CN111155501B - 一种海洋油污清理结构及清理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海洋油污清理结构及清理方法。所述海面油污清理结构包括运载船，安装在运载船上的支撑装置，移动地安装在支撑装置上且用于清理海面油污的摇摆装置，安装在摇摆装置上且用于回收油污的收集装置。所述摇摆装置包括安装在支撑装置上且可沿X方向运动的驱动组件，安装在驱动组件上且可围绕Z方向往复摆动、用于扩大清理范围的摆动组件，安装在摆动组件上且用于吸附海面油污的吸附组件。所述收集装置包括安装在吸附组件上且可沿Z方向往复运动的传动组件，安装在传动组件上且用于挤压油污的回收组件。本发明克服了现有技术的不足，提供一种专门用于海面油污的清理结构，该结构解决了现有海面油污吸附面积小，处理效率低的问题。

Description

一种海洋油污清理结构及清理方法
技术领域
本发明涉及海洋环保技术领域，具体涉及一种海洋油污清理结构及清理方法。
背景技术
海洋在人类社会发展中占有非常重要的地位，海洋环境使人类赖以生存盒发展的物质基础，海洋资源极为丰富。海洋不仅是天然宝藏，也是大量运输物资和人员提供最廉价的方法，但是海上运输也不可避免地直接或间接把一些物质或能量引入海洋，造成海洋污染。
海洋油污是全世界关注的一个重大海洋环境问题，油类溢漏倒海中，会在水面迅速扩散，并会隔离海水和空气中的氧气交换。在海浪的作用下，部分油类还能与水形成油水，许多海洋生物就是因为水中的氧气被“掠夺”而“窒息”死去。
目前国内外主要通过物理法对海洋油污进行处理，消除海面和海岸的油污染，利用吸油材料吸附海面溢油是物理法的常用手段。但是现有的吸油材料吸收油污后不能循环使用，且吸油材料上吸附的油污不能及时回收，严重浪费了资源，同时吸附法还存在油污吸附面积小，处理效率低的问题。
发明内容
本发明公开了一种海面油污清理结构，包括运载船，安装在运载船上且可沿Z方向移动的支撑装置，移动地安装在支撑装置上且用于清理海面油污的摇摆装置，安装在摇摆装置上且用于回收油污的收集装置，其特征在于：
所述摇摆装置包括安装在支撑装置上且可沿X方向运动的驱动组件，安装在驱动组件上且可围绕Z方向往复摆动、用于扩大清理范围的摆动组件，安装在摆动组件上且用于吸附海面油污的吸附组件；
所述收集装置包括安装在吸附组件上且可沿Z方向往复运动的传动组件，安装在传动组件上且用于挤压油污的回收组件。
本发明公开的一种优选的海面油污清理结构，其特征在于，所述支撑装置包括安装在运载船上的支撑架，移动地安装在支撑架上且可沿Z方向移动的支撑板，安装在支撑架顶部且伸缩杆安装在支撑板上的第一油缸，安装在支撑架一端的配重块，垂直安装在支撑架底部且位于支撑架远离配重块一端、沿Y方向分布的一对立柱，安装在立柱底部的横板，垂直安装在横板底部且沿Y方向分布的第一支撑柱、第二支撑柱、第三支撑柱。
本发明公开的一种优选的海面油污清理结构，其特征在于，所述支撑架上安装有一对沿 Y方向分布的滑轨，支撑板安装在滑轨上。
本发明公开的一种优选的海面油污清理结构，其特征在于，所述驱动组件包括通过滚动轴承转动安装在第二支撑柱上的丝杠，安装在横板上且输出轴与丝杠连接的第一电机，安装在第一支撑柱、第三支撑柱上的导轨，与丝杠螺纹连接且安装在导轨上的驱动板。
本发明公开的一种优选的海面油污清理结构，其特征在于，所述摆动组件包括安装在驱动板上且为U形结构的固定座，通过滚动轴承转动安装在固定座上的转柱，安装在转柱上且圆周面上设有驱动槽的凸轮，安装在凸轮两侧且始终关于转柱中心对称的转向板，通过销轴转动安装在驱动板上且位于驱动板远离支撑装置一端的摆动块，安装在驱动槽内的驱动杆，一端与驱动杆铰接且另一端穿过摆动块、可带动摆动块转动的摆动杆，安装在摆动杆上的固定环，套设在摆动杆上且一端安装在固定环上、另一端安装在摆动块上的弹簧，安装在驱动板上且沿X方向分布、用于限制转向板转动角度的第一限位柱、第二限位柱，安装在第一支撑柱上且沿X方向分布、用于带动转向板变换方向的第一变向柱、第二变向柱。
