CN111874170A - 一种采用双船体的无人自清洁装置 - Google Patents

一种采用双船体的无人自清洁装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111874170A
CN111874170A CN202010859439.5A CN202010859439A CN111874170A CN 111874170 A CN111874170 A CN 111874170A CN 202010859439 A CN202010859439 A CN 202010859439A CN 111874170 A CN111874170 A CN 111874170A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hull
propeller
garbage
cleaning device
unmanned self
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010859439.5A
Other languages
English (en)
Inventor
李永国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Ocean University
Original Assignee
Shanghai Ocean University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Ocean University filed Critical Shanghai Ocean University
Priority to CN202010859439.5A priority Critical patent/CN111874170A/zh
Publication of CN111874170A publication Critical patent/CN111874170A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/32—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for for collecting pollution from open water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/02—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement
    • B63B1/10—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with multiple hulls
    • B63B1/12—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with multiple hulls the hulls being interconnected rigidly
    • B63B1/121—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with multiple hulls the hulls being interconnected rigidly comprising two hulls
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B15/00—Cleaning or keeping clear the surface of open water; Apparatus therefor
    • E02B15/04—Devices for cleaning or keeping clear the surface of open water from oil or like floating materials by separating or removing these materials
    • E02B15/10—Devices for removing the material from the surface
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B15/00—Cleaning or keeping clear the surface of open water; Apparatus therefor
    • E02B15/04—Devices for cleaning or keeping clear the surface of open water from oil or like floating materials by separating or removing these materials
    • E02B15/10—Devices for removing the material from the surface
    • E02B15/104—Conveyors; Paddle wheels; Endless belts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Harvesting Machines For Specific Crops (AREA)

Abstract

本发明公开了一种采用双船体的无人自清洁装置，包括船体结构、推进及转向装置、垃圾打捞装置、控制系统，所述船体结构为双船体，该双船体上方设有一甲板桥，所述甲板桥的下方设有水草及漂浮垃圾收集装置、水草切割装置，所述水草切割装置位于船体结构前端，所述水草切割装置包括两把前头尖锐的刀具、回收轮、舌板、收集箱，所述甲板桥上方设有一平台，该平台上设置有垃圾打捞装置、传送装置，垃圾打捞装置连接一电动机，所述推进及转向装置包括一推进器，该推进器采用螺旋桨式的推进系统，所述控制系统采用单片机。本申请在执行水上清洁任务时，也可以执行水质监测、勘探等任务，使这个装置具有更多功能，大大提高其一次下水的效率。

