CN112854159A - 收集水面浮油污染物无人船舶系统及收集污染物方法 - Google Patents

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CN112854159A CN202110028384.8A CN202110028384A CN112854159A CN 112854159 A CN112854159 A CN 112854159A CN 202110028384 A CN202110028384 A CN 202110028384A CN 112854159 A CN112854159 A CN 112854159A
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Abstract

本发明公开了一种收集水面浮油污染物无人船舶系统及收集污染物方法,浮油污染物收集无人船包括漂浮在水面的“人”字形赶油单元,“人”字形赶油单元包括呈人字形水平张开的第一赶水臂和第二赶水臂,第一赶水臂和第二赶水臂相互靠拢的一端均固定连接在水平的连接臂两端;第一赶水臂、第二赶水臂和连接臂均为密度小于水的材质构成;对浮油收集的过程中还实时的对已经收集的水和油进行分离,然后将已经分离的水以射流的方式射出,进而不仅起到节省储油空间的问题,喷出的射流的反作用力还起到了无人船的驱动力。

Description

收集水面浮油污染物无人船舶系统及收集污染物方法
技术领域
本发明属于无人船领域。
背景技术
传统的水面浮油污染物收集时,从收集口处下坠的除了油类污染物外,还有大量的水,进而需要收集船本身的容器体积很大。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种收集水面浮游污染物无人船舶系统。
技术方案:为实现上述目的,本发明的收集水面浮油污染物无人船舶系统,浮油污染物收集无人船包括漂浮在水面的“人”字形赶油单元,所述“人”字形赶油单元包括呈人字形水平张开的第一赶水臂和第二赶水臂,所述第一赶水臂和第二赶水臂相互靠拢的一端均固定连接在水平的连接臂两端;所述第一赶水臂、第二赶水臂和连接臂均为密度小于水的材质构成;
所述第一赶水臂与第二赶水臂之间设置有收油单元,第一赶水臂和第二赶水臂分别通过硬质的第一连接管体和硬质的第二连接管体固定连接所述收油单元,从而使所述收油单元跟随所述“人”字形赶油单元同步运动。
进一步的,还包括浸没在水液面以下的水平浮油储存筒,浮油储存筒的上方通过若干竖向的连接杆,固定连接有漂浮在水面的浮球;所述浮油储存筒的左端为封闭端壁,所述浮油储存筒的筒内活动设置有活塞,所述活塞的右侧为平衡柱腔,所述平衡柱腔的右端连通外界;所述封闭端壁与所述活塞之间形成浮油储存柱腔;
所述收油单元的出料端连接有浮油导出软管,所述浮油导出软管的另一端连接所述封闭端壁,并连通所述浮油储存柱腔;若干浮球、连接杆和浮油储存筒所构成的组合结构在浮油导出软管的牵动下跟随所述收油单元一同在水中漂浮游动。
进一步的,所述连接臂的中部、第一赶水臂的末端和第二赶水臂的末端均连接有浮子。
进一步的,所述封闭端壁上设置有连通浮油储存柱腔的抽油嘴,所述抽油嘴上设置有手动阀门;所述平衡柱腔的右端内壁设置有活塞限位内缘。
进一步的,所述收油单元包括锥状的收油漏斗,所述收油漏斗的内侧为锥状斗腔,所述收油漏斗顶端为一圈环状拦水内缘;所述斗腔的底端设置有漏液口;
所述收油漏斗的下方同轴心设置有桶体,所述收油漏斗的下方还同轴心设置有环壁,所述环壁围合在桶体的上部分的外周,所述环壁的下端的内缘与所述桶体外壁一体化密封连接,从而使环壁与桶体上部分的外壁之间形成环状接油沟;
所述环壁的上端轮廓一体化连接所述收油漏斗的下壁;所述桶体的桶内同轴心设置有柱体,所述柱体的顶端同轴心设置有尖端朝上且可旋转的圆锥体,所述柱体的顶端设置有电机安装仓,所述电机安装仓内固定安装有电机,所述电机的输出轴同轴心驱动连接所述圆锥体底部;
所述圆锥体的尖端在所述漏液口下端,从漏液口向下漏出的液体在圆锥体的引导下扩散式向下流动;所述圆锥体的下端通过密封推力轴承与所述柱体的顶端转动配合;
所述圆锥体的下端外壁呈圆周阵列分布有若干浮油离心叶片,若干所述浮油离心叶片的所在高度与所述桶体上端的桶缘所在高度等高;
