CN110963001A - 一种船舶防治水域漂浮物的自动处理抽吸清除装置 - Google Patents

Abstract

一种船舶防治水域漂浮物的自动处理抽吸清除装置，属于船舶工程与装备领域。在船舶取水管道进水口处或船舶推进螺旋桨之前，安装辊式水下撕碎机，撕碎机之后连接管道式过滤器。水下撕碎机可以反向转动，预防被卡死。当水域漂浮物抵达船舶取水管道的进水口处，或者船舶推进螺旋桨之前，先被水下撕碎机的工作齿辊所破碎化处理。然后漂浮物碎片被管道式过滤器所截留，进而被无堵塞泵输送至船舶上进行集中处置或者排放。如果水域漂浮物被破碎后的碎片足够小，不再影响船舶的取水和航行，也可以不连接管道式过滤器，直接排放。本发明能够使船舶具有防治各种类型水域漂浮物的能力，不会被水域漂浮物堵塞取水管道或者缠绕螺旋桨，具有较好的应用前景。

Description

一种船舶防治水域漂浮物的自动处理抽吸清除装置

技术领域

本发明属于船舶工程与装备领域，涉及一种应用于船舶进水管道之中，或在船舶推进器之前，主动将水域的漂浮物破碎处理后再抽吸清除的机械化装备，可预防水域漂浮物对于船舶航行的危害，保障船舶的正常航行。

背景技术

关于水上漂浮物对于船舶航行的影响，一般不为人们所熟悉和了解。事实上，海带缠潜艇并不是耸人听闻，而确确实实是对于船舶航行是一种巨大的危害。各类水域漂浮物，包括暴发性发生的自然生物如海藻、水母，以及废弃的各类塑料物品、绳索、渔网等各种人造物品，对于船舶航行是一种实实在在的巨大危害，有很多关于军事船舶因上述漂浮物的缠绕、堵塞问题而被迫撤离某一海域的新闻报道。这类水域漂浮物，轻则破坏、缠绕船舶的驱动螺旋桨，重则堵塞船舶的进水管道，进而瘫痪船舶，危害甚巨。

当前已有较多的关于船舶防缠绕、螺旋桨防缠绕的发明设计，已有的设计主要基于两种思路。第一，在螺旋桨上叠加设计各种不同类型的破碎装置，以对抗水域漂浮物的侵袭，代价是牺牲一定的螺旋桨推进性能。第二，设计一定的遮蔽和清除装置，避免水域漂浮物对于螺旋桨的影响，显然增加了水体阻力而牺牲了一定的推进性能。特别是，这些已有的防缠绕性能及相关技术，完全忽略了水域漂浮物对于船舶管道堵塞及损害作用，尚未有考虑到水域漂浮物对于船舶管道堵塞问题的防治措施及设计。实际上，在水域中航行的所有船舶一般均需要从所航行的水域中取水，用于船舶中各种机械的冷却及其他用途。这类船舶取水管道往往比较细小，相对于螺旋桨而言，更容易被水域漂浮物所堵塞，轻则影响船用设备冷却性能，重则瘫痪船舶，致使船舶设备停机而完全不能航行，此类事件在船舶通过漂浮物聚集的水域是屡见不鲜的。

本发明针对水域漂浮物对于船舶航行的影响，尤其是水域漂浮物对于船舶进水管道堵塞的问题，提出一种先破碎漂浮物再泵吸清除的船舶漂浮物防治技术，具有应用简便、结构紧凑等优点，安装在船舶取水管道前端，或者安装在船螺旋桨前面，防止或者减少水域漂浮物对于船舶航行的影响，具有良好的实用价值。