本发明公开的一种优选的海面油污清理结构，其特征在于，所述第一限位柱、第二限位柱与转柱的夹角均为45°。
本发明公开的一种优选的海面油污清理结构，其特征在于，所述吸附组件包括安装在转向板上且顶部设有收集槽的立板，安装在转向板上且沿转向板长度方向分布的第一固定件、第二固定件；
第一固定件包括安装在转向板上且位于转向板角上的第一支撑座，通过滚动轴承转动安装在第一支撑座上的第一主轴，安装在第一支撑座上且输出轴与其中一根第一主轴连接的第二电机，安装在第一主轴上的皮带轮，穿过皮带轮且同时与多个皮带轮摩擦传动的环形皮带；
第二固定件包括安装在转向板上且位于转向板角上的第二支撑座，通过滚动轴承转动安装在第二支撑座上的第二主轴；
两端分别安装在第一主轴、第二主轴上的辊子，穿过辊子且同时与多个辊子摩擦传动的吸油毡。
本发明公开的一种优选的海面油污清理结构，其特征在于，所述传动组件包括安装在立板上且位于立板靠近转向板一端、设有传动槽A的传动板，垂直安装在传动板上的平板，安装在平板上且沿Z方向分布的一对第一导向杆，两端穿过第一导向杆且可沿第一导向杆移动的传动架，安装在传动架底部且与平板平行的主板，安装在传动板上的第三电机，安装在第三电机输出轴上的第一杆，一端与第一杆铰接且另一端与传动架铰接的第二杆，一端穿过传动架且位于第一导向杆上方、沿传动架长度方向分布的第二导向杆、第三导向杆，移动地安装在传动槽A内的传动块，一端铰接在传动块顶部的第三杆，安装在第三杆上且两端分别设有传动槽B、传动槽C的副板，底部安装在第二导向杆上且移动地安装在传动槽B内、带动第二导向杆移动的传动柱A，底部安装在第三导向杆上且移动地安装在传动槽C内、带动第三导向杆移动的传动柱B。
本发明公开的一种优选的海面油污清理结构，其特征在于，所述回收组件包括安装在第一导向杆上且为L形结构的承载板，安装在承载板上的且位于吸油毡上方的第一压板，安装在第二导向杆上的第二压板。
本发明的清理方法如下：
S1：通过支撑装置带动横板向靠近海面的方向运动；
S2：通过驱动组件带动摇摆组件沿导轨移动，且使摇摆组件在移动过程中往复转向，完成摇摆动作；吸附组件随摇摆组件运动，对海面油污完成吸附工作；
S3：通过传动组件带动回收组件运动，第一压板与第二压板将吸油毡吸附的油污挤入收集槽内。
附图说明
图1为本发明主视图；
图2为本发明左视图；
图3为本发明摇摆组件主视图；
图4为本发明摇摆组件俯视图；
图5为本发明吸附组件主视图；
图6为本发明收集装置结构示意图1；
图7为本发明收集装置结构示意图2。
图中标记如下：
100-运载船。
200-支撑装置，201-支撑架，202-支撑板，203-第一油缸，204-配重块，205-立柱，206- 横板，207-第一支撑柱，208-第二支撑柱，209-第三支撑柱。
300-摇摆装置，301-驱动组件，302-摇摆组件，303-吸附组件，304-丝杠，305-第一电机，306-导轨，307-驱动板，308-固定座，309-转柱，310-凸轮，311-驱动槽，312-摆动块，314- 摆动杆，315-弹簧，316-第一限位柱，317-第二限位柱，318-第一变向柱，319-第二变向柱， 320-立板，321-收集槽，322-第一固定件，323-第二固定件，324-第一支撑座，326-第二电机， 327-皮带轮，328-环形皮带，329-第二支撑座，331-辊子，332-吸油毡，333-转向板。