所述柱体与所述桶体内壁之间形成环柱状桶腔,所述柱体的中部高度处的四周呈圆周阵列分布有若干竖向的隔板,若干隔板将环柱状桶腔的中部分隔成若干竖向的油水分离通道,若干油水分离通道中的油类物质会上浮,所述桶体内的底部为环状的无油水腔,各所述油水分离通道的下端连通所述无油水腔;
各所述隔板的上端靠近桶缘的一侧均连接有一片竖向的旋流抑止翅片,各旋流抑止翅片的上端均高出桶缘所在高度,若干旋流抑止翅片沿所述桶体上端内壁呈圆周阵列分布,呈圆周阵列分布的若干旋流抑止翅片所围合的区域为浮油旋流区,相邻旋流抑止翅片之间形成浮油溢出室,各所述浮油溢出室下端均连通一个油水分离通道的上端,各所述浮油溢出室靠近圆锥体的一端连通浮油旋流区;各浮油溢出室内漂浮的浮油在桶缘处向外溢出到环状接油沟中;所述圆锥体的回转能带动浮油离心叶片使若干旋流抑止翅片围合范围内的浮油旋流区的浮油液体跟着回转;
所述第一赶水臂和第二赶水臂背离收油单元的一侧分别固定安装有第一射流水泵和第二射流水泵,所述第一射流水泵的第一射流喷出口的喷出方向与所述第一赶水臂的长度方向垂直;所述第二射流水泵的第二射流喷出口的喷出方向与所述第二赶水臂的长度方向垂直;
还包括硬质的第一连接管体和硬质的第二连接管体,所述第一连接管体将桶体与第一射流水泵固定连接,且第一连接管体的进水端连通无油水腔,第一连接管体的出水端连通第一射流水泵的进水端;
所述第二连接管体将桶体与第二射流水泵固定连接,且第二连接管体的进水端连通无油水腔,第二连接管体的出水端连通第二射流水泵的进水端;
所述桶体内为满水时,所述收油漏斗顶端的一圈环状拦水内缘低于所述水液面以下0.5cm至1cm,且“人”字形赶油单元仍然为漂浮状态;
所述桶体内为空水时,在浮力作用下,所述收油漏斗顶端的一圈环状拦水内缘高出所述水液面。
进一步的,所述桶体的下端侧壁上还设置有进水管体,所述进水管体将无油水腔与外部连通,所述进水管体上设置有电磁阀;
进一步的,所述环壁下端固定安装有抽油泵,所述抽油泵的进油管连通所述环状接油沟的底部;所述抽油泵的液体导出端连通所述浮油导出软管的进液端;抽油泵的进油管处还设置有防止液体反流的单向阀。
进一步的,收集水面浮油污染物无人船舶系统的收集污染物方法:
初始状态:
桶体内为空水,在浮力作用下,收油漏斗顶端的一圈环状拦水内缘处于高出水液面的状态,而整个桶体仍然处于完全浸没在水中的状态,这时活塞位于水平浮油储存筒的左端,平衡柱腔全部被所在水域的水填充;
浮油污染物收集无人船整体行驶在没有浮油污染物的水液面上时,或者准备行驶到有浮油污染物的区域的过程中的操作方法:
由于这时水面上没有浮油,不需要进行浮油收集,在初始状态的基础上,打开进水管体上的电磁阀,进而使所在水域的水在水压的作用下持续涌入到无油水腔中,与此同时,启动第一射流水泵和第二射流水泵,进而使进水管体涌入到无油水腔中的水被硬质的第一连接管体和硬质的第二连接管体完全的持续抽入到第一射流水泵和第二射流水泵中,并通过第一射流喷出口和第二射流喷出口以射流的形式迅速喷出,从而达到动态平衡,所述动态平衡下,进入无油水腔中的水处于被持续抽走的状态,进而使桶体内始终处于接近空水的状态,进而在此状态下,收油漏斗顶端的一圈环状拦水内缘在浮力作用下仍然处于高出水液面的状态;与此同时第一射流喷出口和第二射流喷出口以射流的形式迅速喷出的水产生的反作用力形成了驱动漂浮在水面的“人”字形赶油单元的驱动力,进而使“人”字形赶油单元通过硬质的第一连接管体和硬质的第二连接管体带着收油单元在水面行驶,与此同时若干浮球、连接杆和浮油储存筒所构成的组合结构在浮油导出软管的牵动下跟随所述收油单元一同在水中漂浮游动;通过控制第一射流喷出口和第二射流喷出口所射出的流量差就可以控制浮油污染物收集无人船整体的转弯幅度;
浮油污染物收集无人船整体已经行驶到浮油污染物的区域时的工作方法:
这时浮油污染物收集无人船整体所在的水面上已经存在浮油,这时先暂时暂停第一射流水泵和第二射流水泵;使无油水腔中的水停止被抽走,而所在水域的水在水压的作用下仍然在通过进水管体持续涌入到无油水腔中,进而使桶体内的水逐渐累积,直至桶体内接近满水时关闭电磁阀,进而截断进水管体,此时桶体内有原来的无水变为接近满水,进而使桶体本身的重量变大,进而使整个收油单元下沉一段距离,进而使收油漏斗顶端的一圈环状拦水内缘开始低于水液面以下0.5cm至1cm,这时“人”字形赶油单元仍然为漂浮状态;由于环状拦水内缘低于水液面,收油漏斗四周的水液面处的水和浮油的混合物被聚拢下坠到收油漏斗内的锥状斗腔中,随即进入锥状斗腔中的液体持续的全部通过漏液口向下漏出,通过漏液口向下漏出的液体在圆锥体的引导下扩散式向下流动至桶体内;与此同时重新启动第一射流水泵和第二射流水泵,使第一射流喷出口和第二射流喷出口所射出的总流量与从漏液口向下漏出至桶体内的液体流量相当;进而使桶体内的水重量达到动态平衡,从漏液口向下漏出至桶体内的液体是浮油和水的混合物,由于若干竖向的隔板的阻隔,使每个油水分离通道中的液体的横向涌动被抑制,避免了油类物质在油水分离通道中发生翻滚,进而促进油类物质在油水分离通道中能稳定上浮,由于油类物质比较轻,会在在桶体内的若干油水分离通道中稳定上浮到桶缘所在高度,进而使无油水腔中的水始终为无油状态;而这时控制电机的输出轴,使若干浮油离心叶片跟着回转,进而带动若干旋流抑止翅片围合范围内的浮油旋流区的浮油跟着回转,形成离心力,若干旋流抑止翅片围合范围内的浮油旋流区的浮油液体在离心力的作用下源源不断的做离心运动到各个浮油溢出室内,浮油溢出室内的浮油不断累积,这时开始缓慢降低第一射流喷出口和第二射流喷出口以射流流量,使桶体内的液体被持续抽走的速率降低,打破原先的动态平衡,桶体内的水量由原来的动态平衡转变为缓慢的累积,从而使各浮油溢出室内的浮油逐渐的开始向在桶缘处向外溢出到环状接油沟中,由于旋流抑止翅片的存在,各浮油溢出室内是没有旋流的,进没有离心力效果从而保证了浮油溢出室内的油类物质最终是平稳溢出的,没有离心涌动的现象,避免水也跟着浮油从浮油溢出室内溢出;与此同时启动抽油泵,抽油泵源源不断的将溢出到环状接油沟中的油类物质通过浮油导出软管抽出到浮油储存柱腔内,活塞在浮油储存柱腔内的液压作用下自动向右滑动,最终浮油储存柱腔内储存的油类污染物越来越多;
与此同时第一射流喷出口和第二射流喷出口以射流的形式迅速喷出的水产生的反作用力形成了驱动漂浮在水面的“人”字形赶油单元的驱动力,进而使“人”字形赶油单元通过硬质的第一连接管体和硬质的第二连接管体带着收油单元在有浮油的水面行驶,进而对所经过的液面的水和浮油进行收集,“人”字形赶油单元在有浮油的水面行驶前进时对起到对浮油的聚拢作用,提高收油漏斗的收油效率。
有益效果:本发明的结构简单,在对浮油收集的过程中还实时的对已经收集的水和油进行分离,然后将已经分离的水以射流的方式射出,进而不仅起到节省储油空间的问题,喷出的射流的反作用力还起到了无人船的驱动力。
附图说明
附图1为本方案无人船的整体俯视图;
附图2为附图1的立体示意图;
附图3为附图1的第二立体示意图;
附图4为本装置漂浮于水中的示意图(收油漏斗顶端的一圈环状拦水内缘低于水液面以下0.5cm至1cm的示意图);
附图5为浮油储存筒结构示意图;
附图6为收油单元的剖视图;
附图7为桶体剖视图结构;
附图8为附图6的局部放大示意图;
附图9为桶体第二剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1至9所示的收集水面浮油污染物无人船舶系统,浮油污染物收集无人船包括漂浮在水面的“人”字形赶油单元200,所述“人”字形赶油单元200包括呈人字形水平张开的第一赶水臂40和第二赶水臂41,所述第一赶水臂40和第二赶水臂41相互靠拢的一端均固定连接在水平的连接臂42两端;所述第一赶水臂40、第二赶水臂41和连接臂42均为密度小于水的材质构成;
所述第一赶水臂40与第二赶水臂41之间设置有收油单元300,第一赶水臂40和第二赶水臂41分别通过硬质的第一连接管体8和硬质的第二连接管体8固定连接所述收油单元300,从而使所述收油单元300跟随所述“人”字形赶油单元200同步运动。
还包括浸没在水液面18以下的水平浮油储存筒22,浮油储存筒22的上方通过若干竖向的连接杆71,固定连接有漂浮在水面的浮球19;所述浮油储存筒22的左端为封闭端壁117,所述浮油储存筒22的筒内活动设置有活塞25,所述活塞25的右侧为平衡柱腔24,所述平衡柱腔24的右端连通外界;所述封闭端壁117与所述活塞25之间形成浮油储存柱腔26;
