CN112049089A - 一种基于仿生学的倒穗式半潜油围控清除装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于仿生学的倒穗式半潜油围控清除装置，包括浮箱、浮绠、连接装置、浮球、吸附装置、配重块、锚链和铁锚；浮绠的两端分别与相邻两个浮箱的侧端连接；若干个所述连接装置规则分布在所述浮绠上；连接装置的一端与浮球固定连接，另一端与吸附装置固定连接，且浮球与浮绠固定连接；配重块与吸附装置的末端连接；锚链与浮箱的一端连接，且锚链与浮绠在平面内相互垂直设置；铁锚与锚链的末端固定连接。本产品布放于近海，尤其是半封闭海湾内敏感资源外围海域，通过对季节性半潜油进行围控和清除，达到持久保护敏感资源的目的。

Description

一种基于仿生学的倒穗式半潜油围控清除装置

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体的涉及一种基于仿生学的倒穗式半潜油围控清除装置。

背景技术

我国能源需求和原油进口逐年攀升，船舶交通事故、海底及沿海储油设施管线泄漏、钻井平台泄漏或者沉船打捞等均可能造成油品泄漏事故。油类泄漏入海后，因其密度可能因自然环境及人工干预会发生变化，或悬浮于海水中，或沉于海底(受扰动会重新悬浮)，形成沉潜油。沉潜油常见于浅海，尤其是半封闭海湾。

悬浮于海水中，随着水流漂移的油污称为半潜油。半潜油会随着海水温盐度等自然环境变化而上浮至水面，或下潜成为沉底油，且会随着海流在较大水域范围内发生漂移和反复上岸。

以我国渤海海域为例，目前已发生不明油源沉潜油数十次的上岸事件，因其来源不明、探测困难、追踪不易导致捕集和处置困难，成为环渤海海事部门在防污染监督管理中遇到的新难题，这些事件不仅严重影响了旅游、水产养殖等沿海经济的发展，而且造成了不良的社会影响。

现有半潜油拦截装置均为网格单元结构。其中，网架结构的半潜油拦截装置依靠网架内悬条状吸附材料捕获半潜油，尺寸相对较小，依靠缆绳系于船尾，需要靠船舶动力拖曳进行作业。该装置工作时干扰作业水域船舶航行和正常养殖活动，对作业海域水环境造成扰动，影响悬浮物浓度、水流状态等海洋环境，进而影响海洋生物；需要依靠船舶动力辅助作业，成本较大，海况等环境条件对能否开展作业和作业效果影响较大；受水流影响，水下作业深度难以掌控，且由于装置尺寸较小且不可模块化拓展导致扫海范围较小，在时间和空间上极易与半潜油所在时空错过；受船舶拖曳作用，吸附材料受水流长时间冲刷，附着的半潜油易脱离吸附材料，甚至变成更细小的油滴，进一步增大捕获难度。

类似渔网的半潜油捕获网，采用光滑的聚乙烯渔网线或者表面粗糙且具绒毛的聚乙烯网线织成，利用聚乙烯材料的亲油疏水特性粘附水中油滴。但是，网线较细，同油滴的接触面积较小，受水流冲刷下，粘附的油滴容易脱落或者分解为小油滴，增加捕获难度；该类装置一次成型，不能根据实际需要扩展尺寸；对半潜油的捕获能力与网眼大小成正比，网眼越小捕获能力越强，但同时也增加了水流阻力，水流对其作用力加大易导致网具漂移或者卷曲成团，减小甚至丧失捕获半潜油的功能；半潜油漂移规律尚不明确，对半潜油漂移轨迹的预测还存在较大误差，短期布设收效甚微，如果作为日常布设装备，海洋生物难以通过捕获网，影响海洋生物生存习性。

因此提供一种用于近海的，针对季节性半潜油进行围控和清除的半潜油围控清除装置是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于仿生学的倒穗式半潜油围控清除装置，包括：浮箱、浮绠、连接装置、浮球、吸附装置、配重块、锚链和铁锚；

其中，所述浮绠的两端分别与相邻两个所述浮箱的侧端连接；

若干个所述连接装置规则分布在所述浮绠上；

所述连接装置的一端与所述浮球固定连接，另一端与所述吸附装置固定连接，且所述浮球与所述浮绠固定连接；

所述配重块与所述吸附装置的末端连接；

所述锚链与所述浮箱的一端连接，且所述锚链与所述浮绠在平面内相互垂直设置；

所述铁锚与所述锚链的末端固定连接。

优选的，所述浮箱包括：箱体；

所述箱体的每个端面均设有与浮绠或锚链连接用的半圆环一。

更优选的，所述箱体内部设有定位模块；所述定位模块采集所述浮箱的定位信息，并将信息传输至移动终端；所述移动终端为电脑、手机或平板。

采用上述优选的有益效果在于：本发明定位模块待机时长不低于6个月，具有防水防尘、定位精确、可向移动端实时发送定位信息和报警信息、定位信息发送时间可预设、可自动识别定位信息是否在预设范围内、超出范围可当即持续报警、移动端可随时修改定位信息发送时间等多重功能。

