渣清洗。
下面对本发明实施例进行试验测试。
测试步骤：
(1)对附着有污损生物的样品表面拍照，利用计算机测量污损总面积S1。
(2)实验使用直径d为1±0.05mm的不锈钢珠进行藤壶与牡蛎的冲击试验，使用直径d1为0.5±0.013mm的不锈钢珠进行水草的冲击试验。
过程中，可利用高速摄像机拍摄整个实验过程以测量钢珠打在污损生物上的速度v，从而计算弹丸动能Ek，如式I所示，以便调节合适的弹丸动能。
Figure BDA0002282407320000061
(3)清洗污损生物残渣后，使用同样的方法测量处理后的污损面积S2，去除率η计算公式如式II。
Figure BDA0002282407320000062
最终实施例1-3所得去除率分别为95％、97.6％、100％。
对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
同时应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，本说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种利用弹丸动能清除水生污损生物的方法，其特征在于，
包括如下步骤：对弹丸施加动能后，利用弹丸动能将水生污损生物击碎。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述弹丸的动能为0.01-2J。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述弹丸通过加速的方式获得动能；
所述加速的方式包括离心、气压、水压、蒸汽、电磁。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述弹丸的尺寸为厘米级，毫米级，微米级，纳米级。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述水生污损生物包括淡水污损生物和海洋污损生物。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
还包括：将污损生物击碎后，清洗生物残渣。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述清洗的方式包括流体冲刷；所述流体包括气体和液体。
8.权利要求1-7任一项所述方法利用的弹丸动能清除水生污损生物的装置，其特征在于，
包括搅拌机构(1)、加速机构(3)、控制系统(8)；
所述搅拌机构(1)与加速机构(3)相连，所述搅拌机构(1)的顶端设有投放口(2)，所述加速机构(3)上连有用于射出弹丸的喷管(4)；
所述控制系统(8)用于控制加速机构(3)。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，
所述装置还包括清洗泵(5)、清洗管(6)，所述清洗泵(5)的进液端与流体源相连，所述清洗泵(5)的出液端与清洗管(6)相连，所述清洗管(6)的端部连接有用于喷射流体的喷嘴(7)，所述喷嘴与所述控制系统(8)电连接。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，
所述喷嘴(7)为可旋转的喷嘴(7)。
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