发明内容

为预防或者减轻水域漂浮物对于船舶航行的危害，本发明创新性地提出了一种船舶防治水域漂浮物的自动处理抽吸清除装置，安装在船舶的进水管道前端，或者船舶推进螺旋桨前面，从而主动清除各种不同类型的水域漂浮物，先将其破碎成为合适大小的碎片，再通过无堵塞泵抽吸集中清除，可以有效地应对各种不同类型的自然或者人造的水域漂浮物，防止其堵塞船舶进水管道，预防其缠绕船舶螺旋桨，保障船舶的正常航行。本发明装置结构紧凑，操作简便，适用于频繁通行于漂浮物聚集水域的船舶，保障船舶航行安全，应用前景广阔。

本发明的技术方案是：

一种船舶防治水域漂浮物的自动处理抽吸清除装置，在船舶取水管道的进水口处(不凸出于船体表面)，或者船舶的推进螺旋桨之前，设置辊式水下撕碎机，辊式水下撕碎机之后连接管道式过滤器，管道式过滤器的后段分为两条支路，一条支路为漂浮物碎片输送管道，漂浮物碎片输送管道中安装无堵塞泵，用于输送漂浮物碎片，支路末端与漂浮物碎片处理或排放装置相连；另一条支路连接船舶用水设备的取水管道，且其最前端设置过滤网，用于过滤阻挡漂浮物碎片；辊式水下撕碎机具有偶数个的工作齿辊，相邻的两个工作齿辊转向相对，同时向内后方向转动，并具有反向转动的防堵塞功能；过滤网前同角度设置清扫刷，过滤网之后设置流速检测仪，实现过滤网的自动清扫维护；整体装置由电气控制系统控制其运行。

当水域漂浮物抵达船舶取水管道进水口处，或者船舶推进螺旋桨之前时，被水下撕碎机向内后方向卷夹并破碎处理，所形成的漂浮物碎片被管道式过滤器中的过滤网所截留，然后被漂浮物碎片输送管道中无堵塞泵抽吸输送至船舶甲板上的漂浮物碎片处理装置中，进行无害化处理或者排放，或者排放于船舶船尾之后，不再影响船舶的正常航行，从而使得水域漂浮物不再影响船舶的取水或者缠绕船舶推进螺旋桨，保障船舶的航行安全。管道式过滤器能够有效截留所破碎的水域漂浮物碎片，并顺利被管道式过滤器滤除物排放通道中的无堵塞泵所抽吸清除，故对于水流的通过性能影响不大，因而不影响船舶进水管道的正常取水，也不影响船舶螺旋桨的正常运行。

所述的辊式水下撕碎机，其传动轴上设置转速转向检测器，可以监测辊式水下撕碎机的转动方向和转速，并可以通过电气控制系统调整控制辊式水下撕碎机的转动方向。具体转向控制过程如下：正常工作情况下，辊式水下撕碎机两个相邻的工作齿辊相对转动，将物料卷夹、撕碎、并输送向后方。当物料中偶有粗大、难以破碎的物品时，工作齿辊有可能会被卡死，而转速急剧降低，接近零转速。此时，电气控制系统侦测至工作齿辊停止转动，则调整辊式水下撕碎机驱动电机的转向，令其反向转动，则相邻两个工作齿辊同时反转，可以将难以处理的物料向前“吐出去”，从而达到自动清理的功能。具体工作程序是，当辊式水下撕碎机的转速转向检测器监测到，工作齿辊转速降低接近零的时候，则自动调整辊式水下撕碎机驱动电机反向转动，时间不短于5秒钟，而后停止转动3秒钟以上，再自动调整辊式水下撕碎机驱动电机正向转动5秒钟以上，再停止转动3秒钟以上，如此反复。也就是，当辊式水下撕碎机工作齿辊被卡死的时候，电气控制系统自动调整，令工作齿辊不停地正向、反向转动，直至，在任意的一个方向上，工作齿辊可以顺畅地无阻碍转动，转速接近正常范围，说明已经将难以处理的物料清理完毕，可以正常工作。则再次将工作齿辊转动方向，调整为正常工作方向，继续进行物料的正常处理。