优选的，所述连接装置包括：防锈马蹄锁、防锈铁链和半圆环二；

所述防锈铁链的两端均通过所述半圆环二与所述防锈马蹄锁连接；

所述浮球与所述防锈马蹄锁固定连接，所述吸附装置与另一个防锈马蹄锁固定连接。

采用上述优选的有益效果在于：本发明中连接装置为统一设计制式，可有效减小安装难度；马蹄锁可以单手扣紧，降低安装难度，一人可快速完成安装替换和拆卸；铁链连接，可以增加连接处的韧度，使整个装置在海洋作业环境中水流任何方向的冲刷力下得到缓冲，减小装置断裂、损坏概率。

优选的，所述浮绠长20m-40m，所述相邻两个浮球之间间隔2m，浮球与浮箱之间间隔1m。

采用上述优选的有益效果在于：本发明浮绠长度在设定范围内可以满足围控清除半潜油的实际空间需要。过短的话，空间范围有限，容易从边界漏出，不能形成有效围控，清除不彻底。过长的话，一方面增加浮力要求，使装置整体臃肿，且考虑浮绠韧度，过长的话，浮绠易被海流或风浪扯断。这个长度也是现在市面上易找到的浮绠长度，减低生产难度。浮绠长度在一定范围内任选，适应了实际需求。浮球间隔和浮球与浮箱间隔是适应叶片长度的，防止叶片缠绕，以免损坏装置或影响围控清除效果。

优选的，所述吸附装置包括：柔韧杆和若干个吸附叶片；

所述柔韧杆上均匀设置有若干个叶片链接环，所述吸附叶片与叶片链接环连接。

更优选的，所述柔韧杆两端分别设有半圆环三，所述柔韧杆通过半圆环三与所述连接装置中的防锈马蹄锁连接；

所述柔韧杆另一端的半圆环三与所述配重块连接；

所述柔韧杆长1m-2m，为圆柱形中空设计，所述叶片连接环同一水平面均匀设有三个；柔韧杆上不同水平面叶片连接环之间相距半个吸附叶片的长度，相邻水平面的叶片连接环相错120°。

采用上述优选的有益效果在于：本发明柔韧杆可以轻微弯曲，防止海流或风浪作用下弯折或与其他柔韧杆缠绕，造成装置损坏或影响围控清除效果，也避免了频繁的人工养护。

柔韧杆长度设计是适应叶片长度的，过短一方面增加装置组装复杂度，另一方面易造成叶片缠绕。过长设计，一方面增加海流或风浪对柔韧杆强度的要求，增加成本或实现难度，另一方面不利于满足实际要求。柔韧杆长度影响装置可以达到的吸附水深，进而影响有效吸附空间大小，整个空间大小是根据水深及日常海况条件、作业区内生产活动安全性要求等综合考量计算得到的，柔韧杆一定范围内可选长度，适应了不同成品长度的拼接需求。

叶片增加了实际有效吸附面积，是对网络结构产品的改进。

优选的，所述吸附叶片的一端设有圆孔，所述吸附叶片通过圆孔与所述叶片链接环连接。

更优选的，所述吸附叶片为椭圆形，长0.5m-1m，宽0.1-0.3m。

采用上述优选的有益效果在于：考虑装置尺寸，叶片大小的设计是对吸附面积和防缠绕的综合考量结果。通过连接环连接可实现叶片的单独快速安装，卸下和更换，方便装置组装、拆卸，并在一定程度上延长使用寿命并节约替换材料成本。叶片交错连接设计可有效避免缠绕，并增加装置实际有效吸附面积，避免吸附材料粘连导致的吸附效果减低。一定程度有效降低了日常人工维护。

优选的，所述锚链为铁链，且涂覆有船用防锈涂料，锚链长度为产品布设水域高潮位水深的2-3倍；铁锚涂覆有船用防锈涂料；配重块为铁块，涂覆有船用防锈涂料，配重块为立体三角形、正方体、长方体、球体等立体形状。

