CN113062403B - 一种海上漂浮式雨水收集存储装置 - Google Patents

Abstract

一种海上漂浮式雨水收集存储装置，包括球形储罐，球形储罐的顶部开设进水口并沿进水口周向内壁铰装连接有多片向上延伸的雨水收集叶，球形储罐外周中部环向固装有浮管，环形储罐的外周上部安装有外设单元，环形储罐内部分隔为由下至上依次设置的弃流室、储水室以及连通进水口的收集室，储水室的底部调节连通弃流室，储水室下部的环向内壁上设有多个扰流单元，储水室的中部固装有过滤单元；过滤单元的进水端连通收集室，过滤单元的排水端连通储水室；弃流室、储水室及收集室分别连通有通向球形储罐外部的排水管。该雨水收集存储装置能够灵活布排并漂浮在海上，并保证在海面风浪冲击下的漂浮姿态，可满足偏远海岛收集、存储淡水的需求。

Description

一种海上漂浮式雨水收集存储装置

技术领域

本发明涉及雨水收集技术领域，尤其涉及一种海上漂浮式雨水收集存储装置。

背景技术

淡水资源是局限海岛战略开发的重要因素之一，获取可持续的淡水资源供应成为海岛建设开发的前提条件。一直以来，海岛淡水资源获取方式主要依靠陆域淡水资源搬运、海水淡化、海岛地下水开发三种方式，但这三种方式不约而同存在缺陷，首先陆域淡水资源搬运并不适合偏远海岛，管道铺设、船舶运输成本较高且无法满足紧急需求；其次，海水淡化成本过高，且经研究证明，长期饮用淡化海水对人体健康不利；地下水的开发容易造成海岛地质破坏，且不具备可持续性。同时上述方式不可避免地需要进行储水设施建设，这势必会占用稀缺的岛屿土地资源。综上，目前解决海岛淡水资源的技术方式在经济性、实用性方面亟需提高。

雨水收集与利用是获取淡水资源的有效手段，现有的雨水收集利用、存储技术主要适用于城市等陆域领域，相关设施往往需要占据较大的空间，无法适用于岛屿复杂的地形；且存储的水资源无法长期保存，相关设施强度也无法抵御海上恶劣的气候条件，同时，相对固定的基础设施灵活性较差，无法满足动态发展的海岛规划。

通过公开专利检索，发现以下对比文件：

CN201710858690.8-公开了一种漂浮式水上雨水收集装置，包括：支撑体，为首尾相接的环形或多边形结构；雨水收集腔，位于支撑体的下方，且与支撑体相连；支撑网，位于雨水收集腔的上方，且与支撑体相连；吸水层，放置在支撑网上；输水管，与雨水收集腔相连。该发明提供的漂浮式水上雨水收集装置，结构简单，能有效收集雨水，可以用于远洋船只、海上工作浮管、人工岛屿等远离大陆的生活场所的淡水资源获取，改善上述区域的生活条件。

经分析，上述公开专利中的水收集装置与本申请在结构及功能上均存在较大差异，因此不影响本申请的新颖性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种海上漂浮式雨水收集存储装置，该雨水收集存储装置能够漂浮在海上，且灵活布排，相对简单的构造能够实现批量化生产应用，并保证在海面风浪冲击下的漂浮姿态，可满足偏远海岛收集、存储淡水的需求。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种海上漂浮式雨水收集存储装置，包括球形储罐，该球形储罐的顶部开设进水口并沿进水口周向内壁铰装连接有多片向上延伸的雨水收集叶，球形储罐外周中部环向固装有浮管，环形储罐的外周上部安装有外设单元，且环形储罐内部分隔为由下至上依次设置的弃流室、储水室以及连通进水口的收集室，其中储水室的底部调节连通弃流室，储水室下部的环向内壁上设有多个扰流单元，且储水室的中部固装有过滤单元；过滤单元的进水端连通收集室，过滤单元的排水端连通储水室；弃流室、储水室及收集室分别连通有通向球形储罐外部的排水管。

而且，过滤单元包括垂向处理室及多个横向处理室，其中垂向处理室的进水端向上穿透并固接在收集室的底板中部，且垂向处理室的底部沿球形储罐的水平径向固装并连通多个横向处理室；垂向处理室及多个横向处理室内部均沿进水端向排水端依次密封插接有麦饭石滤网、石英砂滤网及活性炭滤网，且垂向处理室的上部安装有电控阀门，垂向处理室的下部安装有电导开关；横向处理室的排水端分别与储水室的内壁固定连接，且横向处理室与储水室内壁的连接处开设有泄流口。

而且，横向处理室的底板高度沿进水端向出水端方向逐渐降低，且横向处理室内部的麦饭石滤网、石英砂滤网及活性炭滤网的底部均固装有粗粒收集板；粗粒收集板的底面密封贴合在横向处理室底板的倾斜面上，该粗粒收集板均朝向麦饭石滤网、石英砂滤网及活性炭滤网的进水一侧延伸。

而且，扰流单元包括流体动力室及橡胶螺旋桨，其中流体动力室沿水平方向密封固装在储水室的下部内壁上，且流体动力室的外部侧壁上转动连接有向储水室弧面内壁的切向方向扰动水流的橡胶螺旋桨。

而且，外设单元包括太阳能板、舷梯、水密舱门及多道平行设置的环绕走廊，其中太阳能板及舷梯均固装在球形储罐的外壁上，水密舱门密封并铰装连接在球形储罐的储水室侧壁上；环形走廊环向固装于球形储罐的外周中部及外周上部，并由舷梯连接多道环形走廊，其中位于球形储罐中部的环形走廊外周环向固装浮管；浮管的外周环向粘接有橡胶防撞环，且浮管的外周固装有多个迁移拉环。

而且，收集室的底板为中部向上突出而外周向下弯折的弧形板，该底板的最高位固定穿透垂向处理室的进水端。

而且，排水管包括储水管以及在排水端设有电控阀的溢流管和弃流管，其中溢流管的进水端连通收集室的最低位；储水管的进水端连通储水室的下部，该储水管的排水端固装有排水泵；弃流管的进水端连通弃流室的底部。

而且，弃流室的顶板上开设有连通储水室的弃流孔，且弃流室内固装有调节封堵弃流孔的电动开关。

而且，收集室顶部的进水口处固装有多个为雨水收集叶提供旋转动力的电机；电机、电控阀门、电控阀、排水泵、电动开关及带动橡胶螺旋桨旋转的流体动力室分别由太阳能板提供电能。

本发明的优点和技术效果是：

本发明的一种海上漂浮式雨水收集存储装置，该雨水收集存储装置能够漂浮在海上，通过迁移拉环可以实现本装置的灵活布排，相对简单的构造能够实现批量化生产应用，满足偏远海岛收集、存储淡水的需求；太阳能板能够实现清洁能源利用，满足本装置的基本用电需求；并且本装置采用可旋转的雨水收集叶，能够实现对雨水收集面积的控制，用以控制单位时间内的集水量；通过电导开关与电控阀门的配合可以实现在满载情况下垂向处理室的封闭，加上溢流管的配合，及时排除多余水体；垂向处理室及横向处理室内的多层次过滤网能够实现多层过滤沉降，有效针对雨水中不同颗粒度大小的杂质，可拆卸过滤网的设计能够实现过滤网材料的定时更换与清洁，避免垂向处理室及横向处理室的堵塞；横向处理室能实现对粗过滤水体的再净化，进一步提升流入储水室水体的质量；泄流口的布设能使收集到的水体较均匀的流入储水室，避免静态液面的急剧变化；液体动力室产生的动力能够实现储水室中水体的自旋转，能够延长水体的保存时间。

附图说明

图1为本发明的半剖视图；

图2为本发明过滤单元的剖视图；

图3为本发明过滤单元的俯视图；

图4为本发明的进水口处的局部发大图；

图中：1-雨水收集叶；2-进水口；3-收集室；4-电控阀门；5-垂向处理室；6-电导开关；7-溢流管；8-电控阀；9-横向处理室；10-环绕走廊；11-迁移拉环；12-橡胶防撞环；13-浮管；14-泄流口；15-流体动力室；16-排水泵；17-橡胶螺旋桨；18-储水管；19-储水室；20-弃流室；21-弃流孔；22-弃流管；23-水密舱门；24-太阳能板；25-舷梯；26-活性炭滤网；27-石英砂滤网；28-麦饭石滤网；29-粗粒收集板；30-球形储罐；31-海锚；32-排气口；33-凹面封板；34-进水管；35-进水阀门。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本发明的保护范围。

一种海上漂浮式雨水收集存储装置，包括球形储罐30，该球形储罐的顶部开设进水口2并沿进水口周向内壁铰装连接有多片向上延伸的雨水收集叶1，球形储罐外周中部环向固装有浮管13，环形储罐的外周上部安装有外设单元，且环形储罐内部分隔为由下至上依次设置的弃流室20、储水室19以及连通进水口的收集室3，其中储水室的底部调节连通弃流室，储水室下部的环向内壁上设有多个扰流单元，且储水室的中部固装有过滤单元；过滤单元的进水端连通收集室，过滤单元的排水端连通储水室；弃流室、储水室及收集室分别连通有通向球形储罐外部的排水管。

而且，过滤单元包括垂向处理室5及多个横向处理室9，其中垂向处理室的进水端向上穿透并固接在收集室的底板中部，且垂向处理室的底部沿球形储罐的水平径向固装并连通多个横向处理室；垂向处理室及多个横向处理室内部均沿进水端向排水端依次密封插接有麦饭石滤网28、石英砂滤网27及活性炭滤网26，且垂向处理室的上部安装有电控阀门4，垂向处理室的下部安装有电导开关6；横向处理室的排水端分别与储水室的内壁固定连接，且横向处理室与储水室内壁的连接处开设有泄流口14。

而且，横向处理室的底板高度沿进水端向出水端方向逐渐降低，且横向处理室内部的麦饭石滤网、石英砂滤网及活性炭滤网的底部均固装有粗粒收集板29；粗粒收集板的底面密封贴合在横向处理室底板的倾斜面上，该粗粒收集板均朝向麦饭石滤网、石英砂滤网及活性炭滤网的进水一侧延伸。

而且，扰流单元包括流体动力室15及橡胶螺旋桨17，其中流体动力室沿水平方向密封固装在储水室的下部内壁上，且流体动力室的外部侧壁上转动连接有向储水室弧面内壁的切向方向扰动水流的橡胶螺旋桨。

而且，外设单元包括太阳能板24、舷梯25、水密舱门23及多道平行设置的环绕走廊10，其中太阳能板及舷梯均固装在球形储罐的外壁上，水密舱门密封并铰装连接在球形储罐的储水室侧壁上；环形走廊环向固装于球形储罐的外周中部及外周上部，并由舷梯连接多道环形走廊，其中位于球形储罐中部的环形走廊外周环向固装浮管；浮管的外周环向粘接有橡胶防撞环12，且浮管的外周固装有多个迁移拉环11。

而且，收集室的底板为中部向上突出而外周向下弯折的弧形板，该底板的最高位固定穿透垂向处理室的进水端。

而且，排水管包括储水管18以及在排水端设有电控阀8的溢流管7和弃流管22，其中溢流管的进水端连通收集室的最低位；储水管的进水端连通储水室的下部，该储水管的排水端固装有排水泵16；弃流管的进水端连通弃流室的底部。

而且，弃流室的顶板上开设有连通储水室的弃流孔21，且弃流室内固装有调节封堵弃流孔的电动开关。

而且，收集室顶部的进水口处固装有多个为雨水收集叶提供旋转动力的电机；电机、电控阀门、电控阀、排水泵、电动开关及带动橡胶螺旋桨旋转的流体动力室分别由太阳能板提供电能。

另外，本发明优选的，流体动力室内固装有为橡胶螺旋桨提供旋转动力的螺旋桨电机，该螺旋桨电机采用现有技术中的成熟产品。

另外，本发明优选的，电机、电控阀门、电控阀、排水泵、电动开关及带动橡胶螺旋桨旋转的流体动力室均采用现有技术中的成熟产品，其由太阳能板供电的电连接方式均采用现有技术中的成熟技术手段。

另外，本发明优选的，进水口处固装有粗滤网，该进水口包括凹面封板33、进水管34及进水阀门35，其中凹面封板的外周与球形储罐顶面的圆形切口密封固装，凹面封板的中部向下凹陷，且凹面封板的中心位置固装连通收集室的进水管，该进水管上设置进水阀门。

另外，本发明优选的，泄流口上方的横向处理室上开设有排气口32，以便电控阀门开启时，收集室的水体更好流入垂向处理室。

另外，本发明优选的，麦饭石滤网、石英砂滤网及活性炭滤网与垂向处理室及横向处理室的可拆卸的密封插接方式均采用现有技术中的成熟技术手段。

最后，本发明优选的，球形储罐的具体球形扁率待定，依据建造规模，符合稳性要求。

为更清楚的说明本发明的具体使用方式，下面提供一种实例：

本发明的一种海上漂浮式雨水收集存储装置，整体为球体结构，外表面设双层环绕走廊，球形储罐的上外表面设有太阳能板及出入储水室的水密舱门，本装置包括带有雨水收集装置的收集室、带有过滤单元及扰流单元的储水室、底层的弃流室，以及固装在球形储罐外部的海锚31，其中雨水收集装置位于本装置顶端，由多片对称分布的可旋转雨水收集叶组成，能够达到控制收集面积以控制单位时间集水量的目的，垂向处理室与雨水收集叶底端承接，伸入收集室当中，收集室的底板高度由中心向外围降低，溢流管位于收集室侧壁底端，有利于在满载的情况下及时排除多余积压水体，该收集室用于静置水体，沉降杂质，杂质可由溢流管随废弃水体一并排出；垂向处理室顶部为口径较小的圆管，中底部为口径较大的方管，垂向处理室顶部设有电控阀门，垂向处理室底部设有电导开关，与前述电控阀门电连接，实现水位满载时封闭垂向处理室，并且除了由电导开关触发外(储水室满溢时封闭电控阀门，隔绝收集室中水体进入垂向处理室)，还可由人为开启电控阀门，可将收集室静置后的水体主动导入垂向处理室；过滤单元的垂向处理室与收集室相连，由垂向、横向处理室构成，垂向、横向处理室内腔设有多层可拆卸的过滤网，过滤网由上至下，由里及外依次为麦饭石、石英砂、活性炭材质，能够实现多层过滤沉降，有效针对雨水中不同颗粒度大小的杂质，横向处理室底部为中心高，四周低的结构，有利于水体导流，横向处理室能实现对粗过滤水体的再净化，进一步提升流入储水室水体的质量，粗粒收集板为横向处理室内的多层过滤网底端设置的一定厚度的密封垫，能够收集雨水当中的杂质，泄流口位于横向过滤室的最外围，且与储水室相通，能够使得过滤单元内的水体较均匀的流入储水室，避免自由液面的急剧变化，储水室设有对称分布的流体动力室，流体动力室上设有橡胶螺旋桨，产生的动力能够实现储水室中水体的自旋转，能够延长水体的保存时间，储水室的底端为弃流室，弃流室顶部设有圆形的弃流口，通过远程控制电动开关可以实现远程旋转，储水管设置于储水室右侧底部，储水管上安装有电控水泵，能够与外部设施相连，实现对储水室水体的抽取，海锚系固于低层环绕走廊的放缆口的下表面。

更具体而言，环绕走廊设有环绕护栏，且环绕走廊之间由舷梯联结，下层环绕走廊位于球形罐体中部，浮管的周围设有橡胶系固环与迁移拉环，且浮管外延设置橡胶防撞环，可闭合雨水收集叶的形状为圆弧性，有利于雨水的收集，雨水收集叶张开到最大与球体相接的部位设有与雨水收集叶相契合的凹槽纹路，能够有效依托雨水收集叶，横向处理室的外沿设有塑胶密封圈与滑块，垂向处理室内腔设有滑槽，过滤网的顶部均设有提柄，能够实现横向处理室中的滤层材料的定时更换与清洁，避免相关管路的堵塞，电导开关位于一个朝远离垂向处理室开口的半封闭室内，这样的设计能够防止液体正常收集时对于电导开关的误触，以致垂向处理室上端的电控阀门的异常关闭，横向处理室内的过滤网由橡胶材料作为外部框架，且靠近进水侧的一面呈弧形，有利于杂质的自然沉降，粗粒收集板位于过滤网底端，拉环位于横向过滤网的顶端，伸出横向处理室顶面，拉环的底端设置有略大于横向处理室顶面口径的橡胶隔板，这样的设计有利于过滤网的更换与安置。

本装置工作原理：可通过拖船拖带布设在海岛水域风浪较小的地方，通过系固环及迁移拉环联结岸基设施或者联结多个相同本装置并将海锚抛出，达到在海上稳固的效果，在使用时，可以通过远程控制雨水收集叶旋转，以调整雨水收集速率，雨水自进水口进入收集室并经过滤单元进入储水室，由垂向处理室内的多层过滤网与横向处理室内的多层过滤网过滤，能够保证雨水的品质，经过粗处理的雨水经泄流口流入储水室，当储水室的水位满溢至电导开关时，将其触发，控制电控阀门封闭垂向处理室，避免多余雨水积压至垂向处理室，储水室中收集的雨水经流体动力室的扰流，产生的动力能够实现储水室中水体的自旋转，能够延长水体的保存时间，底端的弃流室能够及时排出不需要水体，右端的电控水泵能够与外界管路相连接，抽取储水室的淡水至所需要的地方。

最后，本发明优选的，本发明的未尽述之处均采用现有技术中的成熟产品及成熟技术手段。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种海上漂浮式雨水收集存储装置，其特征在于：包括球形储罐，该球形储罐的顶部开设进水口并沿进水口周向内壁铰装连接有多片向上延伸的雨水收集叶，球形储罐外周中部环向固装有浮管，环形储罐的外周上部安装有外设单元，且环形储罐内部分隔为由下至上依次设置的弃流室、储水室以及连通进水口的收集室，其中储水室的底部调节连通弃流室，储水室下部的环向内壁上设有多个扰流单元，且储水室的中部固装有过滤单元；所述过滤单元的进水端连通收集室，过滤单元的排水端连通储水室；所述弃流室、储水室及收集室分别连通有通向球形储罐外部的排水管；

所述收集室的底板为中部向上突出而外周向下弯折的弧形板，该底板的最高位固定穿透垂向处理室的进水端；

所述弃流室的顶板上开设有连通储水室的弃流孔，且弃流室内固装有调节封堵弃流孔的电动开关；

所述收集室顶部的进水口处固装有多个为雨水收集叶提供旋转动力的电机；所述电机、电控阀门、电控阀、排水泵、电动开关及带动橡胶螺旋桨旋转的流体动力室分别由太阳能板提供电能；

所述扰流单元包括流体动力室及橡胶螺旋桨，其中流体动力室沿水平方向密封固装在储水室的下部内壁上，且流体动力室的外部侧壁上转动连接有向储水室弧面内壁的切向方向扰动水流的橡胶螺旋桨；

所述过滤单元包括垂向处理室及多个横向处理室，其中垂向处理室的进水端向上穿透并固接在收集室的底板中部，且垂向处理室的底部沿球形储罐的水平径向固装并连通多个横向处理室；所述垂向处理室及多个横向处理室内部均沿进水端向排水端依次密封插接有麦饭石滤网、石英砂滤网及活性炭滤网，且垂向处理室的上部安装有电控阀门，垂向处理室的下部安装有电导开关；所述横向处理室的排水端分别与储水室的内壁固定连接，且横向处理室与储水室内壁的连接处开设有泄流口；

所述横向处理室的底板高度沿进水端向出水端方向逐渐降低，且横向处理室内部的麦饭石滤网、石英砂滤网及活性炭滤网的底部均固装有粗粒收集板；所述粗粒收集板的底面密封贴合在横向处理室底板的倾斜面上，该粗粒收集板均朝向麦饭石滤网、石英砂滤网及活性炭滤网的进水一侧延伸。

2.根据权利要求1所述的一种海上漂浮式雨水收集存储装置，其特征在于：所述外设单元包括太阳能板、舷梯、水密舱门及多道平行设置的环绕走廊，其中太阳能板及舷梯均固装在球形储罐的外壁上，水密舱门密封并铰装连接在球形储罐的储水室侧壁上；所述环形走廊环向固装于球形储罐的外周中部及外周上部，并由舷梯连接多道环形走廊，其中位于球形储罐中部的环形走廊外周环向固装浮管；所述浮管的外周环向粘接有橡胶防撞环，且浮管的外周固装有多个迁移拉环。

3.根据权利要求1所述的一种海上漂浮式雨水收集存储装置，其特征在于：所述排水管包括储水管以及在排水端设有电控阀的溢流管和弃流管，其中溢流管的进水端连通收集室的最低位；所述储水管的进水端连通储水室的下部，该储水管的排水端固装有排水泵；所述弃流管的进水端连通弃流室的底部。