所述辊式水下撕碎机前述自动清理功能，也可以预防驱动电机长时间超负荷工作而被烧毁。驱动电机采用前述正转、反转反复切变过程的时长不超过8分钟，如果转向反复切变8分钟以上仍然无法在任意一个转向上顺利转动，则切断电源，发送报警提示，提醒停机进一步检修，至驱动电机可以在任意一个方向上顺利转动时，再恢复正常工作工况。

所述辊式水下撕碎机的动力源，采用4极以上的水下电机，通过防水减速机与辊式水下撕碎机工作齿辊相连接，辊式水下撕碎机工作齿辊的转速不超过250转/分，工作扭矩不低于350牛米，以提供足够的扭矩和撕碎能力。

所述的辊式水下撕碎机工作齿辊上破碎齿，其相邻两个齿之间的间距为d厘米，即为漂浮物破碎后的平均长度，可以根据实际需要而调整破碎齿的齿间距d。

所述辊式水下撕碎机出口所连接的管道式过滤器，其过滤网安装倾斜度不大于30度，即过滤网与管道水平管壁之间的夹角不大于30度。过滤网之前，同角度设置清扫刷，采用电力驱动。过滤网上出水孔的孔径，小于被辊式水下撕碎机破碎后漂浮物碎片平均直径的0.8倍。从而，被辊式水下撕碎机破碎后漂浮物碎片，不会粘附于管道式过滤器的过滤网上，在漂浮物碎片输送管道上无堵塞泵抽吸水流的作用下，顺利抽吸抵达无堵塞泵的进水口处。必要时，启用过滤网前的清扫刷进行清扫，以清除漂浮物碎片，提高过滤网的过水能力。也就是，在前述设计下，管道式过滤器过滤网的出水孔，不会被粘附或者堵塞，满足溢流出水的需要，不影响后续进水管道的取水功能。

一般而言，能够缠绕船舶螺旋桨的各类漂浮物，都是细长条类型的物质，当漂浮物被破碎为较小的碎片时，即不再会缠绕船舶的螺旋桨而产生危害。鉴于此，当本装置安装于船舶螺旋桨前面，用于防治漂浮物缠绕螺旋桨的时候，也可以摒弃后面的管道式过滤器，仅仅保留辊式水下撕碎机即可。则所破碎后长度不超过d厘米的漂浮物碎片，不再对船舶螺旋桨产生任何危害，无需抽吸到船舶甲板上另行处理，亦不会影响船舶的正常航行。

同样道理，如果船舶冷却用水等各类设备，允许通过固形物的最大直径大于d厘米，也就是说，漂浮物被破碎后形成平均长度为d厘米的碎片，不会堵塞船舶的冷却系统等各类设备。则可以摒弃本发明设计辊式水下撕碎机后面的管道式过滤器以及无堵塞泵，仅仅保留辊式水下撕碎机即可，就可以保障船舶取水系统的正常供水需求。

本发明的有益效果：本发明装置可以顺利处理船舶航行中所遇到的各种不同类型水域漂浮物。不论是人造的塑料、泡沫、布料、渔网等各类物品，还是浮萍、浒苔、水母、海藻等各种暴发性发生的各种自然生物，均可以有效进行撕碎处理，并顺利抽吸集中到船舶上指定的位置，或者排放于船尾之后，因而不会堵塞船舶的取水管道，或者缠绕船舶的螺旋桨，保障船舶的正常航行，不再受各种漂浮物的危害，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明所提出的一种船舶防治水域漂浮物的自动处理抽吸清除装置，图中：1水底，2船舶取水管道的进水口，3工作齿辊，4辊式水下撕碎机的动力源及转速转向检测器，5辊式水下撕碎机双工作齿辊正常工作时的转向指示，6清扫刷，7过滤网，8漂浮物碎片输送管道，9无堵塞泵，10流速检测仪，11船舶用水设备的取水管道，12船舶的船体，13漂浮物碎片处理装置，14电气控制系统及控制面板，15系统电力供应线及信号控制线，16水面。