采用上述优选的有益效果在于：本发明采用的防腐设计适应了海洋特殊的环境要求。锚链和铁锚的设计一方面增加装置稳定度，不会对着海流或风浪漂离作业区，两端都有的设计也有效防止了浮绠被海流或风浪作用力扯断。此外，锚链和铁锚的设计代替打桩固定，一方面降低装置布设难度，另一方面对海底破坏程度较小，且不是永久破坏。配重块可以有效降低吸附装置(连接完成的柔韧杆组)在外力作用下漂浮、弯折、缠绕的概率，保证装置可稳定发挥效用，也不用时不时人工查看维护了。

本发明有益效果在于：本发明产品可长时间布放，持续对半潜油进行围控和清除，对油污粘附能力强，对海洋浴场等敏感资源的保护更持久、更彻底，极大降低敏感资源受半潜油季节性漂移上岸的影响。

本发明吸附装置同油污接触面积大，粘附油污量多，围控捕获效果更好；粘附力强，即使粘附的油污受水流冲刷也不易脱落或分解为小油滴脱离；对大小油滴均有效。可长期布放，跟符合半潜油特性对围控清除工作的要求，受半潜油监测、漂移预测等技术瓶颈影响小。

吸附装置和产品整体都是标准化模块设计，可随意扩展作业宽度和作业水深，满足多种清污需要和环境要求。

本发明产品为仿巨藻型海底森林的设计，双层或多层布放可加大吸附装置密度，强化对半潜油的捕获能力，但不会明显增强水流阻力，且防缠绕设计，使产品固定性和舒展性更强。类海洋生态环境的外形设计，尽可能减小了对海洋生物生活习性的影响。同时不会对作业海域造成扰动，不产生海洋垃圾等次生污染，不会影响作业附近海域正常生产活动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的倒穗式半潜油围控清除装置结构示意图；

图2附图为本发明提供的倒穗式半潜油围控清除装置中浮箱的结构示意图；

图3附图为本发明提供的倒穗式半潜油围控清除装置中连接装置的结构示意图；

图4附图为本发明提供的倒穗式半潜油围控清除装置中吸附装置的结构示意图；

图5附图为本发明提供的吸附装置中柔韧杆的结构示意图；

图6附图为本发明提供的吸附装置中吸附叶片的结构示意图；

附图中，各标号所代表的结构列表如下：1-浮箱、2-浮绠、3-连接装置、4-浮球、5-吸附装置、6-配重块、7-锚链、8-铁锚、11-箱体、12-半圆环一、13-定位模块、31-防锈马蹄锁、32-防锈铁链、33-半圆环二、51-柔韧杆、52-吸附叶片、53-叶片链接环、54-半圆环三、55-圆孔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1

一种基于仿生学的倒穗式半潜油围控清除装置，包括：浮箱1、浮绠2、连接装置3、浮球4、吸附装置5、配重块6、锚链7和铁锚8；

其中，浮绠2的两端分别与相邻两个浮箱1的侧端连接；

若干个连接装置3规则分布在浮绠2上；

连接装置3的一端与浮球4固定连接，另一端与吸附装置5固定连接，且浮球4与浮绠2固定连接；

配重块6与吸附装置5的末端连接；

锚链7与浮箱1的一端连接，且锚链7与浮绠2在平面内相互垂直设置；

铁锚8与锚链7的末端固定连接。

在一个实施例中，浮箱1包括：箱体11；

箱体11的每个端面均设有与浮绠2或锚链7连接用的半圆环一12。

在另一个实施例中，箱体11内部设有定位模块13；定位模块13采集浮箱1的定位信息，并将信息传输至移动终端；移动终端为电脑、手机或平板。

在一个实施例中，浮绠2长20m-40m，相邻两个浮球4之间间隔2m，浮球4与浮箱1间间隔1m。

在一个实施例中，连接装置3包括：防锈马蹄锁31、防锈铁链32和半圆环二33；

防锈铁链32的两端均通过半圆环二33与防锈马蹄锁31连接；

浮球4与防锈马蹄锁31固定连接，吸附装置5与另一个防锈马蹄锁31固定连接。

在一个实施例中，吸附装置5包括：柔韧杆51和若干个吸附叶片52；

柔韧杆51上均匀设置有若干个叶片链接环53，吸附叶片52与叶片链接环53连接。

在另一个实施例中，柔韧杆51两端分别设有半圆环三54，柔韧杆51通过半圆环三54与连接装置3中的防锈马蹄锁31连接；

柔韧杆51另一端的半圆环三54与配重块6连接；

柔韧杆51长1m-2m，为圆柱形中空设计，叶片连接环53同一水平面均匀设有三个；柔韧杆51上不同水平面叶片连接环53之间相距半个吸附叶片52的长度，相邻水平面的叶片连接环53相错120°。

