CN115110496A - 一种水面清洁船 - Google Patents
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Abstract
一种水面清洁船，包括船体、垃圾收集装置、微污染清洁装置、动力系统；船体具有前槽和后舱，船体的前部具有进水口与前槽连通，过滤网固定于前槽中的进水口之下；垃圾收集装置、微污染清洁装置和动力系统均设置在后舱中。本发明能对大范围内的污染物和微塑料进行打捞处理，将吸附、过滤、回收集成于一个整体，实现便捷有效的水域污染治理；本发明将多种水面清洁方式集于一身：前端为大型垃圾收集装置；后端为微污染清洁装置提高了水面清洁工作的效率，能够很好的满足现如今环境保护的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种环保技术领域，特别涉及一种水面清洁船。
背景技术
据不完全统计，全世界每年约有多达200亿吨的废弃物最终进入海洋，并且如此巨量的废弃物通常没有经过任何初步处理。此外，除了大型漂浮污染物，塑料微污染同样也成为一种不容忽视的海洋环境威胁，从海岸线到公海，从海面到海底、深海沉积物甚至北极海冰，目前均已发现了塑料污染。磷虾、鱼类、软体动物、海鸟、海龟和海洋哺乳动物等各种海洋生物体内也发现了微塑料；鉴于2050年的世界人口或将达到97亿，目前的资源消耗水平和废弃物及污染物产生速度已经严重威胁到了人类未来正常的生命活动，如果不采取积极有效的措施治理包括海洋污染在内的环境污染，将会产生难以想象的后果。
此等水资源问题日益严峻，与此相关的水域生态修复以及治理水资源垃圾面临着巨大的市场需求。
发明内容
本发明的目的是为了解决水域污染治理的问题，而提供一种水面清洁船。
一种水面清洁船，包括船体、垃圾收集装置、微污染清洁装置、动力系统；船体具有前槽和后舱，船体的前部具有进水口与前槽连通，过滤网固定于前槽中的进水口之下；垃圾收集装置、微污染清洁装置和动力系统均设置在后舱中；
所述的垃圾收集装置包括船体的前槽、船体的过滤网、前抽水管、前排水管、第一抽水泵，第一抽水泵的进口与前抽水管连通，第一抽水泵的出口与前排水管连通，前抽水管的进口端位于船体的前槽中，前抽水管的进口端位于过滤网之下，前排水管的出口端直接排出船体；
所述的微污染清洁装置包括后抽水管、后排水管、清洁过滤器、支架和第二抽水泵，微污染清洁装置通过支架固定在船体的尾部，第二抽水泵的进口与后抽水管连通，第二抽水泵的出口与后排水管连通，抽水管的后部设置清洁过滤器，抽水管的进口位于水体中。
所述的动力系统包括大齿轮、左连接轴、离合器、伺服电机、电机连接轴、小齿轮、右螺旋桨、右连接轴和左螺旋桨，伺服电机的电机连接轴固定小齿轮，小齿轮与大齿轮啮合，大齿轮固定在左连接轴上，左连接轴与离合器连接，离合器的右端与右连接轴连接，左螺旋桨与左连接轴连接，右螺旋桨与右连接轴连接，左螺旋桨位于船体的左侧外，右螺旋桨位于船体的右侧外；
所述的离合器包括固定轴套、平键、挡圈、轴承、滑移手柄、可滑移轴套和端面齿啮合对，可滑移轴套通过花键与右连接轴连接，左连接轴的头端通过轴承与固定轴套连接，左连接轴通过平键与固定轴套连接，固定轴套与可滑移轴套之间通过端面齿啮合对连接，可滑移轴套安装滑移手柄，右连接轴端部是花键，挡圈套在左连接轴上止挡固定轴套。
离合器工作过程：
1)两侧分开：动力由左连接轴传递给可滑移轴套，此时，端面齿啮合对没有啮合，所以动力没有传递到离合器的右连接轴。
2)两侧结合：滑移手柄向内移动，端面齿啮合对结合，运动和动力通过左连接轴、平键、固定轴套、端面齿啮合对、可滑移轴套传递到右连接轴。
本发明的工作过程：
将水面清洁船放在目标清洁水域，与此同时，打开移动电源为第一抽水泵、伺服电机和第二抽水泵提供电能并始终保持通电状态，通过远程操控器控制伺服电机开始工作，伺服电机带动电机连接轴从而带动小齿轮和大齿轮转动，进而使通过离合器的左连接轴和右连接轴连接的左端螺旋桨右端螺旋桨同时转动，水面清洁船向前行驶，在行驶过程中前方水面垃圾随着水流通过进水口进入前槽，垃圾收集装置的前抽水管将进入船体的前槽底部的水通过第一抽水泵，经前排水管排入水域，水面垃圾留在过滤网上，可随时取走。
同时船体后端微污染清洁装置，通过后抽水管使污染水域的水进入第二抽水泵，水经过清洁过滤器过滤之后由另一端的后排水管排入水域，持续进行上述工作。
当清洁船需要转向时，通过远端操控动力系统使离合器暂时分离，并根据转向需要控制伺服电机的正反转，按照上述工作过程，从而控制左端螺旋桨的正反转动，当离合器暂时分离之后，只有左端螺旋桨转动，从而实现清洁船的转向；清洁船按照规划路线行驶，完成工作后将其收回。