具体实施方式

以下结合技术方案和说明书附图详细叙述本发明的具体实施方式。

将辊式水下撕碎机，安装在船舶取水管道的进水口2处的内部，不凸出于船体表面，或者安装在船舶船体12的推进螺旋桨之前。辊式水下撕碎机的两个工作齿辊的转向相对，即同时向内后方向卷夹和破碎水域漂浮物。辊式水下撕碎机出口连接管道式过滤器，其滤网的安装倾斜角度不大于30度，滤网上溢流孔的孔径小于漂浮物破碎后碎片平均直径的0.8倍。过滤网7之前，同角度设置清扫刷6，采用电力驱动。当工作过程中流速检测仪10检测到流速过低时，预示着过滤网的网孔可能被粘附而堵塞，即启动清扫刷6进行清扫，恢复过滤网7的通透性能。漂浮物碎片输送管道8的出口，连接于无堵塞泵9的进口。无堵塞泵9的出口，连接漂浮物碎片输送管道，最终连接于船舶甲板上合适位置的漂浮物碎片处理装置13。

在船舶船体12航行时，当有水域漂浮物抵达船舶船体12的取水口2处的时候，或者抵达船舶推进螺旋桨之前时，即被辊式水下撕碎机的工作齿辊3所卷入和破碎。处理后的物料碎片被管道式过滤器的过滤网7所拦截，通过漂浮物碎片输送管道8，到达无堵塞泵9的进料口处，被无堵塞泵9抽吸输送至船舶上的漂浮物碎片处理装置13处，进行妥善处置或者排放，不影响船舶的正常航行。

整个船用漂浮物防治系统优先考虑采用电力驱动，船舶动力系统需要为此预留出额外10kW左右的电力供应。漂浮物防治系统的运行由电气控制系统面板控制，辊式水下撕碎机的转动情况由转速转向检测器监测，并可以在工作齿辊3被卡死情况下，自动调整工作齿辊的正向、反向转动，直至工作齿辊3可以顺利转动为止，然后可以继续顺利处理抽吸水域漂浮物。但辊式水下撕碎机驱动电机转向反复正向、反向切变过程的时长不超过8分钟，否则切断电源，发送报警提示，提醒停机进一步检修，至驱动电机可以在任意一个方向上顺利转动时，再恢复正常工作工况。

本发明并不意味着被示意图及说明书所局限，在没有脱离本发明技术原理及其宗旨的前提下可以有所变化。可以船舶取水管道漂浮物防堵塞功能与船舶推进螺旋桨防缠绕功能同时采用，或者分开采用，或者仅采用破碎装置，不采用后续无堵塞泵抽吸清除的过程，具有多种灵活多变的应用方式，提高船舶在水域漂浮物聚集水域的通航能力。本发明所提出的一种船舶防治水域漂浮物的自动处理抽吸清除装置，主要是针对复杂多样的水域漂浮物可能堵塞船舶的取水管道、缠绕船舶推进螺旋桨进而影响船舶航行的情况，设计了专业性水域漂浮物处理防治设备，提高了船舶在复杂水域的通航与保障能力，具有良好的实际应用价值。有实施实例如后。

