CN115585839A - 一种具有清理海面漂浮垃圾功能的海洋环境监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有清理海面漂浮垃圾功能的海洋环境监测装置，包括支撑板、转轴和驱动箱，支撑板上设有浮体，支撑板上设有防水箱和吸水筒，吸水筒上设有吸水口和排水口，排水口上设有滤笼，转轴设于吸水筒内，转轴上设有螺旋叶片，转轴顶部设有扇叶，转轴底部设有被动锥齿轮一，驱动箱内设有轮轴，轮轴中部缠绕有缆绳，缆绳连接有配重部，轮轴两侧均设有主动锥齿轮一，两个主动锥齿轮一分别通过单向轴承一和单向轴承二连接于轮轴上，两个主动锥齿轮一分别啮合于被动锥齿轮一两侧，轮轴通过涡卷弹簧与驱动箱连接。本发明不但具有监测海洋环境功能，还能清理海面漂浮垃圾，且利用海浪势能、风能和太阳能的合理结合与相互辅助提供动力，节能效果好。

Description

一种具有清理海面漂浮垃圾功能的海洋环境监测装置

技术领域

本发明属于环境监测装置技术领域，特别涉及一种具有清理海面漂浮垃圾功能的海洋环境监测装置。

背景技术

海面漂浮垃圾主要包括塑料袋、聚苯乙烯塑料泡沫快餐盒、破碎的鱼排隔离泡沫和渔网等不可降解漂浮物。海洋生物在漂浮垃圾周围进行活动时，易被渔网、塑料袋等物品缠绕身体，进而影响捕食、进食能力。长此以往易因营养不良而导致死亡。且海漂垃圾中的塑料制品因其形状多样、色彩鲜艳，常被海洋生物误认为是食物，容易造成海洋生物进食后死亡。且海面垃圾影响海洋景观，威胁航行安全，并对海洋生态系统产生不利的影响，进而对海洋经济产生负面效应。现有技术中公开的CN202021600359.X，一种便于取样的海洋环境监测装置，该装置包括监测平台，监测平台上设有蓄电池、风向仪、水质检测器和信号收发元件，监测平台可漂浮于海面上，蓄电池用于向各电器元件供电，风向仪用于测量风向和风速，水质检测器用于监测海水水质，信号收发元件用于收发传递信号。然而，为了清理海面漂浮垃圾，提供一种具有清理海面漂浮垃圾功能的海洋环境监测装置，该装置不但具有监测海洋环境功能，还能清理海面漂浮垃圾，且利用海浪势能、风能和太阳能的合理结合与相互辅助提供动力，节能效果好，适用于海上使用。

发明内容

本发明提供一种具有清理海面漂浮垃圾功能的海洋环境监测装置，该装置不但具有监测海洋环境功能，还能清理海面漂浮垃圾，且利用海浪势能、风能和太阳能的合理结合与相互辅助提供动力，节能效果好，适用于海上使用。

本发明所采用的技术方案：

一种具有清理海面漂浮垃圾功能的海洋环境监测装置，包括支撑板、转轴和驱动箱，所述支撑板上设有多个浮体，所述浮体的上下表面分别设有风向仪和水质检测器，所述支撑板上下表面分别设有防水箱和吸水筒，所述防水箱顶部设有太阳能板，所述防水箱内设有信号收发元件和蓄电池，所述吸水筒的上下部分别设有多个吸水口和排水口，所述吸水口的两侧均设有导流板，所述排水口上设有滤笼，所述转轴转动设于所述吸水筒内，所述转轴上设有螺旋叶片，所述转轴顶部依次穿过所述支撑板、防水箱和太阳能板并设有扇叶，所述转轴底部穿入所述驱动箱内并设有被动锥齿轮一，所述驱动箱内转动设有轮轴，所述轮轴中部缠绕有缆绳，所述缆绳连接有配重部，所述轮轴两侧均设有主动锥齿轮一，两个所述主动锥齿轮一分别通过单向轴承一和单向轴承二连接于所述轮轴上，两个所述主动锥齿轮一分别啮合于所述被动锥齿轮一的两侧上，所述轮轴的两端均通过涡卷弹簧与所述驱动箱侧壁连接。

进一步的，所述防水箱内设有控制器和电机，所述电机的输出轴上设有主动锥齿轮二，所述转轴上通过单向轴承三设有被动锥齿轮二，所述主动锥齿轮二啮合于所述被动锥齿轮二，所述转轴上套设有编码器，所述编码器安装于所述防水箱内的顶部上，所述控制器分别与电机和编码器电性连接，所述电机、控制器、水质检测器、风向仪和信号收发元件均与蓄电池电性连接。

