CN111945692A - 仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置 - Google Patents

Abstract

一种仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置。主要目的在于解决现阶段海洋漂浮原油收集困难等问题。其特征在于：仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置具备多级收放段，每级收放段均由油管连接有多个章鱼式原油收集器，工作时将收集器发散放出，进行原油收集；收集器顶端设置有电磁感应圈，可通过电磁感应实现章鱼式原油收集器的收放；仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置具备多级控制段，每级控制段内由球副结构相连接，并结合水平控制线与竖直控制线的固定链接从而实现仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置在各个方向的运动。该装置运用仿生原理，通过各级收放段与控制段相结合实现仿生，可以高效、快速、便捷地对海面漂浮原油进行收集。

Description

仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置

技术领域

本发明涉及一种海面原油收集装置。

背景技术

随着人类社会的发展，人们对于石油的需求越来越大。目前各国都极其重视海上原油的运输，但由于各种原因，近年来海上原油泄漏事件愈发严重，原油泄露对海洋生态环境及人类社会的生存带来了极大的威胁。因此，人们也越来越重视海上原油泄露的相关解决办法。目前处理海上原油泄露主要有围油法、燃烧法、分散剂法等。围油法即用泡沫塑料隔绝燃油，防止扩散后将其泵入回收罐内，再上岸后对原油进行处理，该方法回收效率较低，且成本巨大。燃烧法即将泄漏原油直接进行燃烧，该方法对染可减少海洋环境污染，但会严重污染大气环境。分散剂法是现阶段运用较为广发的一种方法，即运用分散剂将成片的原油分散成小颗粒，最终由生物降解。但该方法时间成本过高，无法及时挽救生态环境的损失。综合现阶段各种方法，目前尚未形成一种方法或装置能有效解决海洋原油污染问题。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供了一种运动灵活、集油效率高、不破坏海洋生态环境的仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置。该装置采用仿生原理，模拟章鱼触手能够高效，广泛的对海洋浮油进行收集，大大改善了现阶段海上浮油处理困难等问题，减少相关工作及人员成本。

本发明的技术方案是：该种仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置，包括一个原油汇集口和集油管线，其独特之处在于：

所述装置还包括控制单元3、收放单元4以及若干章鱼式原油收集器2；

控制单元3包括若干控制分段，所述控制分段至少包括控制一段301和控制二段302；

收放单元4包括若干收放分段，所述收放分段至少包括收放一段401、收放二段402和触手尖端405；

所述控制分段和所述收放分段交叉分布，触手尖端405位于最外端；

所述控制分段和收放分段的外壳均为圆筒状, 所述收放分段的两端内壁上均设置有用于固定球副结构的带支撑横梁的环形框架；所述控制分段的直径大于与其对应的收放分段的直径，所述控制分段至少包括控制一段301和控制二段302，所述收放段至少包括收放一段401和收放二段402；

所述控制分段内均设置有一个球副结构306，各个控制分段内的球副结构的直径依次减小；球副结构306包括旋转球312和旋转球槽313；旋转球312的球头位于旋转球槽313内，旋转球312和旋转球槽313的底座分别固定在位于控制分段两端的收放分段的环形框架上，从而实现装置的左右摆动以及各控制分段和收放分段的连接；旋转球槽313与所述各控制分段的内壁之间相触；

在控制一段301中设置有水平控制轮307与水平控制线308以及竖直控制轮309与竖直控制线310；水平控制轮307与竖直控制轮309相互垂直；

水平控制线308和竖直控制线310各自穿出控制一段301后依次固定在后续控制分段的两侧内壁上；水平控制线308和竖直控制线310均为一根闭合的拉线皮带，分别在水平控制轮307和竖直控制轮309的带动下做同步移动；水平控制轮307由水平控制电机311驱动；竖直控制轮309由竖直控制电机315驱动；所述竖直控制电机315和水平控制电机311采用交流转换器电机；

所述限位轮314呈哑铃型，在控制一段301内壁左右两侧各安装固定有一个；限位轮314用于限制水平控制线308位置，从而避免与竖直控制线310相互交叉；

章鱼式原油收集器2包括空心的球形母体201以及若干中空的集油触手202；集油触手202与球形母体201相连接，球形母体201内部置有分集油管205与主集油管206，分集油管205用于和集油触手202连通，主集油管206的一端与分集油管205相连通；章鱼式原油收集器2由所述收放分段的外壳开口后引出，主集油管206的另一端经由连接管与集油管线5相连通。