400-收集装置，401-传动组件，402-回收组件，403-传动板，404-平板，405-第一导向杆， 406-传动架，407-主板，408-第三电机，410-第二杆，411-第二导向杆，412-第三导向杆，414- 传动槽A，415-第三杆，416-传动槽B，417-传动槽C，418-副板，419-传动柱A，420-传动柱 B，421-承载板，422-第一压板，423-第二压板。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的说明。
如图1、图2所示，一种海洋油污清理结构及清理方法，包括运载船100，安装在运载船100上且可沿Z方向移动的支撑装置200，移动地安装在支撑装置200上且用于清理海面油污的摇摆装置300，安装在摇摆装置300上且用于回收油污的收集装置400。
支撑装置200包括安装在运载船100上的支撑架201，安装在支撑架201上且沿Y方向分布的一对滑轨，安装在滑轨上且可沿Z方向移动的支撑板202，安装在支撑架201顶部且伸缩杆安装在支撑板202上的第一油缸203，安装在支撑架201一端的配重块204，垂直安装在支撑架201底部且位于支撑架201远离配重块204一端、沿Y方向分布的一对立柱205，安装在立柱205底部的横板206，垂直安装在横板206底部且沿Y方向分布的第一支撑柱207、第二支撑柱208、第三支撑柱209。
通过支撑装置200带动支撑板202沿Z方向运动，完成摇摆装置300、收集装置400的升降，为海面油污的处理做好准备。
如图3、图4、图5所示，摇摆装置300包括安装在支撑装置200上且可沿X方向运动的驱动组件301，安装在驱动组件301上且可围绕Z方向往复摆动、用于扩大清理范围的摆动组件，安装在摆动组件上且用于吸附海面油污的吸附组件303。
驱动组件301包括通过滚动轴承转动安装在第二支撑柱208上的丝杠304，安装在横板 206上且输出轴与丝杠304连接的第一电机305，安装在第一支撑柱207、第三支撑柱209上的导轨306，与丝杠304螺纹连接且安装在导轨306上的驱动板307。
摆动组件包括安装在驱动板307上且为U形结构的固定座308，通过滚动轴承转动安装在固定座308上的转柱309，安装在转柱309上且圆周面上设有驱动槽311的凸轮310，安装在凸轮310两侧且始终关于转柱309中心对称的转向板333，通过销轴转动安装在驱动板307 上且位于驱动板307远离支撑装置200一端的摆动块312，安装在驱动槽311内的驱动杆，一端与驱动杆铰接且另一端穿过摆动块312、可带动摆动块312转动的摆动杆314，安装在摆动杆314上的固定环，套设在摆动杆314上且一端安装在固定环上、另一端安装在摆动块312 上的弹簧315，安装在驱动板307上且沿X方向分布、用于限制转向板333转动角度的第一限位柱316、第二限位柱317，安装在第一支撑柱207上且沿X方向分布、用于带动转向板333变换方向的第一变向柱318、第二变向柱319。第一限位柱316、第二限位柱317与转柱309的夹角均为45°。
通过驱动组件301带动摇摆组件302沿X方向运动，为摇摆组件302的运动提供动力；摇摆组件302带动吸附组件303往复摆动，使吸附组件303往复换向，从而扩大吸附范围，提高吸附效率。
摇摆组件302的初始位置为转向板333抵接第二限位柱317；弹簧315始终处于压缩状态，摆动杆314始终抵接凸轮310；
当驱动组件301带动摇摆组件302向远离运载船100方向运动，转向板333与第二变向柱319之间的距离逐渐减小，转动板与第二变向柱319抵接且转向板333继续向远离运载船 100方向运动，转向板333向靠近第一限位柱316的方向转动，凸轮310随转向板333转动，推动摆动杆314向远离运载船100方向移动且压缩弹簧315，弹簧315弹力逐渐增大；转向板333转动45°时，凸轮310运动到最大行程，接着转向板333继续转动，弹簧315弹力逐渐减小；转向板333转动90°时，转向板333与第一限位柱316抵接，转向板333停止运动，摆动杆314抵接凸轮310，转向板333完成一次转动；