进一步的，所述轮轴中部设有卷绳轮，所述缆绳缠绕于所述卷绳轮上。

进一步的，所述涡卷弹簧外侧设有防水罩。

进一步的，所述配重部为连接于所述缆绳上的配重块。

进一步的，所述配重部为连接于所述缆绳上的固定锚，所述固定锚固定安装于海底。

进一步的，所述导流板的外侧壁和上表面分别连接于所述浮体侧壁和支撑板下表面，且所述导流板呈弧形结构，且所述吸水口和排水口均呈切向设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、当浪涌上升时，配重部拉动缆绳进而带动轮轴在驱动箱内转动，轮轴扭转涡卷弹簧，同时轮轴通过单向轴承一带动一侧的主动锥齿轮一旋转，该侧的主动锥齿轮一通过被动齿轮二带动转轴旋转，转轴带动螺旋叶片旋转将海水连带漂浮垃圾通过吸水口吸入吸水筒内，再由排水口排入滤笼中；当浪涌下降时，涡卷弹簧回复并带动轮轴回转，轮轴通过单向轴承二带动另一侧的主动锥齿轮一旋转，该侧的主动锥齿轮一带动被动锥齿轮一沿原旋转方向继续旋转，使得被动锥齿轮一被两侧的主锥动齿轮一交替驱动，能量利用率高，充分利用了海浪势能进行吸水；当海风吹在扇叶上时，扇叶带动转轴旋转，转轴带动螺旋叶片旋转，充分利用了风能。使得本发明充分利用于大自然的能量对海面垃圾进行收集，起到节能环保的效果。

2、利用导流板、切向设置的吸水口和排水口，使得海平上的垃圾沿着导流板切向流入吸水口，再由切向排水口排出，有利于提高垃圾吸附范围，且降低了吸水阻力，提高吸水速度，进而提高收集垃圾效果。

3、利用太阳能板收集太阳能向蓄电池充电，当编码器测量到转轴转速低于设定阈值时，说明此时海风和浪涌较小，垃圾吸附效果差，控制器根据转速信号启动电机并带动主动锥齿轮二转动，在单向轴承三的作用下，主动锥齿轮二通过被动锥齿轮二带动转轴加速旋转，使得转轴的转速达到设定阈值；而当浪涌和海风较大时，其驱动转轴的转速大于设定阈值，控制器控制电机停止工作，此时利用单向轴承三使得被动锥齿轮二在转轴上空转，避免被动锥齿轮二带动主动锥齿轮二旋转而增加转轴的转动阻力，大大降低了能源的损耗，本发明充分利用海浪势能、风能和太阳能，并进行合理的结合和相互辅助以驱动转轴，在保证海洋垃圾清理效果的同时，还节约了能源的消耗。

附图说明

图1为实施例一的整体结构示意图；

图2为图1中的A处放大图；

图3为图1的俯视图；

图4为图1中的B-B处剖视图；

图5为实施例二的整体结构示意图；

图中：1、配重块；2、缆绳；3、浮体；4、编码器；5、防水箱；6、太阳能板；7、扇叶；8、转轴；9、蓄电池；10、控制器；11、支撑板；12、导流板；13、风向仪；14、水质检测器；15、驱动箱；16、涡卷弹簧；17、主动锥齿轮一；18、被动锥齿轮一；19、滤笼；20、排水口；21、螺旋叶片；22、吸水筒；23、吸水口；24、电机；25、主动锥齿轮二；26、单向轴承三；27、被动锥齿轮二；28、信号收发元件；29、轮轴；30、单向轴承一；31、卷绳轮；32、单向轴承二；33、防水罩；34、固定锚。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

实施例一：

参见图1至4，本发明提供一种具有清理海面漂浮垃圾功能的海洋环境监测装置，包括支撑板11、转轴8和驱动箱15，支撑板11侧壁上等间隔固定设有多个浮体3，利用浮体3带动支撑板11悬浮于海面上，浮体3的上下表面分别固定设有风向仪13和水质检测器14，风向仪13用于测量风向和风速，水质检测器14用于监测海水水质，支撑板11上下表面的中间处分别固定设有防水箱5和吸水筒22，防水箱5顶部固定设有太阳能板6，防水箱5内设有信号收发元件28和蓄电池9，信号收发元件28用于收发传递信号，蓄电池9用于向各电器元件供电，吸水筒22侧壁的顶部和底部分别设有多个吸水口23和排水口20，且多个吸水口23和多个排水口20均呈等间隔设置，吸水口23的两侧均固定设有导流板12，排水口20上连接有滤笼19，转轴8转动设于吸水筒22内，转轴8上固定设有螺旋叶片21，转轴8顶部依次穿过支撑板11、防水箱5和太阳能板6并固定设有扇叶7，转轴8底部穿入驱动箱15内并固定设有被动锥齿轮一18，驱动箱15内转动设有轮轴29，转轴8两端分别与驱动箱15的两侧壁转动连接，轮轴29中部设有卷绳轮31，卷绳轮31缠绕有缆绳2，缆绳2末端连接有配重部，轮轴29两侧均设有主动锥齿轮一17，两个主动锥齿轮一17分别通过单向轴承一30和单向轴承二32连接于轮轴29上，两个主动锥齿轮一17分别啮合于被动锥齿轮一18的两侧上，轮轴29的两端均通过涡卷弹簧16与驱动箱15侧壁连接，涡卷弹簧16一端连接于转轴29，另一端连接于驱动箱15侧壁上；