实施实例1，使用固定式本发明装置提高船舶的通航能力。

某型船舶，排水量1500吨，其动力为内燃机，所用冷却用水进水管道直径8厘米，位于船舶吃水线以下0.3米处，常被水域漂浮物所堵塞而影响其正常航行。将该船舶冷却用水进水口改造为13×13×7厘米的长方体，安装两个长度为12厘米、外缘直径为6厘米工作齿辊的辊式水下撕碎机。两个工作齿辊的破碎齿相互咬合，可以顺利安装进入前述13×13×7厘米的长方体中。在长方体侧壁上安装防水轴承，工作齿辊的两端连接于前述轴承之中。其中一个工作齿辊作为动力轴，与减速机相连接，并在其动力轴上设置转速转向检测器。减速机由4极电机所驱动，驱动电机固定设置在改造进水口处的船舱之内，功率为3kW。通过恰当的减速比设置，使得工作齿辊的每分钟转速不超过250转，所产生的扭矩大于350牛米。工作齿辊破碎齿的齿间距不大于3厘米，则水中漂浮物被破碎后的长度不大于3厘米。双辊式撕碎机出口由13×13厘米的矩形逐渐变形为直径为13厘米的圆形，然后连接于Y型管道式过滤器的进口。Y型管道式过滤器过滤网的网孔直径为1厘米，过滤网与主管道壁的安装夹角为20度。Y型管道式过滤器的过滤液出口直径为8厘米，连接于船舶的冷却水进水管道。选用一型进水口直径为5厘米，扬程大于10米的无堵塞泵，其驱动电机功率为3kW。漂浮物碎片输送管道8的直径为5厘米，连接于无堵塞泵9的进水口，无堵塞泵9出水口连接于漂浮物碎片处理装置13。配置一型额定输出功率为15kW的柴油发电机为该系统提供电力，系统的运行由控制面板所操控。则整个漂浮物防治系统安装完毕后，该型船舶航行于水域漂浮物聚集的区域时，船舶取水管道的进水口2的辊式水下撕碎机可以顺利处理所遇到的各种漂浮物，破碎处理后，顺利抽吸输送至集中处理装置13中，确保了船舶用水设备的取水管道11的正常取水功能，不再遭受漂浮物堵塞取水管道的危害，从而可以畅通无阻地航行于漂浮物聚集的各种水域。

实施实例2，使用伸缩式的本发明装置提高船舶的通航能力。

某型船舶，排水量2万吨，具有两个直径为3.5米的推进螺旋桨，常被所航行海域季节性暴发的海藻缠绕螺旋桨而影响其正常航行，有时候甚至迫使其停航。在其螺旋桨之前方0.25米处，设置两台外尺寸为3.5×3.5×0.4米的联排辊式水下撕碎机，辊式水下撕碎机之后不接管道式过滤器。每一台辊式水下撕碎机中，竖直方向设置10排直径为0.345米的工作齿辊，长度为3.45米。靠近辊式水下撕碎机侧边框的最外侧工作齿辊，其工作时转向是向着船舶船头的方向，其相邻工作齿辊的转向与之反向。也就是说，由辊式水下撕碎机侧边算起，每两个工作齿辊为一个工作组，一个工作组内的两个工作齿辊转向相对，同时向后方转动，从而向辊式水下撕碎机的后方卷夹、撕碎物料。因此，工作齿辊为偶数个，共10排，5个工作组。其中的一个工作齿辊作为动力轴，与减速机相连接，并在其动力轴上设置转速转向检测器，动力工作齿辊通过齿轮传动与其他工作齿辊进行联动。通过恰当的减速比设置，使得工作齿辊的每分钟转速不超过250转，所产生的扭矩大于350牛米。工作齿辊破碎齿的齿间距不大于4厘米，则水中漂浮物被破碎后的长度不大于4厘米。辊式水下撕碎机动力由船舶动力源引出一根传动轴，进行机械式驱动。或者专门配置一型额定输出功率不低于15kW的柴油发电机为该系统提供电力，从而采用电力驱动。在船舶船尾船舱合适位置设置足够的空间，可容纳整个辊式水下撕碎机系统。当水域中无漂浮物时，则将辊式水下撕碎机提起，收放在船尾容纳船舱中，类似于小型船舶可收起的驱动螺旋桨，从而不影响船舶的正常航行。当船舶遭遇到大量海藻等水域漂浮物而缠绕危害船舶螺旋桨影响航行的时候，则将辊式水下撕碎机系统放置于船舶推进螺旋桨前面0.25米处。将辊式水下撕碎机放置于船舶螺旋桨之前并启动后，所有抵达船舶螺旋桨之前的水域漂浮物，先期抵达辊式水下撕碎机的进口处，并被辊式水下撕碎机破碎为长度不大于4厘米的碎片，这种大小的碎片不再具有缠绕船舶螺旋桨的可能性，确保了船舶航行的安全，不再遭受漂浮物缠绕螺旋桨的危害，从而可以畅通无阻地航行于漂浮物聚集的各种水域。