所述收油单元300的出料端连接有浮油导出软管27,所述浮油导出软管27的另一端连接所述封闭端壁117,并连通所述浮油储存柱腔26;若干浮球19、连接杆71和浮油储存筒22所构成的组合结构在浮油导出软管27的牵动下跟随所述收油单元300一同在水中漂浮游动。
连接臂42的中部、第一赶水臂40的末端和第二赶水臂41的末端均连接有浮子。
封闭端壁117上设置有连通浮油储存柱腔26的抽油嘴51,所述抽油嘴51上设置有手动阀门;所述平衡柱腔24的右端内壁设置有活塞限位内缘23。
所述收油单元300包括锥状的收油漏斗2,所述收油漏斗2的内侧为锥状斗腔34.1,所述收油漏斗2顶端为一圈环状拦水内缘34;所述斗腔34.1的底端设置有漏液口17;
所述收油漏斗2的下方同轴心设置有桶体7,所述收油漏斗2的下方还同轴心设置有环壁32,所述环壁32围合在桶体7的上部分的外周,所述环壁32的下端的内缘32.1与所述桶体7外壁一体化密封连接,从而使环壁32与桶体7上部分的外壁之间形成环状接油沟30;
所述环壁32的上端轮廓一体化连接所述收油漏斗2的下壁;所述桶体7的桶内同轴心设置有柱体12,所述柱体12的顶端同轴心设置有尖端朝上且可旋转的圆锥体16,所述柱体12的顶端设置有电机安装仓18,所述电机安装仓18内固定安装有电机13,所述电机13的输出轴1同轴心驱动连接所述圆锥体16底部;
所述圆锥体16的尖端在所述漏液口17下端,从漏液口17向下漏出的液体在圆锥体16的引导下扩散式向下流动;所述圆锥体16的下端通过密封推力轴承14与所述柱体12的顶端转动配合;
所述圆锥体16的下端外壁呈圆周阵列分布有若干浮油离心叶片15,若干所述浮油离心叶片15的所在高度与所述桶体7上端的桶缘5所在高度等高;
所述柱体12与所述桶体7内壁之间形成环柱状桶腔,所述柱体12的中部高度处的四周呈圆周阵列分布有若干竖向的隔板9,若干隔板9将环柱状桶腔的中部分隔成若干竖向的油水分离通道6,若干油水分离通道6中的油类物质会上浮,所述桶体7内的底部为环状的无油水腔10,各所述油水分离通道6的下端连通所述无油水腔10;
各所述隔板9的上端靠近桶缘5的一侧均连接有一片竖向的旋流抑止翅片4,各旋流抑止翅片4的上端均高出桶缘5所在高度,若干旋流抑止翅片4沿所述桶体7上端内壁呈圆周阵列分布,呈圆周阵列分布的若干旋流抑止翅片4所围合的区域为浮油旋流区,相邻旋流抑止翅片4之间形成浮油溢出室3,各所述浮油溢出室3下端均连通一个油水分离通道6的上端,各所述浮油溢出室3靠近圆锥体16的一端连通浮油旋流区;各浮油溢出室3内漂浮的浮油在桶缘5处向外溢出到环状接油沟30中;所述圆锥体16的回转能带动浮油离心叶片15使若干旋流抑止翅片4围合范围内的浮油旋流区的浮油液体跟着回转;
所述第一赶水臂40和第二赶水臂41背离收油单元300的一侧分别固定安装有第一射流水泵52和第二射流水泵51,所述第一射流水泵52的第一射流喷出口54的喷出方向与所述第一赶水臂40的长度方向垂直;所述第二射流水泵51的第二射流喷出口53的喷出方向与所述第二赶水臂41的长度方向垂直;
还包括硬质的第一连接管体8和硬质的第二连接管体8,所述第一连接管体8将桶体7与第一射流水泵52固定连接,且第一连接管体8的进水端连通无油水腔10,第一连接管体8的出水端连通第一射流水泵52的进水端;
所述第二连接管体11将桶体7与第二射流水泵51固定连接,且第二连接管体11的进水端连通无油水腔10,第二连接管体11的出水端连通第二射流水泵51的进水端;
所述桶体7内为满水时,所述收油漏斗2顶端的一圈环状拦水内缘34低于所述水液面18以下0.5cm至1cm,且“人”字形赶油单元200仍然为漂浮状态;
所述桶体7内为空水时,在浮力作用下,所述收油漏斗2顶端的一圈环状拦水内缘34高出所述水液面18。
桶体7的下端侧壁上还设置有进水管体36,所述进水管体36将无油水腔10与外部连通,所述进水管体36上设置有电磁阀37;
环壁32下端固定安装有抽油泵28,所述抽油泵28的进油管28.1连通所述环状接油沟30的底部;所述抽油泵28的液体导出端连通所述浮油导出软管27的进液端;抽油泵28的进油管28.1处还设置有防止液体反流的单向阀29。
收集水面浮游污染物无人船舶系统的浮油收集方法:
初始状态:
桶体7内为空水,在浮力作用下,收油漏斗2顶端的一圈环状拦水内缘34处于高出水液面18的状态,而整个桶体7仍然处于完全浸没在水中的状态,这时活塞25位于水平浮油储存筒22的左端,平衡柱腔24全部被所在水域的水填充;