当驱动组件301带动摇摆组件302向靠近运载船100方向运动，转向板333与第一变向柱318之间的距离逐渐减小，转动板与第一变向柱318抵接且转向板333继续向靠近运载船 100方向运动，转向板333向靠近第二限位柱317的方向转动，凸轮310随转向板333转动，推动摆动杆314向远离运载船100方向移动且压缩弹簧315，弹簧315弹力逐渐增大；转向板333转动45°时，凸轮310运动到最大行程，接着转向板333继续转动，弹簧315弹力逐渐减小；转向板333转动90°时，转向板333与第二限位柱317抵接，转向板333停止运动，摆动杆314抵接凸轮310，转向板333完成一次转动；然后不断重复上述过程。
吸附组件303包括安装在转向板333上且顶部设有收集槽321的立板320，安装在转向板333上且沿转向板333长度方向分布的第一固定件322、第二固定件323；
第一固定件322包括安装在转向板333上且位于转向板333角上的第一支撑座324，通过滚动轴承转动安装在第一支撑座324上的第一主轴，安装在第一支撑座324上且输出轴与其中一根第一主轴连接的第二电机326，安装在第一主轴上的皮带轮327，穿过皮带轮327且同时与多个皮带轮327摩擦传动的环形皮带328；
第二固定件323包括安装在转向板333上且位于转向板333角上的第二支撑座329，通过滚动轴承转动安装在第二支撑座329上的第二主轴；
两端分别安装在第一主轴、第二主轴上的辊子331，穿过辊子331且同时与多个辊子331 摩擦传动的吸油毡332。
通过第二电机326带动皮带轮327转动，辊子331随皮带轮327转动，吸油毡332随辊子331转动，吸油毡332不断地吸附海面油污，完成清理工作。
如图6、图7所示，收集装置400包括安装在吸附组件303上且可沿Z方向往复运动的传动组件401，安装在传动组件401上且用于挤压油污的回收组件402。
传动组件401包括安装在立板320上且位于立板320靠近转向板333一端、设有传动槽 A414的传动板403，垂直安装在传动板403上的平板404，安装在平板404上且沿Z方向分布的一对第一导向杆405，两端穿过第一导向杆405且可沿第一导向杆405移动的传动架406，安装在传动架406底部且与平板404平行的主板407，安装在传动板403上的第三电机408，安装在第三电机408输出轴上的第一杆，一端与第一杆铰接且另一端与传动架406铰接的第二杆410，一端穿过传动架406且位于第一导向杆405上方、沿传动架406长度方向分布的第二导向杆411、第三导向杆412，移动地安装在传动槽A414内的传动块，一端铰接在传动块顶部的第三杆415，安装在第三杆415上且两端分别设有传动槽B416、传动槽C417的副板418，底部安装在第二导向杆411上且移动地安装在传动槽B416内、带动第二导向杆411 移动的传动柱A419，底部安装在第三导向杆412上且移动地安装在传动槽C417内、带动第三导向杆412移动的传动柱B420。
回收组件402包括安装在第一导向杆405上且为L形结构的承载板421，安装在承载板 421上的且位于吸油毡332上方的第一压板422，安装在第二导向杆411上的第二压板423。
通过传动组件401带动第一压板422、第二压板423上下往复运动，利用第一压板422 与第二压板423对吸油毡332进行挤压，将吸油毡332上吸附的油污及时挤出，保证吸油毡 332的多次重复使用，同时对海面油污进行回收。