Description

一种采用双船体的无人自清洁装置
技术领域
本申请涉及无人船自清洁领域，具体涉及一种采用双船体的无人自清洁装置。
背景技术
近几年来，我国的经济进入飞速发展阶段，然而伴随着迅速增长的经济，环境污染的问题也越发凸显，尤其是水污染的问题，甚至都影响到了人类的正常生活。然而对于水面这种复杂的环境进行清洁，无疑会消耗大量的人力、物力，更甚的可能会在清洁过程中出现不可预估的危险性，长此以往效率和安全都得不到保障，明显满足不了治理水面环境的高需求，影响到经济发展进步的脚步。所以发展无人水面清洁装置的需求已经刻不容缓。本申请描述了一种水面清洁装置。研究分析了现如今我国水面清洁的现状与不足之处；对装置的结构、工作原理进行描述。
处理这些水面漂浮物对于水质的改善也是十分关键的一方面，所以需要设计一个无人水面清洁装置，处理这些漂浮在水面上的水草和包装盒等，并且解决这一系列的问题。
发明内容
本申请提供了一种采用双船体的无人自清洁装置，是以双船体为载体，形成一个从下往上传送的传送带，通过传送带上的倒钩将水中需要处理的垃圾收集到船体中，最后将其运回收集地点，具有成本低、体积小、操作灵活的特点，能解决许多大型打捞船不可触及的地方的水域清理问题，还实现了自动化控制，可以自动完成水上清洁任务，实现智能化的目标。
本申请是通过以下技术方案实现的：
一种采用双船体的无人自清洁装置，包括船体结构、推进及转向装置、垃圾打捞装置、控制系统，所述船体结构为双船体，该双船体上方设有一甲板桥，所述甲板桥的下方设有水草及漂浮垃圾的收集装置、水草切割装置，所述水草切割装置位于船体结构前端，包括两把前头尖锐的刀具、回收轮、舌板、收集箱，所述甲板桥上方设有一平台，该平台上设置有垃圾打捞装置、传送装置，使得打捞收集一体化，所述传送装置连接一电动机，所述推进及转向装置包括一推进器，该推进器采用螺旋桨式的推进系统，螺旋桨式的推进系统具有高效、功率大的特点，这样方式的设计可以解决船体在行进中出现的动力不足、左右摆头的不稳定的现象，所述控制系统采用单片机，采用单片机直接控制的方式来控制船体结构的转向。
进一步，两把前头尖锐的刀具分别位于双船体的两侧，所述前头尖锐的刀具具有可伸缩的特性，以满足切割不同深度水草的要求，前头尖锐的刀具可以拆卸是为了减少整个船体所占面积，防止在较小水域转向难度加大的问题。
进一步，所述回收轮、舌板用于收集漂浮垃圾和水草，所述回收轮、舌板的动力来源由所述传送装置从和电动机相连的主轴传输而来。
进一步，所述传送装置由一平板斜面形式的传送带、倒钩，负责回收物的传输任务，所述回收轮与传送带之间采用换向轮的设计，是为了解决传送带与回收轮转向不同的问题，传送带采用可调速电动机通过同步带传动为传送带和回收轮提供动力来源，将收集到的漂浮垃圾和水草自动地输送并倒入进甲板桥下的收集箱内。
进一步，所述垃圾打捞装置采用传送带打捞方式。
进一步，所述螺旋桨式的推进系统采用直接转动推进器来控制船体结构的行进，所述螺旋桨式的推进系统单独采用一电机控制转向，实现低成本高产出。
进一步，所述推进器的功率的计算公式如下：
船行进的阻力：
Figure BDA0002647563740000031
该公式中ρ代表水的密度，kg/m2
S代表船体浸入水的面积，m2
ν代表船的行驶速度，m/s
Ct代表系数
其中ρ＝1000kg/m2，取ν＝2m/s。并且考虑进雷诺数等，S的计算结果是：
S＝πDL≈1m2
Ct＝CF+ΔCF+CR
该式子中CF代表摩擦阻力系数
ΔCF代表粗糙度补贴系数
CR代表剩余阻力系数
根据本装置双体船的模型，经过查表得CF＝3.29×10-3、CR≈10×10-3。在寻常的情况下，我们取ΔCF＝0.4×10-3。因此，通过计算可以得到
Figure BDA0002647563740000041
加上风的阻力和空气阻力，通常情况下我们加上10％的阻力，那么：
F＝27.38×1.1≈30N
则通过前行功率的公式可得：
P＝FV
取行进速度为2m/s：
P＝30×2＝60W
电机的功率肯定不能按照100％输出，因此，我们取75％的实际输出量为宜：
P＝60×(1+75％)＝80W
进一步，所述推进器的功率的计算公式中，取V＝2m/s，电机功率时以船以2m/s的速度前进时的情况，考虑要增加设计余量，取船的行进速度为v＝2.5m/s的情况，电机的功率在为150W。
本申请的工作原理：无人水面清理装置的基本原理是利用船体之间的传送带上的倒钩和支撑装置将水草和漂浮垃圾运送到船体中负责收集的部分。本清理装置主要采用双船体的结构，这种结构保证了船体的稳定性，并且具有降低阻力的特性。本装置的主要部分分为水草切割装置、水草及漂浮垃圾的收集装置、输送装置及船体动力推进转向装置这四个部分组成。
无人水面清洁装置在这日渐重视水面环境的当下，无人水面清洁装置的需求一定会存在，并且会成为治理水面环境的一个不可或缺的手段，大大节省了人力物力的使用。无人水面清洁装置其实可以不局限于仅仅只是清洁的作用，在船的底部装上轮子，可以成为水路两栖；在执行水上清洁任务时，也可以执行水质监测、勘探等任务，使这个装置具有更多功能，大大提高其一次下水的效率。随着当今社会环境问题已经越来越严重，对生态保护的重视程度也在愈发地增加，该产品一定会有广阔的前进。
有益效果：
(1)无人水面清洁装置具有体型较小巧、行进方式比较灵活多变、能够被远程控制；
(2)无人水面清洁装置一切秉承着轻便灵活的特点，保证了其在运行过程中的可靠性和可持续性，制造成本和维修成本都不高，能够被普遍应用；
(3)操作简单，操作系统选择了由单片机直接控制，反应快且有很好的反馈，操作流程也方便；
(4)适应各种环境，在各种环境下都能保证高效率的工作，到目前为止，尽量在各部件的方面都通过计算尽量选择最优的选项。
附图说明
图1为本申请无人自清洁装置中双体船的外观结构示意图。
图2为本申请无人自清洁装置的侧面结构示意图。
图3为本申请无人自清洁装置的整体结构示意图。