进一步的，所述收放分段的底面上设置有固定式吸油槽406，固定式吸油槽406与主集油管206相连通；所述收放分段的两侧有收集器固定卡位407用于固定章鱼式原油收集器2。

进一步的，在集油触手202底面有漂浮式集油槽204，漂浮式集油槽204与分集油管205相连通。

进一步的，所述章鱼式原油收集器还包括电磁感应圈203；电磁感应圈203固定在球形母体201的顶端；通电线圈408由外部电源提供正负极可简易切换进而改变电流方向的电能，以产生方向可变的磁场，从而产生与收集器电磁感应圈203相反磁性。

本发明具有如下有益效果：本发明所提供的仿生触手式海洋原油收集装置机动性能优越，可实现多方位各角度的运动，该装置运用仿生原理，仿生章鱼触手可对海面原油进行高效、有效的收集。该装置可大幅减少现阶段海洋浮油收集工作量及工作成本，同时该装置使用方便，不会破坏海洋生态环境，能大幅减少能源消耗及人力消耗，具备良好的经济性。

附图说明：

图1为仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置整体外观图。

图2为仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置底面图。

图3为仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置内部结构图。

图4为仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置侧面剖视图。

图5为仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置爆炸视图。

图6为球副结构结构示意图。

图7为仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置摆动机构示意图。

图8为摆动机构安装固定示意图

图9为章鱼式原油收集器整体外观图。

图10为章鱼式原油收集器底部结构图。

图11为章鱼式原油收集器剖面视图。

图12为章鱼式原油收集器收放示意图。

图中1-原油汇集口，2-章鱼式原油收集器，201-球形母体，202-集油触手，203-电磁感应圈，204-漂浮式集油槽，205-分集油管，206-主集油管，301-控制一段，302-控制二段，303-控制三段，304-控制四段，305-控制五段，306-球副结构，307-水平控制轮，308-水平控制线，309-竖直控制轮，310-竖直控制线，311-水平控制电机，312-旋转球，313-旋转球槽，314-限位轮，315-竖直控制电机，316-一级球副结构，317-二级球副结构，318-三级球副结构，319-四级球副结构，401-收放一段，402-收放二段，403-收放三段，404-收放四段，405-触手尖端，406-固定式吸油槽，407-收集器固定卡位，408-通电线圈，5-集油管线。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置整体外观图。仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置运用仿生原理设计其整体结构与章鱼触手相似。在仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置末端设计有原油汇集口1，可将装置收集后的原油进行汇集。同时在装置主体外设计多个章鱼式原油收集器2，原油可在章鱼式原油收集器2的吸附下进入装置主体，最终在原油汇集口1进行收集。为增加仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置的工作灵活性，将该装置设计了控制段3和收放段4，控制段3由控制一段301、控制二段302、控制三段303、控制四段304、控制五段305组成。收放段4由收放一段401、收放二段402、收放三段403、收放四段404、触手尖端505组成。

图2为仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置底面图。在收放一段401、收放二段402和收放三段403底面均设计有固定式吸油槽406，从而可实现装置主体对海面原油进行收集。同时为方便对章鱼式原油收集器的收纳，在收放一段401、收放二段402、收放三段403及收放四段404两侧，均设计有收集器固定卡位407。章鱼式原油收集器2通过集油管线5与装置主体连接，海上原油通过章鱼式原油收集器2的收集进入集油管线5，最终由原油汇集口1进行汇集。

图3为仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置内部结构图。为实现仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置的灵活运动，在控制二段302、控制三段303、控制四段304、控制五段305内均设计有球副结构306，既实现了整套装置的左右摆动又实现各控制段及收放段的连接。同时，在控制一段301内设计水平控制轮307与水平控制线308。水平控制线308一端固定在触手尖端405左右两侧内壁上。当仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置需要水平方向摆动时，水平控制轮307在水平控制电机311控制下转动进而带动水平控制线308拉动触手尖端405进而带动控制二段302、控制三段303、控制四段304及控制五段305移动，并结合球副结构306的转动实现装置的水平摆动。