浮油污染物收集无人船整体行驶在没有浮油污染物的水液面18上时,或者准备行驶到有浮油污染物的区域的过程中的操作方法:
由于这时水面上没有浮油,不需要进行浮油收集,在初始状态的基础上,打开进水管体36上的电磁阀37,进而使所在水域的水在水压的作用下持续涌入到无油水腔10中,与此同时,启动第一射流水泵52和第二射流水泵51,进而使进水管体36涌入到无油水腔10中的水被硬质的第一连接管体8和硬质的第二连接管体8完全的持续抽入到第一射流水泵52和第二射流水泵51中,并通过第一射流喷出口54和第二射流喷出口53以射流的形式迅速喷出,从而达到动态平衡,所述动态平衡下,进入无油水腔10中的水处于被持续抽走的状态,进而使桶体7内始终处于接近空水的状态,进而在此状态下,收油漏斗2顶端的一圈环状拦水内缘34在浮力作用下仍然处于高出水液面18的状态;与此同时第一射流喷出口54和第二射流喷出口53以射流的形式迅速喷出的水产生的反作用力形成了驱动漂浮在水面的“人”字形赶油单元200的驱动力,进而使“人”字形赶油单元200通过硬质的第一连接管体8和硬质的第二连接管体8带着收油单元300在水面行驶,与此同时若干浮球19、连接杆71和浮油储存筒22所构成的组合结构在浮油导出软管27的牵动下跟随所述收油单元300一同在水中漂浮游动;通过控制第一射流喷出口54和第二射流喷出口53所射出的流量差就可以控制浮油污染物收集无人船整体的转弯幅度;
浮油污染物收集无人船整体已经行驶到浮油污染物的区域时的工作方法:
这时浮油污染物收集无人船整体所在的水面上已经存在浮油,这时先暂时暂停第一射流水泵52和第二射流水泵51;使无油水腔10中的水停止被抽走,而所在水域的水在水压的作用下仍然在通过进水管体36持续涌入到无油水腔10中,进而使桶体7内的水逐渐累积,直至桶体7内接近满水时关闭电磁阀37,进而截断进水管体36,此时桶体7内有原来的无水变为接近满水,进而使桶体7本身的重量变大,进而使整个收油单元300下沉一段距离,进而使收油漏斗2顶端的一圈环状拦水内缘34开始低于水液面18以下0.5cm至1cm,这时“人”字形赶油单元200仍然为漂浮状态;由于环状拦水内缘34低于水液面18,收油漏斗2四周的水液面处的水和浮油的混合物被聚拢下坠到收油漏斗2内的锥状斗腔34.1中,随即进入锥状斗腔34.1中的液体持续的全部通过漏液口17向下漏出,通过漏液口17向下漏出的液体在圆锥体16的引导下扩散式向下流动至桶体7内;与此同时重新启动第一射流水泵52和第二射流水泵51,使第一射流喷出口54和第二射流喷出口53所射出的总流量与从漏液口17向下漏出至桶体7内的液体流量相当;进而使桶体7内的水重量达到动态平衡,从漏液口17向下漏出至桶体7内的液体是浮油和水的混合物,由于若干竖向的隔板9的阻隔,使每个油水分离通道6中的液体的横向涌动被抑制,避免了油类物质在油水分离通道6中发生翻滚,进而促进油类物质在油水分离通道6中能稳定上浮,由于油类物质比较轻,会在在桶体7内的若干油水分离通道6中稳定上浮到桶缘5所在高度,进而使无油水腔10中的水始终为无油状态;而这时控制电机13的输出轴1,使若干浮油离心叶片15跟着回转,进而带动若干旋流抑止翅片4围合范围内的浮油旋流区的浮油跟着回转,形成离心力,若干旋流抑止翅片4围合范围内的浮油旋流区的浮油液体在离心力的作用下源源不断的做离心运动到各个浮油溢出室3内,浮油溢出室3内的浮油不断累积,这时开始缓慢降低第一射流喷出口54和第二射流喷出口53以射流流量,使桶体7内的液体被持续抽走的速率降低,打破原先的动态平衡,桶体7内的水量由原来的动态平衡转变为缓慢的累积,从而使各浮油溢出室3内的浮油逐渐的开始向在桶缘5处向外溢出到环状接油沟30中,由于旋流抑止翅片4的存在,各浮油溢出室3内是没有旋流的,进没有离心力效果从而保证了浮油溢出室3内的油类物质最终是平稳溢出的,没有离心涌动的现象,避免水也跟着浮油从浮油溢出室3内溢出;与此同时启动抽油泵28,抽油泵28源源不断的将溢出到环状接油沟30中的油类物质通过浮油导出软管27抽出到浮油储存柱腔26内,活塞25在浮油储存柱腔26内的液压作用下自动向右滑动,最终浮油储存柱腔26内储存的油类污染物越来越多;