图中各符号代表：双体船1；垃圾打捞装置2；同步带3；传送带4；前头尖锐的刀具5；甲板桥6；电动机7。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1-3所示，图中包括船体结构、推进及转向装置、垃圾打捞装置2、控制系统，船体结构为双船体1，垃圾打捞装置2采用传送带打捞方式。该双船体1上方设有一甲板桥6，甲板桥6的下方设有水草及漂浮垃圾的收集装置、水草切割装置，水草切割装置位于船体结构前端，包括两把前头尖锐的刀具5、回收轮、舌板、收集箱，甲板桥6上方设有一平台，该平台上设置有垃圾打捞装置2、传送装置，使得打捞收集一体化。传送装置连接一电动机7，推进及转向装置包括一推进器，该推进器采用螺旋桨式的推进系统，螺旋桨式的推进系统具有高效、功率大的特点，这样方式的设计可以解决船体在行进中出现的动力不足、左右摆头的不稳定的现象，控制系统采用单片机，采用单片机直接控制的方式来控制船体结构的转向。
两把前头尖锐的刀具5分别位于双船体1的两侧，所述前头尖锐的刀具5具有可伸缩的特性，可以满足切割不同深度水草的要求，前头尖锐的刀具5可以拆卸是为了减少整个船体所占面积，防止在较小水域转向难度加大的问题。回收轮、舌板用于收集漂浮垃圾和水草，回收轮、舌板的动力来源由传送装置从和电动机相连的主轴传输而来。
传送装置由一平板斜面形式的传送带4、倒钩，负责回收物的传输任务，回收轮与传送带4之间采用换向轮的设计，是为了解决传送带与回收轮转向不同的问题，传送带4采用可调速电动机通过同步带传动为传送带和回收轮提供动力来源，将收集到的漂浮垃圾和水草自动地输送并倒入进甲板桥6下的收集箱内。
螺旋桨式的推进系统采用直接转动推进器来控制船体结构的行进，螺旋桨式的推进系统单独采用一电机控制转向，实现低成本高产出。
推进器的功率的计算公式如下：
船行进的阻力：
Figure BDA0002647563740000071
该公式中ρ代表水的密度，kg/m2
S代表船体浸入水的面积，m2
ν代表船的行驶速度，m/s
Ct代表系数
其中ρ＝1000kg/m2，取ν＝2m/s。并且考虑进雷诺数等，S的计算结果是：
S＝πDL≈1m2
Ct＝CF+ΔCF+CR
该式子中CF代表摩擦阻力系数
ΔCF代表粗糙度补贴系数
CR代表剩余阻力系数
根据本装置双体船的模型，经过查表得CF＝3.29×10-3、CR≈10×10-3。在寻常的情况下，我们取ΔCF＝0.4×10-3。因此，通过计算可以得到
Figure BDA0002647563740000081
加上风的阻力和空气阻力，通常情况下我们加上10％的阻力，那么：
F＝27.38×1.1≈30N
则通过前行功率的公式可得：
P＝FV
取行进速度为2m/s：
P＝30×2＝60W
电机的功率肯定不能按照100％输出，因此，我们取75％的实际输出量为宜：
P＝60×(1+75％)＝80W
推进器的功率的计算公式中，假定取V＝2m/s，电机功率时以船以2m/s的速度前进时的情况，考虑要增加设计余量，取船的行进速度为v＝2.5m/s的情况，电机的功率在为150W。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种采用双船体的无人自清洁装置，其特征在于，包括船体结构、推进及转向装置、垃圾打捞装置、控制系统，所述船体结构为双船体，该双船体上方设有一甲板桥，所述甲板桥的下方设有水草及漂浮垃圾收集装置、水草切割装置，所述水草切割装置位于船体结构前端，所述水草切割装置包括两把前头尖锐的刀具、回收轮、舌板、收集箱，所述甲板桥上方设有一平台，该平台上设置有垃圾打捞装置、传送装置，所述传送装置连接一电动机，所述推进及转向装置包括一推进器，该推进器采用螺旋桨式的推进系统，所述控制系统采用单片机。
2.根据权利要求1所述的一种采用双船体的无人自清洁装置，其特征在于，两把前头尖锐的刀具分别位于双船体的两侧，所述前头尖锐的刀具具有可伸缩的特性，以满足切割不同深度水草的要求，前头尖锐的刀具可以拆卸是为了减少整个船体所占面积，防止在较小水域转向难度加大的问题。
3.根据权利要求1所述的一种采用双船体的无人自清洁装置，其特征在于，所述回收轮、舌板用于收集漂浮垃圾和水草，所述回收轮、舌板的动力来源由所述传送装置从和电动机相连的主轴传输而来。
4.根据权利要求1所述的一种采用双船体的无人自清洁装置，其特征在于，所述传送装置由一平板斜面形式的传送带、倒钩，负责回收物的传输任务，所述回收轮与传送带之间采用换向轮的设计，是为了解决传送带与回收轮转向不同的问题，传送带采用可调速电动机通过同步带传动为传送带和回收轮提供动力来源，将收集到的漂浮垃圾和水草自动地输送并倒入进甲板桥下的收集箱内。
5.根据权利要求1所述的一种采用双船体的无人自清洁装置，其特征在于，所述垃圾打捞装置采用传送带打捞方式。
6.根据权利要求1所述的一种采用双船体的无人自清洁装置，其特征在于，所述螺旋桨式的推进系统采用直接转动推进器来控制船体结构的行进，所述螺旋桨式的推进系统单独采用一电机控制转向。
CN202010859439.5A 2020-08-25 2020-08-25 一种采用双船体的无人自清洁装置 Pending CN111874170A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010859439.5A CN111874170A (zh) 2020-08-25 2020-08-25 一种采用双船体的无人自清洁装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010859439.5A CN111874170A (zh) 2020-08-25 2020-08-25 一种采用双船体的无人自清洁装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111874170A true CN111874170A (zh) 2020-11-03