图4为仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置侧面剖视图。为实现仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置竖直方向摆动，在控制一段301内设计竖直控制轮309及竖直控制线310。竖直控制线310固定在触手尖端405上下两侧内壁上。当装置在竖直方向摆动时，竖直控制轮309在竖直控制电机315的控制下转动，进而带动竖直控制线310牵拉触手尖端405，带动控制二段302、控制三段303、控制四段304及控制五段305，并结合球副结构306实现仿生章鱼触手式海洋原油集油装置的竖直方向摆动。

图5为仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置爆炸视图。装置主要用于海洋表面的原油收集。当装置工作时，由各个章鱼式原油收集器2对海洋表面的原油进行吸附，其中，每个章鱼式原油收集器2都由集油管线5相连接。章鱼式原油收集器2将海水表面原油吸附后通过集油管线5输送至原油汇集口2进行最终收集。

图6为球副结构306示意图。仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置通过球副结构306、水平控制轮307、水平控制线308、竖直控制轮309、竖直控制线310及水平控制电机311和竖直控制电机315的共同作用下实现水平及竖直两个方向的摆动。球副结构6由旋转球312和旋转球槽313组成。旋转球312安装于旋转球槽313内，可自由旋转以实现仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置的多方位摆动，其中收放一段401与收放二段402由一级球副结构316控制连接，收放二段402与收放三段403由二级球副结构317控制连接，收放三段403与收放四段404由三级球副结构318控制连接，四级收放段404与触手尖端405由四级球副结构319控制连接。

图7为仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置摆动机构示意图。当仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置需要在竖直方向摆动时，竖直控制电机315带动竖直控制轮309转动从而拉动固定在触手尖端405上下两侧内壁上的竖直控制线310，进而实现整套装置的竖直方向摆动。当仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置需要在水平方向摆动时，水平控制电机311带动水平控制轮307转动从而拉动固定在触手尖端405左右两侧内壁上的水平控制线308，进而实现整套装置的水平方向摆动。同时为了防止水平控制线308与竖直控制线310相互交叉影响，设计了限位轮314从而防止水平控制线308与竖直控制线310相互影响。

图8为摆动机构安装固定示意图。水平控制线308一端固定在触手尖端405左右两侧内壁上，竖直控制线310一端固定在触手尖端405上下两侧内壁上。

图9为章鱼式原油收集器2的整体外观图。由图9可知，章鱼式原油收集器2主要由球形母体201、集油触手202、电磁感应圈203组成，其中集油触手202通过铆接及焊接的方式与球形母体201相连接，电磁感应圈203通过焊接方式固定在球形母体201顶端。

图10为章鱼式原油收集器2底部结构图。在集油触手202底面设计有漂浮式集油槽204。漂浮式集油槽204可对海洋表面原油进行吸附。

图11为章鱼式原油收集器2剖面视图。章鱼式原油收集器2内部设计有分集油管205与主集油管206。当章鱼式原油收集器2工作时，位于收集器固定卡位407内的通电线圈408由外部电源提供正负极可简易切换进而改变电流方向电能，进而可产生方向可变的磁场。以此产生与收集器固定卡位407相反磁性，从而弹出仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置主体，然后海洋表面原油由各集油触手202底面的漂浮式集油槽204吸附，经分集油管205后汇入主集油管206，最终进入仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置主体内部的集油管线。

图12为章鱼式原油收集器收放示意图。仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置工作时，通电线圈408由外部电源通电后产生与章鱼式原油收集器2顶端的电磁感应圈203相同的磁性，从而将章鱼式原油收集器2放出。当装置停止工作时，通电线圈由外部电源提供相反防线电流，从而产生与电磁感应圈203相反磁性，从而将章鱼式原油收集器2收回。

结合图1至图12可知，仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置工作时，首先通过外部电源给位于收集器固定卡位407内的通电线圈408提供正负极可简易切换进而改变电流方向的电能，以产生方向可变的磁场。产生与章鱼式原油收集器2顶端的电磁感应圈203相反的磁极。从而使电磁感应圈203产生与收集器固定卡位407相反磁性，从而使章鱼式原油收集器2弹出仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置主体。在章鱼式原油收集器2中集油触手202底面的漂浮式吸油槽204的吸附作用下，海洋表面原油通过分集油管205汇入主集油管206，最终进入仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置主体内的集油管线5内，同时位于收放一段401、收放二段402、收放三段403底面的固定式吸油槽406也对海洋表面原油进行吸附，并将吸附后的原油与章鱼式原油收集器2所吸附的原油共同汇入集油管线5，并最终在原油汇集口1进行收集。

当仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置需要在竖直方向摆动时，由竖直控制电机315驱动竖直控制轮309转动，进而拉动固定在触手尖端405内壁上的竖直控制线310，并结合球副结构306，进而实现仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置的竖直方向摆动。当装置需要在水平方向摆动时，由水平控制电机311驱动水平控制轮307转动，进而拉动固定在触手尖端405内壁上的水平控制线308，并结合球副结构306，进而实现仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置的水平方向摆动。

Claims (4)

1.一种仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置，包括一个原油汇集口（1）和集油管线（5），其特征在于：

所述装置还包括控制单元（3）、收放单元（4）以及若干章鱼式原油收集器（2）；

控制单元（3）包括若干控制分段，所述控制分段至少包括控制一段（301）和控制二段（302）；

收放单元（4）包括若干收放分段，所述收放分段至少包括收放一段（401）、收放二段（402）和触手尖端（405）；

所述控制分段和所述收放分段交叉分布，触手尖端（405）位于最外端；

所述控制分段和收放分段的外壳均为圆筒状,所述收放分段的两端内壁上均设置有用于固定球副结构的带支撑横梁的环形框架；所述控制分段的直径大于与其对应的收放分段的直径，所述控制分段至少包括控制一段（301）和控制二段（302），所述收放段至少包括收放一段（401）和收放二段（402）；

所述控制分段内均设置有一个球副结构（306），各个控制分段内的球副结构的直径依次减小；球副结构（306）包括旋转球（312）和旋转球槽（313）；旋转球（312）的球头位于旋转球槽（313）内，旋转球（312）和旋转球槽（313）的底座分别固定在位于控制分段两端的收放分段的环形框架上，从而实现装置的左右摆动以及各控制分段和收放分段的连接；旋转球槽（313）与所述各控制分段的内壁之间相触；

在控制一段（301）中设置有水平控制轮（307）与水平控制线（308）以及竖直控制轮（309）与竖直控制线（310）；水平控制轮（307）与竖直控制轮（309）相互垂直；

水平控制线（308）固定在触手尖端（405）左右两侧内壁上，竖直控制线（310）固定在触手尖端（405）上下两侧内壁上；水平控制线（308）和竖直控制线（310）均为一根高强度钢丝绳，分别在水平控制轮（307）和竖直控制轮（309）的带动下做同步移动；水平控制轮（307）由水平控制电机（311）驱动；竖直控制轮（309）由竖直控制电机（315）驱动；所述竖直控制电机（315）和水平控制电机（311）采用交流转换器电机；

所述限位轮（314）呈哑铃型，在控制一段（301）内壁左右两侧各安装固定有一个；限位轮（314）用于限制水平控制线（308）位置，从而避免与竖直控制线（310）相互交叉；

章鱼式原油收集器（2）包括空心的球形母体（201）以及若干中空的集油触手（202）；集油触手（202）与球形母体（201）相连接，球形母体（201）内部置有分集油管（205）与主集油管（206），分集油管（205）用于和集油触手（202）连通，主集油管（206）的一端与分集油管（205）相连通；章鱼式原油收集器（2）由所述收放分段的外壳开口后引出，主集油管（206）的另一端经由连接管与集油管线（5）相连通。

2.根据权利要求1所述的仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置，其特征在于：所述收放分段的底面上设置有固定式吸油槽（406），固定式吸油槽（406）与主集油管（206）相连通；所述收放分段的两侧有收集器固定卡位（407）用于固定章鱼式原油收集器（2）。

3.根据权利要求1或2所述的仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置，其特征在于：在集油触手（202）底面有漂浮式集油槽（204），漂浮式集油槽（204）与分集油管（205）相连通。

4.根据权利要求3所述的仿生章鱼触手式海洋泄漏原油收集装置，其特征在于：所述章鱼式原油收集器（2）还包括电磁感应圈（203）；

电磁感应圈（203）固定在球形母体（201）的顶端；通电线圈（408）由外部电源提供正负极可简易切换进而改变电流方向电能，以产生方向可变的磁场，产生与电磁感应圈（203）相反磁性。

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