在一个实施例中，吸附叶片52的一端设有圆孔55，吸附叶片52通过圆孔55与叶片链接53环连接。

在另一个实施例中，吸附叶片52为椭圆形，长0.5m-1m，宽0.1-0.3m。

在一个实施例中，配重块6为铁块，涂覆有船用防锈涂料，配重块6为立体三角形、正方体、长方体、球体等立体形状；

锚链7为铁链，且涂覆有船用防锈涂料，锚链7长度为产品布设水域高潮位水深的2-3倍；铁锚8涂覆有船用防锈涂料。

本发明还提供了上述装置的使用方法和使用流程：

使用方法：半潜油漂移及上岸具有季节性。敏感资源受半潜油污染一般集中于一年中的2-3个月。在敏感资源受半潜油污染时段开始前，在受保护敏感资源外围海域半潜油漂来的方向布设该产品，可双层交错布设增加半潜油捕获效果，或者多层阶梯式布设或多组布设以满足较大作业范围的需求。直到本年度敏感资源受半潜油污染时段结束后，收回。如遇极端天气，为防止产品丢失，可提前收回。

使用流程：

(1)确定需要保护的敏感资源，根据敏感资源受半潜油污染时段、半潜油漂移方向和敏感资源范围，确定产品布设区域和布设方案。

(2)根据布设方案对产品进行模块组装和分组。

(3)利用船舶将成品拖到指定海域，根据放一侧铁锚》》放下对应浮箱》》边开船边依次布放浮球及其连接的吸附装置》》放另一侧铁锚及浮箱，完成布放或者继续按上述顺序布放连接模块，或者向外间隔5-15m交错布放第二条成品。

(4)移动端控制开启定位终端，设定定位信息发送时间。定时查看定位信息，以确保产品还在布设位置。如果定位信息偏移或者收到报警信息，则在合适的出海条件下尽快根据定位信息找到并收回产品。如遇极端天气，为防止产品丢失，可提前收回。

(5)敏感资源受半潜油污染时段结束后，根据布放反向顺序收回成品，并用船舶拖回，上岸后运至特定场所进行后处理，危险废物及废水要交由有资质的单位进行处理。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种基于仿生学的倒穗式半潜油围控清除装置，其特征在于，包括：浮箱、浮绠、连接装置、浮球、吸附装置、配重块、锚链和铁锚；

其中，所述浮绠的两端分别与相邻两个所述浮箱的侧端连接；

若干个所述连接装置规则分布在所述浮绠上；

所述连接装置的一端与所述浮球固定连接，另一端与所述吸附装置固定连接，且所述浮球与所述浮绠固定连接；

所述配重块与所述吸附装置的末端连接；

所述锚链与所述浮箱的一端连接，且所述锚链与所述浮绠在平面内相互垂直设置；

所述铁锚与所述锚链的末端固定连接。

2.根据权利要求1所述一种基于仿生学的倒穗式半潜油围控清除装置，其特征在于，所述浮箱包括：箱体；

所述箱体的每个端面均设有与浮绠或锚链连接用的半圆环一。

3.根据权利要求2所述一种基于仿生学的倒穗式半潜油围控清除装置，其特征在于，所述箱体内部设有定位模块；所述定位模块采集所述浮箱的定位信息，并将信息传输至移动终端。

4.根据权利要求3所述一种基于仿生学的倒穗式半潜油围控清除装置，其特征在于，所述移动终端为电脑、手机或平板。

5.根据权利要求1所述一种基于仿生学的倒穗式半潜油围控清除装置，其特征在于，所述连接装置包括：防锈马蹄锁、防锈铁链和半圆环二；

所述防锈铁链的两端均通过所述半圆环二与所述防锈马蹄锁连接；

所述浮球与所述防锈马蹄锁固定连接，所述吸附装置与另一个防锈马蹄锁固定连接。

6.根据权利要求5所述一种基于仿生学的倒穗式半潜油围控清除装置，其特征在于，所述吸附装置包括：柔韧杆和若干个吸附叶片；

所述柔韧杆上均匀设置有若干个叶片链接环，所述吸附叶片与叶片链接环连接。

7.根据权利要求6所述一种基于仿生学的倒穗式半潜油围控清除装置，其特征在于，所述柔韧杆两端分别设有半圆环三，所述柔韧杆通过半圆环三与所述连接装置中的防锈马蹄锁连接；

所述柔韧杆另一端的半圆环三与所述配重块连接。

8.根据权利要求6所述一种基于仿生学的倒穗式半潜油围控清除装置，其特征在于，所述吸附叶片的一端设有圆孔，所述吸附叶片通过圆孔与所述叶片链接环连接。

9.根据权利要求6所述一种基于仿生学的倒穗式半潜油围控清除装置，其特征在于，所述吸附叶片为椭圆形，长0.5m-1m，宽0.1-0.3m。

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