通过第三电机408带动第一杆转动，第一杆、第二杆410、传动架406之间形成曲柄滑块机构，传动架406在第一导向杆405上往复运动；第二导向杆411随传动架406运动，传动柱A419、传动柱B420带动副板418摆动，传动块在传动槽A414内移动，从而带动第二导向杆411在随传动架406沿第一导向杆405方向移动时，同时在Z方向上下往复运动。
本申请的控制系统采用性能稳定的可编程数控系统PLC作为控制系统，控制系统实现支撑装置、摇摆装置、收集装置的自动控制，并根据实际情况与设置：支撑板升降的行程、第一电机转速、第二电机转速等参数。控制系统具有示校功能、断点记忆功能、断弧保护功能。
本发明的清理方法如下：
S1：通过支撑装置带动横板向靠近海面的方向运动；
S2：通过驱动组件带动摇摆组件沿导轨移动，且使摇摆组件在移动过程中往复转向，完成摇摆动作；吸附组件随摇摆组件运动，对海面油污完成吸附工作；
S3：通过传动组件带动回收组件运动，第一压板与第二压板将吸油毡吸附的油污挤入收集槽内。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (6)

1.一种海面油污清理结构，包括运载船(100)，安装在运载船(100)上且可沿Z方向移动的支撑装置(200)，移动地安装在支撑装置(200)上且用于清理海面油污的摇摆装置(300)，安装在摇摆装置(300)上且用于回收油污的收集装置(400)，其特征在于：
所述摇摆装置(300)包括安装在支撑装置(200)上且可沿X方向运动的驱动组件(301)，安装在驱动组件(301)上且可围绕Z方向往复摆动、用于扩大清理范围的摆动组件，安装在摆动组件上且用于吸附海面油污的吸附组件(303)；
所述收集装置(400)包括安装在吸附组件(303)上且可沿Z方向往复运动的传动组件(401)，安装在传动组件(401)上且用于挤压油污的回收组件(402)；所述支撑装置(200)包括安装在运载船(100)上的支撑架(201)，移动地安装在支撑架(201)上且可沿Z方向移动的支撑板(202)，安装在支撑架(201)顶部且伸缩杆安装在支撑板(202)上的第一油缸(203)，安装在支撑架(201)一端的配重块(204)，垂直安装在支撑架(201)底部且位于支撑架(201)远离配重块(204)一端、沿Y方向分布的一对立柱(205)，安装在立柱(205)底部的横板(206)，垂直安装在横板(206)底部且沿Y方向分布的第一支撑柱(207)、第二支撑柱(208)、第三支撑柱(209) ；所述驱动组件(301)包括通过滚动轴承转动安装在第二支撑柱(208)上的丝杠(304)，安装在横板(206)上且输出轴与丝杠(304)连接的第一电机(305)，安装在第一支撑柱(207)、第三支撑柱(209)上的导轨(306)，与丝杠(304)螺纹连接且安装在导轨(306)上的驱动板(307)；所述摆动组件包括安装在驱动板(307)上且为U形结构的固定座(308)，通过滚动轴承转动安装在固定座(308)上的转柱(309)，安装在转柱(309)上且圆周面上设有驱动槽(311)的凸轮(310)，安装在凸轮(310)两侧且始终关于转柱(309)中心对称的转向板(333)，通过销轴转动安装在驱动板(307)上且位于驱动板(307)远离支撑装置(200)一端的摆动块(312)，安装在驱动槽(311)内的驱动杆，一端与驱动杆铰接且另一端穿过摆动块(312)、可带动摆动块(312)转动的摆动杆(314)，安装在摆动杆(314)上的固定环，套设在摆动杆(314)上且一端安装在固定环上、另一端安装在摆动块(312)上的弹簧(315)，安装在驱动板(307)上且沿X方向分布、用于限制转向板(333)转动角度的第一限位柱(316)、第二限位柱(317)，安装在第一支撑柱(207)上且沿X方向分布、用于带动转向板(333)变换方向的第一变向柱(318)、第二变向柱(319)。