本发明使用单离合器控制船行方向的方法，通过控制伺服电机转动的角度实现个船行方向的控制，但实际上，因为伺服电机的转动角度控制精度很高，完全可以通过控制伺服电机转动角度实现任意船行方向的控制。
采用伺服电机作为唯一前进的动力源，通过外端给予伺服电机一定的脉冲信号，从而精准实现位置、速度和力矩的闭环控制，同时伺服电机与小齿轮连接带动小齿轮转动，小齿轮与另一个大齿轮啮合带动大齿轮转动，大齿轮与两个通过离合器结合在一起的螺旋桨在同一轴线上，从而带动整体同时转动实现向前驱动，通过控制离合器的端面齿啮合对分离使一侧的螺旋桨停止转动，一侧的螺旋桨保持原转动方向或相反方向从而实现转弯，实现了单个电动机带动两个螺旋桨转动并实现基本动作。
本发明的有益效果：
1、能对大范围内的污染物和微塑料进行打捞处理，将吸附、过滤、回收集成于一个整体，实现便捷有效的水域污染治理；弥补现今治理手段的不足。
2、采用离合器控制双螺旋桨的离合，并在伺服电机的控制下实现了船舶在速度以及方向的改变等方面的精准控制，离合器暂时脱离实现对船体转向的控制，与现在的一杆一电机的机构相比结构更为简单，更加高效且减少了不必要的能耗。
3、将多种水面清洁方式集于一身：前端为大型垃圾收集装置；后端为微污染清洁装置，提高了水面清洁工作的效率，能够很好的满足现如今环境保护的要求。
附图说明
图1是本发明的立体示意图；
图2是本发明的船体立体示意图；
图3是本发明的垃圾收集装置的排水装置的立体示意图；
图4是本发明的微污染清洁装置立体示意图；
图5是本发明的动力系统立体示意图；
图6是本发明的离合器剖视图；
图7是本发明的俯视图；
图8是本发明的侧视图；
图9是本发明的左视图；
图10是本发明的离合器控制方向示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图9所示，一种水面清洁船，包括船体1、垃圾收集装置2、微污染清洁装置3、动力系统4；船体1具有前槽11和后舱12，船体1的前部具有进水口13与前槽11连通，过滤网14固定于前槽11中的进水口13之下；垃圾收集装置2、微污染清洁装置3和动力系统4均设置在后舱12中；
所述的垃圾收集装置2包括船体1的前槽11、船体1的过滤网14、前抽水管21、前排水管22、第一抽水泵23，第一抽水泵23的进口与前抽水管21连通，第一抽水泵23的出口与前排水管22连通，前抽水管21的进口端位于船体1的前槽11中，前抽水管21的进口端位于过滤网14之下，前排水管22的出口端直接排出船体。
所述的微污染清洁装置3包括后抽水管31、后排水管32、清洁过滤器33、支架34和第二抽水泵35，微污染清洁装置3通过支架34固定在船体1的尾部，第二抽水泵35的进口与后抽水管31连通，第二抽水泵35的出口与后排水管32连通，抽水管31的后部设置清洁过滤器33，抽水管31的进口位于水体中。
所述的动力系统4包括大齿轮41、左连接轴42、离合器43、伺服电机44、电机连接轴45、小齿轮46、右螺旋桨47、右连接轴48和左螺旋桨49，伺服电机44的电机连接轴45固定小齿轮46，小齿轮46与大齿轮41啮合，大齿轮41固定在左连接轴42上，左连接轴42与离合器43连接，离合器43的右端与右连接轴48连接，左螺旋桨49与左连接轴42连接，右螺旋桨47与右连接轴48连接，左螺旋桨49位于船体1的左侧外，右螺旋桨47位于船体1的右侧外。
所述的离合器43包括固定轴套431、平键432、挡圈433、轴承434、滑移手柄435、可滑移轴套436和端面齿啮合对437，可滑移轴套436通过花键与右连接轴48连接，左连接轴42的头端通过轴承434与固定轴套431连接，左连接轴42通过平键432与固定轴套431连接，固定轴套431与可滑移轴套436之间通过端面齿啮合对437连接，可滑移轴套436安装滑移手柄435，右连接轴48端部是花键，挡圈433套在左连接轴42上止挡固定轴套431。
离合器43工作过程：
1)两侧分开：动力由左连接轴42传递给可滑移轴套436，此时，端面齿啮合对437没有啮合，所以动力没有传递到离合器的右连接轴48。
2)两侧结合：滑移手柄435向内移动，端面齿啮合对437结合，运动和动力通过左连接轴42、平键432、固定轴套431、端面齿啮合对437、可滑移轴套436传递到右连接轴48。
本发明的工作过程：