Family

ID=73202392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010859439.5A Pending CN111874170A (zh) 2020-08-25 2020-08-25 一种采用双船体的无人自清洁装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111874170A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022094909A1 (zh) * 2020-11-06 2022-05-12 唐山圣因海洋科技有限公司 一种水产养殖用悬浮物清理设备
CN114919706A (zh) * 2022-06-07 2022-08-19 武汉理工大学 一种藻类清洁无人船
CN117990878A (zh) * 2024-03-29 2024-05-07 陕西陆环环保工程有限公司 一种环境管理用污水智能监测装置及其监测方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022094909A1 (zh) * 2020-11-06 2022-05-12 唐山圣因海洋科技有限公司 一种水产养殖用悬浮物清理设备
CN114919706A (zh) * 2022-06-07 2022-08-19 武汉理工大学 一种藻类清洁无人船
CN117990878A (zh) * 2024-03-29 2024-05-07 陕西陆环环保工程有限公司 一种环境管理用污水智能监测装置及其监测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111874170A (zh) 一种采用双船体的无人自清洁装置
CN106985978A (zh) 一种水上垃圾打捞船
CN206679215U (zh) 一种水上垃圾打捞船
CN107719593A (zh) 一种具备浮动式打捞运输结构的水面垃圾清扫船
CN106394817A (zh) 清理河道内垃圾的船舶
CN106968230A (zh) 一种节能新型浅海浒苔收集装置
CN203876955U (zh) 一种新型的水上垃圾清洁双体船
CN202828027U (zh) 一种水面垃圾收集船
CN107521629B (zh) 一种清除水面漂浮物的自动船
CN108502118A (zh) 一种智能小型水域垃圾清理双体船的垃圾打捞装置
CN206902678U (zh) 一种水面藻类清理船
CN213535049U (zh) 一种水利工程用水面垃圾打捞船
CN201280713Y (zh) 小型水面漂浮物清理装置
CN2647917Y (zh) 一种水草清除装置
CN110847134A (zh) 一种面向有机肥料的蓝藻收集处理船
CN100489196C (zh) 一种水草清除装置
CN218405343U (zh) 一种高效环保型水面水污染治理装置
CN207211108U (zh) 一种节能新型浅海浒苔收集装置
CN208731188U (zh) 一种海洋垃圾全方位收集船
CN212828963U (zh) 一种采用双船体的无人自清洁装置
CN211898272U (zh) 一种近海岸两栖藻类垃圾清理机器人
CN205256597U (zh) 一种新型水草打捞船
CN202552081U (zh) 凤眼莲环保处理装置
CN211395625U (zh) 面向有机肥料的蓝藻收集处理船
CN205256599U (zh) 一种湖面浮萍自动清理船

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination