CN114718798A

CN114718798A - 收集海洋垃圾的海洋发电设备

Info

Publication number: CN114718798A
Application number: CN202210275027.6A
Authority: CN
Inventors: 应超; 刘勇; 李新文; 王乐乐; 周华民; 娄海峰
Original assignee: Zhejiang Institute of Hydraulics and Estuary
Current assignee: Zhejiang Institute of Hydraulics and Estuary
Priority date: 2022-03-21
Filing date: 2022-03-21
Publication date: 2022-07-08
Anticipated expiration: 2042-03-21
Also published as: CN114718798B

Abstract

本发明公开了收集海洋垃圾的海洋发电设备，包括，浮力基体，浮力基体具有柱状结构，浮力基体的上方设有风力发电组件，浮力基体的下方设有波浪能发电组件，浮力基体的下部通过柔性杆件固定连接有半悬浮体，半悬浮体上方通过锚绳固定连接有第一浮球，半悬浮体的下方设有锚固杆，锚固杆的周围设有多根锚绳，浮力基体的侧面铰接有铰接连杆，铰接连杆上的另一端部固定连接有辅助浮体，辅助浮体具有柱状结构，浮力基体的内部设有蓄电池；本发明通过在工作海域形成拦截区域，并且在拦截区域上方利用风能发电组件发电，在拦截区域内利用波浪能发电组件发电，并将电力储存到浮力基体内部的蓄电池中，清理海洋垃圾的同时也能够持续制造清洁能源。

Description

收集海洋垃圾的海洋发电设备

技术领域

本发明涉及海洋环境技术领域，具体为收集海洋垃圾的海洋发电设备。

背景技术

近年来，随着人类对海洋资源的利用与开发，海洋污染的问题已日益严重，海洋垃圾也随着人类的海洋活动的日益频繁而在迅速增多，海洋垃圾是指海洋和海岸环境中具有持久性的、人造的或经加工的固体废弃物，这些海洋垃圾一部分停留在海滩上，一部分可漂浮在海面或沉入海底，海洋垃圾不仅会造成视觉污染，还会造成水体污染，造成水质恶化，如果不采取措施，海洋将无法负荷，而人类也将无法生存。

现有技术公开的一种自供电海洋垃圾回收装置及其方法（CN113195354A），其通过两个安装块将竖板安装到轮船上，通过太阳能板和风力发电器将太阳能和风能转化为电能并存储到电源内；需要进行垃圾处理时，通过启动电机，电机带动粉碎轴转动，粉碎轴带动多个粉碎刀转动，垃圾进入收集箱内，多个粉碎刀可以对垃圾进行粉碎，粉碎后的垃圾通过过滤板的过滤进入螺旋叶的位置，同时粉碎轴通过第一锥齿轮和第二锥齿轮带动圆杆转动，圆杆通过第一皮带轮、第二皮带轮和皮带带动螺旋轴转动，螺旋轴带动螺旋叶转动，螺旋叶将粉碎后的垃圾向右侧推进，通过弯管进入收集仓内，粉碎后的垃圾体积变小，可以提高垃圾收集量，但其缺少能够有效拦截和收集海洋垃圾的功能。

发明内容

本发明的目的在于提供收集海洋垃圾的海洋发电设备，以解决现有收集海洋垃圾的装置中无法有效拦截和收集海洋垃圾的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：收集海洋垃圾的海洋发电设备，包括，浮力基体，浮力基体具有柱状结构，浮力基体的上方设有风力发电组件，浮力基体的下方设有波浪能发电组件，浮力基体的下部通过柔性杆件固定连接有半悬浮体，半悬浮体上方通过锚绳固定连接有第一浮球，半悬浮体的下方设有锚固杆，锚固杆的周围设有多根锚绳，浮力基体的侧面铰接有铰接连杆，铰接连杆上的另一端部固定连接有辅助浮体，辅助浮体具有柱状结构，浮力基体的内部设有蓄电池；

该收集海洋垃圾的海洋发电设备可在工作海域形成拦截区域，并且在拦截区域上方利用风能发电组件发电，在拦截区域内利用波浪能发电组件发电，并将电力储存到浮力基体内部的蓄电池中，并且通过在浮力基体两侧设有的拦截网衣和拦截组件对工作海域内的垃圾进行多层拦截，清理海洋垃圾的同时也能够持续制造清洁能源；浮力基体两侧通过铰接连杆铰接的辅助浮体，一方面可以对浮力基体的侧面进行防护，具体地，当海洋垃圾较多时，在浮力基体附近堆积，辅助浮体可以利用海浪的波动，使其自身上下摆动，自动地对垃圾进行疏散处理，避免过多的垃圾堆积，挤压浮力基体，造成浮力基体损坏；另一方面，辅助浮体的设置能够对浮力基体附近的海浪起到消浪作用，具体地，在波浪的作用下，辅助浮体能够相对于浮力基体进行上下摆动，进而起到降低水流波浪流速和消耗水体动能的效果；还可以通过辅助浮体的上下摆动与水面漂浮的垃圾接触来制造一定的噪音，用于驱散靠近的水生生物，避免水生生物的聚积。

两相邻第一浮球之间通过转杆轴接有拦截组件，拦截组件具有转轴，转轴的侧面上周向设有若干个转叶，转叶具有弧形弯板结构，每个转叶的内圆弧面上设有海绵柱；

利用拦截组件可以对海洋垃圾进行初步拦截，具体地，在海面波浪对转叶的冲击作用下，转叶能够围绕转轴形成旋转运动，对海洋垃圾进行动态拦截，使垃圾都被疏散到拦截组件两侧的区域内，避免垃圾集中堆积，并且拦截组件通过浮球上转杆的支撑，提高了拦截高度，可以拦截悬浮和半悬浮的海洋垃圾；转叶上设有的海绵柱吸水以后，使拦截组件整体的重量均匀增加，有助于增加拦截组件旋转时整体的稳定性，避免因过大的风浪或者海洋垃圾的冲撞，造成转杆或其它连接端断裂，导致拦截组件失效的问题；海绵柱中也可以加入活性炭或其它物质，对水体中的少量杂质进行吸附，减少水体发臭变质的几率，也可以增加增香剂等化学试剂，来减少本装置工作区域异味的产生，使工作人员获得更好的工作环境；且通过转叶和海绵柱来对水流进行导流，并且消耗拦截组件附近水流的流速，降低海洋垃圾借助水流的冲击力越过拦截组件拦截区域的几率。

两相邻浮力基体之间连接有拦截网衣，拦截网衣具有第一拦截网和第二拦截网，第一拦截网和第二拦截网的上方通过绳体固定连接，第一拦截网和第二拦截网的下方内侧面通过刚性杆体固定连接，刚性杆体上设有配重套，配重套内部同轴设有配重内环，配重内环的侧面周向设有若干个支撑叶板，支撑叶板的另一端与配重套的内侧壁固定连接，拦截网衣的上方设有第二浮球，拦截网衣上设有荧光灯，浮力基体上设有警示灯；

拦截网衣可以对拦截组件无法拦截或拦截失败的海洋垃圾进一步拦截，具体地，拦截网衣具有的第一拦截网和第二拦截网形成双层防护，并且可以根据海洋垃圾的主要类型来选择不同类型的拦截网类型；通过设置刚性杆体撑开第一拦截网和第二拦截网，并且刚性杆体上套设有的配重套能够提高拦截网衣底部的重量，保证拦截网衣底部在水中的重心稳定性；配重套的两端是具有开口的，并且设有支撑叶板，水流可以在其中流通，随着水流的流进和流出，能够形成噪音声波来驱赶水生生物，避免其大量聚集；拦截网衣的上端是通过绳体固定的，并且绳体又通过第二浮球固定，进而可以通过拦截网衣上的刚性杆件以及配重套，来带动拦截网衣下端在水流的作用形成摆动，通过拦截网衣的摆动使聚集在拦截网衣附近的垃圾分散，避免垃圾在拦截网衣的某一处堆积过多，使拦截网衣受力过大破碎，或者过多的垃圾直接越过拦截网衣的拦截区域。

浮力基体内部设有定位器；浮力基体内部设有的定位器，可以根据定位器所在位置对浮力基体进行编号，当需要对已储存满电力的蓄电池进行取回和更换时，可以快速地找到其所在位置，同时也避免蓄电池丢失。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1. 该收集海洋垃圾的海洋发电设备可在工作海域形成拦截区域，并且在拦截区域上方利用风能发电组件发电，在拦截区域内利用波浪能发电组件发电，并将电力储存到浮力基体内部的蓄电池中，并且通过在浮力基体两侧设有的拦截网衣和拦截组件对工作海域内的垃圾进行多层拦截，清理海洋垃圾的同时也能够持续制造清洁能源；

2. 该收集海洋垃圾的海洋发电设备，通过在浮力基体两侧设有的的辅助浮体，一方面可以对浮力基体的侧面进行防护，另一方面，辅助浮体的设置能够对浮力基体附近的海浪起到消浪作用，还可以通过辅助浮体的上下摆动与水面漂浮的垃圾接触来制造一定的噪音，用于驱散靠近的水生生物，避免水生生物的聚积；

3. 该收集海洋垃圾的海洋发电设备，通过利用拦截组件可以对海洋垃圾进行初步拦截，拦截组件具有的海绵柱中可以加入活性炭或其它物质，对水体中的少量杂质进行吸附，减少水体发臭变质的几率，也可以增加增香剂等化学试剂，来减少本装置工作区域异味的产生，使工作人员获得更好的工作环境；

4. 该收集海洋垃圾的海洋发电设备，通过设置拦截网衣可以对拦截组件无法拦截或拦截失败的海洋垃圾进一步拦截，并且通过拦截网衣上的刚性杆件以及配重套，来带动拦截网衣下端在水流的作用形成摆动，通过拦截网衣的摆动使聚集在拦截网衣附近的垃圾分散，避免垃圾在拦截网衣的某一处堆积过多，使拦截网衣受力过大破碎，或者过多的垃圾直接越过拦截网衣的拦截区域。

附图说明

图1为本发明提供的收集海洋垃圾的海洋发电设备的一种较佳实施例的结构示意图；

图2为图1所示锚固杆与海床连接的结构示意图；

图3为图1所示第一浮体的局部剖视图；

图4为图1所示拦截组件的结构示意图；

图5为图4所示拦截组件的侧视图；

图6为图1所示拦截网衣的结构示意图；

图7为图6所示配重套的结构示意图。

图中：1、浮力基体；11、辅助浮体；12、风力发电组件；13、铰接连杆；14、蓄电池；15、柔性杆件；16、半悬浮体；17、锚绳；18、锚固杆；19、第一浮球；110、波浪能发电组件；111、定位器；2、拦截组件；21、转轴；22、转叶；23、海绵柱；24、转杆；3、拦截网衣；31、第一拦截网；32、第二拦截网；33、绳体；34、刚性杆体；35、配重套；36、配重内环；37、支撑叶板；38、第二浮球。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供的一种实施例：收集海洋垃圾的海洋发电设备，包括收集海洋垃圾的海洋发电设备，包括，浮力基体1，浮力基体1具有柱状结构，浮力基体1的上方设有风力发电组件12，浮力基体1的下方设有波浪能发电组件110，浮力基体1的下部通过柔性杆件15固定连接有半悬浮体16，半悬浮体16上方通过锚绳17固定连接有第一浮球19，半悬浮体16的下方设有锚固杆18，锚固杆18的周围设有多根锚绳17，浮力基体1的侧面铰接有铰接连杆13，铰接连杆13上的另一端部固定连接有辅助浮体11，辅助浮体11具有柱状结构，浮力基体1的内部设有蓄电池14；

该收集海洋垃圾的海洋发电设备可在工作海域形成拦截区域，并且在拦截区域上方利用风能发电组件发电，在拦截区域内利用波浪能发电组件110发电，并将电力储存到浮力基体1内部的蓄电池14中，并且通过在浮力基体1两侧设有的拦截网衣3和拦截组件2对工作海域内的垃圾进行多层拦截，清理海洋垃圾的同时也能够持续制造清洁能源；浮力基体1两侧通过铰接连杆13铰接的辅助浮体11，一方面可以对浮力基体1的侧面进行防护，具体地，当海洋垃圾较多时，在浮力基体1附近堆积，辅助浮体11可以利用海浪的波动，使其自身上下摆动，自动地对垃圾进行疏散处理，避免过多的垃圾堆积，挤压浮力基体1，造成浮力基体1损坏；另一方面，辅助浮体11的设置能够对浮力基体1附近的海浪起到消浪作用，具体地，在波浪的作用下，辅助浮体11能够相对于浮力基体1进行上下摆动，进而起到降低水流波浪流速和消耗水体动能的效果；还可以通过辅助浮体11的上下摆动与水面漂浮的垃圾接触来制造一定的噪音，用于驱散靠近的水生生物，避免水生生物的聚积。

请参阅图1、图4、图5，两相邻第一浮球19之间通过转杆24轴接有拦截组件2，拦截组件2具有转轴21，转轴21的侧面上周向设有若干个转叶22，转叶22具有弧形弯板结构，每个转叶22的内圆弧面上设有海绵柱23；

利用拦截组件2可以对海洋垃圾进行初步拦截，具体地，在海面波浪对转叶22的冲击作用下，转叶22能够围绕转轴21形成旋转运动，对海洋垃圾进行动态拦截，使垃圾都被疏散到拦截组件2两侧的区域内，避免垃圾集中堆积，并且拦截组件2通过浮球上转杆24的支撑，提高了拦截高度，可以拦截悬浮和半悬浮的海洋垃圾；转叶22上设有的海绵柱23吸水以后，使拦截组件2整体的重量均匀增加，有助于增加拦截组件2旋转时整体的稳定性，避免因过大的风浪或者海洋垃圾的冲撞，造成转杆24或其它连接端断裂，导致拦截组件2失效的问题；海绵柱23中也可以加入活性炭或其它物质，对水体中的少量杂质进行吸附，减少水体发臭变质的几率，也可以增加增香剂等化学试剂，来减少本装置工作区域异味的产生，使工作人员获得更好的工作环境；且通过转叶22和海绵柱23来对水流进行导流，并且消耗拦截组件2附近水流的流速，降低海洋垃圾借助水流的冲击力越过拦截组件2拦截区域的几率。

请参阅图1、图6、图7，两相邻浮力基体1之间连接有拦截网衣3，拦截网衣3具有第一拦截网31和第二拦截网32，第一拦截网31和第二拦截网32的上方通过绳体33固定连接，第一拦截网31和第二拦截网32的下方内侧面通过刚性杆体34固定连接，刚性杆体34上设有配重套35，配重套35内部同轴设有配重内环36，配重内环36的侧面周向设有若干个支撑叶板37，支撑叶板37的另一端与配重套35的内侧壁固定连接，拦截网衣3的上方设有第二浮球38，拦截网衣3上设有荧光灯，浮力基体1上设有警示灯；

拦截网衣3可以对拦截组件2无法拦截或拦截失败的海洋垃圾进一步拦截，具体地，拦截网衣3具有的第一拦截网31和第二拦截网32形成双层防护，并且可以根据海洋垃圾的主要类型来选择不同类型的拦截网类型；通过设置刚性杆体34撑开第一拦截网31和第二拦截网32，并且刚性杆体34上套设有的配重套35能够提高拦截网衣3底部的重量，保证拦截网衣3底部在水中的重心稳定性；配重套35的两端是具有开口的，并且设有支撑叶板37，水流可以在其中流通，随着水流的流进和流出，能够形成噪音声波来驱赶水生生物，避免其大量聚集；拦截网衣3的上端是通过绳体33固定的，并且绳体33又通过第二浮球38固定，进而可以通过拦截网衣3上的刚性杆体34以及配重套35，来带动拦截网衣3下端在水流的作用形成摆动，通过拦截网衣3的摆动使聚集在拦截网衣3附近的垃圾分散，避免垃圾在拦截网衣3的某一处堆积过多，使拦截网衣3受力过大破碎，或者过多的垃圾直接越过拦截网衣3的拦截区域。

请参阅图3，浮力基体1内部设有定位器111；浮力基体1内部设有的定位器111，可以根据定位器111所在位置对浮力基体1进行编号，当需要对已储存满电力的蓄电池14进行取回和更换时，可以快速地找到其所在位置，同时也避免蓄电池14丢失。

工作原理：

首先选择工作海域通过锚绳17固定锚固杆18，随后在锚固杆18的上端安装半悬浮体16，在半悬浮体16的上方连接第一浮球19，在半悬浮体16的侧方通过柔性杆件15连接浮力基体1，浮力基体1两侧铰接辅助浮体11，浮力基体1上方设置风力发电组件12，下方设置波浪能发电组件110，并且在浮力基体1内部安装蓄电池14，半悬浮体16的侧方通过转杆24轴接拦截组件2，拦截组件2实现对海洋垃圾进行初步拦截，在海面波浪对转叶22的冲击作用下，转叶22能够围绕转轴21形成旋转运动，对海洋垃圾进行动态拦截，使垃圾都被疏散到拦截组件2两侧的区域内，避免垃圾集中堆积，并且拦截组件2通过浮球上转杆24的支撑，提高了拦截高度，可以拦截悬浮和半悬浮的海洋垃圾；

浮力基体1两侧固定连接拦截网衣3，拦截网衣3可以对拦截组件2无法拦截或拦截失败的海洋垃圾进一步拦截，拦截网衣3具有的第一拦截网31和第二拦截网32形成双层防护，并且可以根据海洋垃圾的主要类型来选择不同类型的拦截网类型；

多个上述装置在工作海域一字排开，则能在工作海域内形成大范围的海洋垃圾拦截和发电工作。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims

1.收集海洋垃圾的海洋发电设备，包括，浮力基体（1），所述浮力基体（1）具有柱状结构，所述浮力基体（1）的上方设有风力发电组件（12），所述浮力基体（1）的下部通过柔性杆件（15）固定连接有半悬浮体（16），所述半悬浮体（16）上方通过锚绳（17）固定连接有第一浮球（19），所述半悬浮体（16）的下方设有锚固杆（18），所述锚固杆（18）的周围设有多根锚绳（17），其特征在于：所述浮力基体（1）的侧面铰接有铰接连杆（13），所述铰接连杆（13）上的另一端部固定连接有辅助浮体（11），所述辅助浮体（11）具有柱状结构，所述浮力基体（1）的内部设有蓄电池（14）。

2.根据权利要求1所述的收集海洋垃圾的海洋发电设备，其特征在于：两相邻所述第一浮球（19）之间通过转杆（24）轴接有拦截组件（2），所述拦截组件（2）具有转轴（21），所述转轴（21）的侧面上周向设有若干个转叶（22），所述转叶（22）具有弧形弯板结构，每个所述转叶（22）的内圆弧面上设有海绵柱（23）。

3.根据权利要求1所述的收集海洋垃圾的海洋发电设备，其特征在于：两相邻所述浮力基体（1）之间连接有拦截网衣（3），所述拦截网衣（3）具有第一拦截网（31）和第二拦截网（32），所述第一拦截网（31）和第二拦截网（32）的上方通过绳体（33）固定连接，所述第一拦截网（31）和第二拦截网（32）的下方内侧面通过刚性杆体（34）固定连接。

4.根据权利要求3所述的收集海洋垃圾的海洋发电设备，其特征在于：所述刚性杆体（34）上设有配重套（35），所述配重套（35）内部同轴设有配重内环（36），所述配重内环（36）的侧面周向设有若干个支撑叶板（37），所述支撑叶板（37）的另一端与所述配重套（35）的内侧壁固定连接。

5.根据权利要求3述的收集海洋垃圾的海洋发电设备，其特征在于：所述拦截网衣（3）的上方设有第二浮球（38）。

6.根据权利要求3所述的收集海洋垃圾的海洋发电设备，其特征在于：所述拦截网衣（3）上设有荧光灯，所述浮力基体（1）上设有警示灯。

7.根据权利要求1所述的收集海洋垃圾的海洋发电设备，其特征在于：所述浮力基体（1）内部设有定位器（111）。

8.根据权利要求1所述的收集海洋垃圾的海洋发电设备，其特征在于：所述浮力基体（1）的下方设有波浪能发电组件（110）。