与此同时第一射流喷出口54和第二射流喷出口53以射流的形式迅速喷出的水产生的反作用力形成了驱动漂浮在水面的“人”字形赶油单元200的驱动力,进而使“人”字形赶油单元200通过硬质的第一连接管体8和硬质的第二连接管体8带着收油单元300在有浮油的水面行驶,进而对所经过的液面的水和浮油进行收集,“人”字形赶油单元200在有浮油的水面行驶前进时对起到对浮油的聚拢作用,提高收油漏斗2的收油效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.收集水面浮油污染物无人船舶系统,其特征在于:浮油污染物收集无人船包括漂浮在水面的“人”字形赶油单元(200),所述“人”字形赶油单元(200)包括呈人字形水平张开的第一赶水臂(40)和第二赶水臂(41),所述第一赶水臂(40)和第二赶水臂(41)相互靠拢的一端均固定连接在水平的连接臂(42)两端;所述第一赶水臂(40)、第二赶水臂(41)和连接臂(42)均为密度小于水的材质构成;
所述第一赶水臂(40)与第二赶水臂(41)之间设置有收油单元(300),第一赶水臂(40)和第二赶水臂(41)分别通过硬质的第一连接管体(8)和硬质的第二连接管体(8)固定连接所述收油单元(300),从而使所述收油单元(300)跟随所述“人”字形赶油单元(200)同步运动。
2.根据权利要求1所述的收集水面浮油污染物无人船舶系统,其特征在于:还包括浸没在水液面(18)以下的水平浮油储存筒(22),浮油储存筒(22)的上方通过若干竖向的连接杆(71),固定连接有漂浮在水面的浮球(19);所述浮油储存筒(22)的左端为封闭端壁(117),所述浮油储存筒(22)的筒内活动设置有活塞(25),所述活塞(25)的右侧为平衡柱腔(24),所述平衡柱腔(24)的右端连通外界;所述封闭端壁(117)与所述活塞(25)之间形成浮油储存柱腔(26);
所述收油单元(300)的出料端连接有浮油导出软管(27),所述浮油导出软管(27)的另一端连接所述封闭端壁(117),并连通所述浮油储存柱腔(26);若干浮球(19)、连接杆(71)和浮油储存筒(22)所构成的组合结构在浮油导出软管(27)的牵动下跟随所述收油单元(300)一同在水中漂浮游动。
3.根据权利要求2所述的收集水面浮油污染物无人船舶系统,其特征在于:所述连接臂(42)的中部、第一赶水臂(40)的末端和第二赶水臂(41)的末端均连接有浮子。
4.根据权利要求3所述的收集水面浮油污染物无人船舶系统,其特征在于:所述封闭端壁(117)上设置有连通浮油储存柱腔(26)的抽油嘴(51),所述抽油嘴(51)上设置有手动阀门;所述平衡柱腔(24)的右端内壁设置有活塞限位内缘(23)。
5.根据权利要求2所述的收集水面浮油污染物无人船舶系统,其特征在于:所述收油单元(300)包括锥状的收油漏斗(2),所述收油漏斗(2)的内侧为锥状斗腔(34.1),所述收油漏斗(2)顶端为一圈环状拦水内缘(34);所述斗腔(34.1)的底端设置有漏液口(17);
所述收油漏斗(2)的下方同轴心设置有桶体(7),所述收油漏斗(2)的下方还同轴心设置有环壁(32),所述环壁(32)围合在桶体(7)的上部分的外周,所述环壁(32)的下端的内缘(32.1)与所述桶体(7)外壁一体化密封连接,从而使环壁(32)与桶体(7)上部分的外壁之间形成环状接油沟(30);
所述环壁(32)的上端轮廓一体化连接所述收油漏斗(2)的下壁;所述桶体(7)的桶内同轴心设置有柱体(12),所述柱体(12)的顶端同轴心设置有尖端朝上且可旋转的圆锥体(16),所述柱体(12)的顶端设置有电机安装仓(18),所述电机安装仓(18)内固定安装有电机(13),所述电机(13)的输出轴(1)同轴心驱动连接所述圆锥体(16)底部;
所述圆锥体(16)的尖端在所述漏液口(17)下端,从漏液口(17)向下漏出的液体在圆锥体(16)的引导下扩散式向下流动;所述圆锥体(16)的下端通过密封推力轴承(14)与所述柱体(12)的顶端转动配合;
所述圆锥体(16)的下端外壁呈圆周阵列分布有若干浮油离心叶片(15),若干所述浮油离心叶片(15)的所在高度与所述桶体(7)上端的桶缘(5)所在高度等高;
所述柱体(12)与所述桶体(7)内壁之间形成环柱状桶腔,所述柱体(12)的中部高度处的四周呈圆周阵列分布有若干竖向的隔板(9),若干隔板(9)将环柱状桶腔的中部分隔成若干竖向的油水分离通道(6),若干油水分离通道(6)中的油类物质会上浮,所述桶体(7)内的底部为环状的无油水腔(10),各所述油水分离通道(6)的下端连通所述无油水腔(10);
各所述隔板(9)的上端靠近桶缘(5)的一侧均连接有一片竖向的旋流抑止翅片(4),各旋流抑止翅片(4)的上端均高出桶缘(5)所在高度,若干旋流抑止翅片(4)沿所述桶体(7)上端内壁呈圆周阵列分布,呈圆周阵列分布的若干旋流抑止翅片(4)所围合的区域为浮油旋流区,相邻旋流抑止翅片(4)之间形成浮油溢出室(3),各所述浮油溢出室(3)下端均连通一个油水分离通道(6)的上端,各所述浮油溢出室(3)靠近圆锥体(16)的一端连通浮油旋流区;各浮油溢出室(3)内漂浮的浮油在桶缘(5)处向外溢出到环状接油沟(30)中;所述圆锥体(16)的回转能带动浮油离心叶片(15)使若干旋流抑止翅片(4)围合范围内的浮油旋流区的浮油液体跟着回转;
所述第一赶水臂(40)和第二赶水臂(41)背离收油单元(300)的一侧分别固定安装有第一射流水泵(52)和第二射流水泵(51),所述第一射流水泵(52)的第一射流喷出口(54)的喷出方向与所述第一赶水臂(40)的长度方向垂直;所述第二射流水泵(51)的第二射流喷出口(53)的喷出方向与所述第二赶水臂(41)的长度方向垂直;
还包括硬质的第一连接管体(8)和硬质的第二连接管体(8),所述第一连接管体(8)将桶体(7)与第一射流水泵(52)固定连接,且第一连接管体(8)的进水端连通无油水腔(10),第一连接管体(8)的出水端连通第一射流水泵(52)的进水端;
所述第二连接管体(11)将桶体(7)与第二射流水泵(51)固定连接,且第二连接管体(11)的进水端连通无油水腔(10),第二连接管体(11)的出水端连通第二射流水泵(51)的进水端;
所述桶体(7)内为满水时,所述收油漏斗(2)顶端的一圈环状拦水内缘(34)低于所述水液面(18)以下0.5cm至1cm,且“人”字形赶油单元(200)仍然为漂浮状态;
所述桶体(7)内为空水时,在浮力作用下,所述收油漏斗(2)顶端的一圈环状拦水内缘(34)高出所述水液面(18)。
6.根据权利要求2所述的收集水面浮油污染物无人船舶系统,其特征在于:所述桶体(7)的下端侧壁上还设置有进水管体(36),所述进水管体(36)将无油水腔(10)与外部连通,所述进水管体(36)上设置有电磁阀(37);
7.根据权利要求6所述的收集水面浮油污染物无人船舶系统,其特征在于:所述环壁(32)下端固定安装有抽油泵(28),所述抽油泵(28)的进油管(28.1)连通所述环状接油沟(30)的底部;所述抽油泵(28)的液体导出端连通所述浮油导出软管(27)的进液端;抽油泵(28)的进油管(28.1)处还设置有防止液体反流的单向阀(29)。
8.根据权利要求7所述的收集水面浮油污染物无人船舶系统的浮油收集方法,其特征在于:
初始状态:
桶体(7)内为空水,在浮力作用下,收油漏斗(2)顶端的一圈环状拦水内缘(34)处于高出水液面(18)的状态,而整个桶体(7)仍然处于完全浸没在水中的状态,这时活塞(25)位于水平浮油储存筒(22)的左端,平衡柱腔(24)全部被所在水域的水填充;
浮油污染物收集无人船整体行驶在没有浮油污染物的水液面(18)上时,或者准备行驶到有浮油污染物的区域的过程中的操作方法:
由于这时水面上没有浮油,不需要进行浮油收集,在初始状态的基础上,打开进水管体(36)上的电磁阀(37),进而使所在水域的水在水压的作用下持续涌入到无油水腔(10)中,与此同时,启动第一射流水泵(52)和第二射流水泵(51),进而使进水管体(36)涌入到无油水腔(10)中的水被硬质的第一连接管体(8)和硬质的第二连接管体(8)完全的持续抽入到第一射流水泵(52)和第二射流水泵(51)中,并通过第一射流喷出口(54)和第二射流喷出口(53)以射流的形式迅速喷出,从而达到动态平衡,所述动态平衡下,进入无油水腔(10)中的水处于被持续抽走的状态,进而使桶体(7)内始终处于接近空水的状态,进而在此状态下,收油漏斗(2)顶端的一圈环状拦水内缘(34)在浮力作用下仍然处于高出水液面(18)的状态;与此同时第一射流喷出口(54)和第二射流喷出口(53)以射流的形式迅速喷出的水产生的反作用力形成了驱动漂浮在水面的“人”字形赶油单元(200)的驱动力,进而使“人”字形赶油单元(200)通过硬质的第一连接管体(8)和硬质的第二连接管体(8)带着收油单元(300)在水面行驶,与此同时若干浮球(19)、连接杆(71)和浮油储存筒(22)所构成的组合结构在浮油导出软管(27)的牵动下跟随所述收油单元(300)一同在水中漂浮游动;通过控制第一射流喷出口(54)和第二射流喷出口(53)所射出的流量差就可以控制浮油污染物收集无人船整体的转弯幅度;