2.如权利要求1所述的一种海面油污清理结构，其特征在于，所述第一限位柱(316)、第二限位柱(317)与转柱(309)的夹角均为45°。
3.如权利要求2所述的一种海面油污清理结构，其特征在于，所述吸附组件(303)包括安装在转向板(333)上且顶部设有收集槽(321)的立板(320)，安装在转向板(333)上且沿转向板(333)长度方向分布的第一固定件(322)、第二固定件(323)；
第一固定件(322)包括安装在转向板(333)上且位于转向板(333)角上的第一支撑座(324)，通过滚动轴承转动安装在第一支撑座(324)上的第一主轴，安装在第一支撑座(324)上且输出轴与其中一根第一主轴连接的第二电机(326)，安装在第一主轴上的皮带轮(327)，穿过皮带轮(327)且同时与多个皮带轮(327)摩擦传动的环形皮带(328)；
第二固定件(323)包括安装在转向板(333)上且位于转向板(333)角上的第二支撑座(329)，通过滚动轴承转动安装在第二支撑座(329)上的第二主轴；
两端分别安装在第一主轴、第二主轴上的辊子(331)，穿过辊子(331)且同时与多个辊子(331)摩擦传动的吸油毡(332)。
4.如权利要求3所述的一种海面油污清理结构，其特征在于，所述传动组件(401)包括安装在立板(320)上且位于立板(320)靠近转向板(333)一端、设有传动槽A(414)的传动板(403)，垂直安装在传动板(403)上的平板(404)，安装在平板(404)上且沿Z方向分布的一对第一导向杆(405)，两端穿过第一导向杆(405)且可沿第一导向杆(405)移动的传动架(406)，安装在传动架(406)底部且与平板(404)平行的主板(407)，安装在传动板(403)上的第三电机(408)，安装在第三电机(408)输出轴上的第一杆，一端与第一杆铰接且另一端与传动架(406)铰接的第二杆(410)，一端穿过传动架(406)且位于第一导向杆(405)上方、沿传动架(406)长度方向分布的第二导向杆(411)、第三导向杆(412)，移动地安装在传动槽A(414)内的传动块，一端铰接在传动块顶部的第三杆(415)，安装在第三杆(415)上且两端分别设有传动槽B(416)、传动槽C(417)的副板(418)，底部安装在第二导向杆(411)上且移动地安装在传动槽B(416)内、带动第二导向杆(411)移动的传动柱A(419)，底部安装在第三导向杆(412)上且移动地安装在传动槽C(417)内、带动第三导向杆(412)移动的传动柱B(420)。
5.如权利要求4所述的一种海面油污清理结构，其特征在于，所述回收组件(402)包括安装在第一导向杆(405)上且为L形结构的承载板(421)，安装在承载板(421)上的且位于吸油毡(332)上方的第一压板(422)，安装在第二导向杆(411)上的第二压板(423)。
6.一种用于如权利要求5所述的海面油污清理结构的清理方法，其特征在于，清理步骤如下：
S1：通过支撑装置(200)带动横板(206)向靠近海面的方向运动；
S2：通过驱动组件(301)带动摇摆组件(302)沿导轨(306)移动，且使摇摆组件(302)在移动过程中往复转向，完成摇摆动作；吸附组件(303)随摇摆组件(302)运动，对海面油污完成吸附工作；
S3：通过传动组件(401)带动回收组件(402)运动，第一压板(422)与第二压板(423)将吸油毡吸附的油污挤入收集槽内。
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