将水面清洁船放在目标清洁水域，与此同时，打开移动电源为第一抽水泵23、伺服电机44和第二抽水泵35提供电能并始终保持通电状态，通过远程操控器控制伺服电机44开始工作，伺服电机44带动电机连接轴45从而带动小齿轮46和大齿轮41转动，进而使通过离合器43的左连接轴42和右连接轴48连接的左端螺旋桨49右端螺旋桨47同时转动，水面清洁船向前行驶，在行驶过程中前方水面垃圾随着水流通过进水口13进入前槽11，垃圾收集装置2的前抽水管21将进入船体1的前槽11底部的水通过第一抽水泵23，经前排水管222排入水域，水面垃圾留在过滤网14上，可随时取走。
同时船体1后端微污染清洁装置3，通过后抽水管31使污染水域的水进入第二抽水泵35，水经过清洁过滤器33过滤之后由另一端的后排水管32排入水域，持续进行上述工作。
当清洁船需要转向时，通过远端操控动力系统4使离合器43暂时分离，并根据转向需要控制伺服电机44的正反转，按照上述工作过程，从而控制左端螺旋桨49的正反转动，当离合器43暂时分离之后，只有左端螺旋桨49转动，从而实现清洁船的转向；清洁船按照规划路线行驶，完成工作后将其收回。
如图10所示，为发明使用单离合器控制船行方向的方法，通过控制伺服电机44转动的角度实现8个船行方向的控制，但实际上，因为伺服电机44的转动角度控制精度很高，完全可以通过控制伺服电机44转动角度实现任意船行方向的控制。
采用伺服电机44作为唯一前进的动力源，通过外端给予伺服电机44一定的脉冲信号，从而精准实现位置、速度和力矩的闭环控制，同时伺服电机44与小齿轮46连接带动小齿轮46转动，小齿轮46与另一个大齿轮41啮合带动大齿轮41转动，大齿轮41与两个通过离合器43结合在一起的螺旋桨在同一轴线上，从而带动整体同时转动实现向前驱动，通过控制离合器43的端面齿啮合对437分离使一侧的螺旋桨停止转动，一侧的螺旋桨保持原转动方向或相反方向从而实现转弯，实现了单个电动机带动两个螺旋桨转动并实现基本动作。
Claims (2)
1.一种水面清洁船，其特征在于：包括船体(1)、垃圾收集装置(2)、微污染清洁装置(3)、动力系统(4)；船体(1)具有前槽(11)和后舱(12)，船体(1)的前部具有进水口(13)与前槽(11)连通，过滤网(14)固定于前槽(11)中的进水口(13)之下；垃圾收集装置(2)、微污染清洁装置(3)和动力系统(4)均设置在后舱(12)中；
所述的垃圾收集装置(2)包括船体(1)的前槽(11)、船体(1)的过滤网(14)、前抽水管(21)、前排水管(22)、第一抽水泵(23)，第一抽水泵(23)的进口与前抽水管(21)连通，第一抽水泵(23)的出口与前排水管(22)连通，前抽水管(21)的进口端位于船体(1)的前槽(11)中，前抽水管(21)的进口端位于过滤网(14)之下，前排水管(22)的出口端直接排出船体；
所述的微污染清洁装置(3)包括后抽水管(31)、后排水管(32)、清洁过滤器(33)、支架(34)和第二抽水泵(35)，微污染清洁装置(3)通过支架(34)固定在船体(1)的尾部，第二抽水泵(35)的进口与后抽水管(31)连通，第二抽水泵(35)的出口与后排水管(32)连通，抽水管(31)的后部设置清洁过滤器(33)，抽水管(31)的进口位于水体中；
所述的动力系统(4)包括大齿轮(41)、左连接轴(42)、离合器(43)、伺服电机(44)、电机连接轴(45)、小齿轮(46)、右螺旋桨(47)、右连接轴(48)和左螺旋桨(49)，伺服电机(44)的电机连接轴(45)固定小齿轮(46)，小齿轮(46)与大齿轮(41)啮合，大齿轮(41)固定在左连接轴(42)上，左连接轴(42)与离合器(43)连接，离合器(43)的右端与右连接轴(48)连接，左螺旋桨(49)与左连接轴(42)连接，右螺旋桨(47)与右连接轴(48)连接，左螺旋桨(49)位于船体(1)的左侧外，右螺旋桨(47)位于船体(1)的右侧外。
2.根据权利要求1所述的一种水面清洁船，其特征在于：所述的离合器(43)包括固定轴套(431)、平键(432)、挡圈(433)、轴承(434)、滑移手柄(435)、可滑移轴套(436)和端面齿啮合对(437)，可滑移轴套(436)通过花键与右连接轴(48)连接，左连接轴(42)的头端通过轴承(434)与固定轴套(431)连接，左连接轴(42)通过平键(432)与固定轴套(431)连接，固定轴套(431)与可滑移轴套(436)之间通过端面齿啮合对(437)连接，可滑移轴套(436)安装滑移手柄(435)，右连接轴(48)端部是花键，挡圈(433)套在左连接轴(42)上止挡固定轴套(431)。
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