浮油污染物收集无人船整体已经行驶到浮油污染物的区域时的工作方法:
这时浮油污染物收集无人船整体所在的水面上已经存在浮油,这时先暂时暂停第一射流水泵(52)和第二射流水泵(51);使无油水腔(10)中的水停止被抽走,而所在水域的水在水压的作用下仍然在通过进水管体(36)持续涌入到无油水腔(10)中,进而使桶体(7)内的水逐渐累积,直至桶体(7)内接近满水时关闭电磁阀(37),进而截断进水管体(36),此时桶体(7)内有原来的无水变为接近满水,进而使桶体(7)本身的重量变大,进而使整个收油单元(300)下沉一段距离,进而使收油漏斗(2)顶端的一圈环状拦水内缘(34)开始低于水液面(18)以下0.5cm至1cm,这时“人”字形赶油单元(200)仍然为漂浮状态;由于环状拦水内缘(34)低于水液面(18),收油漏斗(2)四周的水液面处的水和浮油的混合物被聚拢下坠到收油漏斗(2)内的锥状斗腔(34.1)中,随即进入锥状斗腔(34.1)中的液体持续的全部通过漏液口(17)向下漏出,通过漏液口(17)向下漏出的液体在圆锥体(16)的引导下扩散式向下流动至桶体(7)内;与此同时重新启动第一射流水泵(52)和第二射流水泵(51),使第一射流喷出口(54)和第二射流喷出口(53)所射出的总流量与从漏液口(17)向下漏出至桶体(7)内的液体流量相当;进而使桶体(7)内的水重量达到动态平衡,从漏液口(17)向下漏出至桶体(7)内的液体是浮油和水的混合物,由于若干竖向的隔板(9)的阻隔,使每个油水分离通道(6)中的液体的横向涌动被抑制,避免了油类物质在油水分离通道(6)中发生翻滚,进而促进油类物质在油水分离通道(6)中能稳定上浮,由于油类物质比较轻,会在在桶体(7)内的若干油水分离通道(6)中稳定上浮到桶缘(5)所在高度,进而使无油水腔(10)中的水始终为无油状态;而这时控制电机(13)的输出轴(1),使若干浮油离心叶片(15)跟着回转,进而带动若干旋流抑止翅片(4)围合范围内的浮油旋流区的浮油跟着回转,形成离心力,若干旋流抑止翅片(4)围合范围内的浮油旋流区的浮油液体在离心力的作用下源源不断的做离心运动到各个浮油溢出室(3)内,浮油溢出室(3)内的浮油不断累积,这时开始缓慢降低第一射流喷出口(54)和第二射流喷出口(53)以射流流量,使桶体(7)内的液体被持续抽走的速率降低,打破原先的动态平衡,桶体(7)内的水量由原来的动态平衡转变为缓慢的累积,从而使各浮油溢出室(3)内的浮油逐渐的开始向在桶缘(5)处向外溢出到环状接油沟(30)中,由于旋流抑止翅片(4)的存在,各浮油溢出室(3)内是没有旋流的,进没有离心力效果从而保证了浮油溢出室(3)内的油类物质最终是平稳溢出的,没有离心涌动的现象,避免水也跟着浮油从浮油溢出室(3)内溢出;与此同时启动抽油泵(28),抽油泵(28)源源不断的将溢出到环状接油沟(30)中的油类物质通过浮油导出软管(27)抽出到浮油储存柱腔(26)内,活塞(25)在浮油储存柱腔(26)内的液压作用下自动向右滑动,最终浮油储存柱腔(26)内储存的油类污染物越来越多;
与此同时第一射流喷出口(54)和第二射流喷出口(53)以射流的形式迅速喷出的水产生的反作用力形成了驱动漂浮在水面的“人”字形赶油单元(200)的驱动力,进而使“人”字形赶油单元(200)通过硬质的第一连接管体(8)和硬质的第二连接管体(8)带着收油单元(300)在有浮油的水面行驶,进而对所经过的液面的水和浮油进行收集,“人”字形赶油单元(200)在有浮油的水面行驶前进时对起到对浮油的聚拢作用,提高收油漏斗(2)的收油效率。
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