Claims (7)

1.一种船舶防治水域漂浮物的自动处理抽吸清除装置，其特征在于，在船舶取水管道的进水口处，或者船舶的推进螺旋桨之前，设置辊式水下撕碎机，辊式水下撕碎机之后连接管道式过滤器，管道式过滤器的后段分为两条支路，一条支路为漂浮物碎片输送管道，漂浮物碎片输送管道中安装无堵塞泵，用于输送漂浮物碎片，支路末端与漂浮物碎片处理或排放装置相连；另一条支路连接船舶用水设备的取水管道，并在最前端设置过滤网，用于过滤阻挡漂浮物碎片；辊式水下撕碎机具有偶数个的工作齿辊，相邻的两个工作齿辊转向相对，同时向内后方向转动，并具有反向转动的防堵塞功能；过滤网前同角度设置清扫刷，过滤网之后设置流速检测仪，实现过滤网的自动清扫维护；整体装置由电气控制系统控制其运行。

2.根据权利要求1所述的一种船舶防治水域漂浮物的自动处理抽吸清除装置，其特征在于，所述的辊式水下撕碎机由动力源通过减速机驱动工作齿辊，使得工作齿辊的转速不高于250转/分，工作齿辊的撕碎扭矩不低于350牛米。

3.根据权利要求1或2所述的一种船舶防治水域漂浮物的自动处理抽吸清除装置，其特征在于，所述辊式水下撕碎机的自动防堵塞动作过程由电气控制系统自动完成，工作齿辊的动力接入轴上设置转速转向检测器，监控其转速和转向，当工作齿辊的转速急剧降低时，通过自动正向、反向反复切变水下电机的转动方向各3秒钟以上，直至工作齿辊在任意一个转向上能够顺利转动为止，然后调整至水下电机在正常工作转向上继续工作；辊式水下撕碎机的驱动电机采用正转、反转反复切变过程的时长不超过8分钟，当仍然无法在任意一个转向上顺利转动时，则切断电源，发送报警提示，提醒停机进一步检修，至驱动电机在任意一个方向上顺利转动时，再恢复正常工作工况。

4.根据权利要求1或2所述的一种船舶防治水域漂浮物的自动处理抽吸清除装置，其特征在于，所述过滤网安装倾斜角度不超过30度，过滤网孔径小于漂浮物破碎后碎片平均直径的0.8倍。

5.根据权利要求1或2所述的一种船舶防治水域漂浮物的自动处理抽吸清除装置，其特征在于，所述无堵塞泵允许通过颗粒物的最大尺寸，大于漂浮物破碎后碎片平均直径的1.5倍，扬程不低于6米。

6.根据权利要求1或2所述的一种船舶防治水域漂浮物的自动处理抽吸清除装置，其特征在于，所述当水域漂浮物被破碎后的碎片不影响船舶取水用水时，也不再缠绕船舶螺旋桨的时候，辊式水下撕碎机后不再连接管道式过滤器，撕碎机产物直接排放，并不影响船舶的航行安全。

7.根据权利要求1或2所述的一种船舶防治水域漂浮物的自动处理抽吸清除装置，其特征在于，当过滤网之后的流速检测仪侦测到流速低于正常流速70％以下时，即启动过滤网前的清扫刷进行清扫，除去过滤网上粘附的漂浮物碎片，恢复过滤网的通透性能。

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