当海浪上涌时，浮体3带动支撑板11上升，在配重部的作用下，配重部拉动缆绳2并带动轮轴29在驱动箱15内旋转，同时缆绳2被释放，轮轴29扭转涡卷弹簧16，在此过程中，轮轴29通过单向轴承一30带动右侧的主动锥齿轮一17旋转，该侧的主动锥齿轮一17通过被动齿轮二带动转轴8旋转，而左侧的主动锥齿轮一17在单向轴承二32的作用下在轮轴29上空转，转轴8带动螺旋叶片21旋转以将海水连带漂浮垃圾通过吸水口23吸入吸水筒22内，再由排水口20排入滤笼19中，实现对海面漂浮垃圾的清理；当海浪下降时，浮体3带动支撑板11下降，利用涡卷弹簧16的回弹力带动轮轴29回转，轮轴29通过单向轴承二32带动左侧的主动锥齿轮一17旋转，左侧的主动锥齿轮一17带动被动锥齿轮一18沿原旋转方向继续旋转，利用单向轴承一30和单向轴承二32的配合作用，使得被动锥齿轮一18被两侧的主动锥齿轮一17交替驱动，能量利用率高，充分利用了海浪势能进行吸水；同时当海风吹在扇叶7上时，扇叶7带动转轴8旋转，进而带动螺旋叶片21旋转，在势能的配合作用下，起到相辅相成的增强效果，本发明充分利用于大自然的能量对漂浮垃圾进行收集，起到节能环保的效果。

具体的，防水箱5内设有控制器10和电机24，控制器10采用西门子smart200，电机24的输出轴上固定设有主动锥齿轮二25，转轴8上通过单向轴承三26设有被动锥齿轮二27，主动锥齿轮二25啮合于被动锥齿轮二27，转轴8上套设有轴套式编码器4，编码器4采用上海恒祥光学电子有限公司，型号K158，且编码器4安装于防水箱5内的顶部上，控制器10分别与电机24和编码器4电性连接，蓄电池9分别向电机24、控制器10、水质检测器14、风向仪13和信号收发元件28供电；

利用太阳能板6收集太阳能并向蓄电池9充电，当编码器4测量到转轴8转速低于设定阈值时，说明此时海风和浪涌较小，海面垃圾吸附效果较差，控制器10根据编码器4检测到的转速信号启动电机24带动主动锥齿轮二25转动，主动锥齿轮二25带动被动锥齿轮二27旋转，在单向轴承三26的作用下，被动锥齿轮二27带动转轴8加速旋转以达到设定阈值；而当浪涌和海风较大时，驱动转轴8的转速大于设定阈值，控制器10根据编码器4检测到的转速信号控制电机24停止工作，此时在单向轴承三26的作用下，被动锥齿轮二27在转轴8上空转，避免被动锥齿轮二27带动主动锥齿轮二25旋转而增加转轴8的转动阻力，大大降低了能源的损耗，本发明充分利用海浪势能、风能和太阳能，并进行合理的结合和相互辅助以驱动转轴8，在保证海洋垃圾清理效果的同时，还节约了能源的消耗。

具体的，涡卷弹簧16外侧设有防水罩33，避免海水侵袭涡卷弹簧16而造成腐蚀。

具体的，配重部为连接于缆绳2上的配重块1，利用配重块1具有较大的重量和惯性，使得浮体3上下浮动时，拉扯缆绳2。

具体的，导流板12的外侧壁和上表面分别固定连接于浮体3侧壁和支撑板11下壁，且导流板12呈弧形结构，且吸水口23和排水口20均呈切向设置，使得漂浮垃圾沿着导流板12切向流入吸水口23，有利于提高垃圾吸附范围，并由切向排水口20排出，大大降低了水流的阻力，有利于提高水流流速，进而提高收集垃圾的效果。

实施例二：

参见图5，本实施例与实施例一的区别在于：

具体的，配重部为连接于缆绳2上的固定锚34，固定锚34固定或拆卸或安装于海底，实现在垃圾密集区域固定收集垃圾，且还能避免本装置丢失。

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，在不脱离本发明技术原理的前提下，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 (7)

1.一种具有清理海面漂浮垃圾功能的海洋环境监测装置，包括支撑板、转轴和驱动箱，所述支撑板上设有多个浮体，所述浮体的上下表面分别设有风向仪和水质检测器，所述支撑板上下表面分别设有防水箱和吸水筒，所述防水箱顶部设有太阳能板，所述防水箱内设有信号收发元件和蓄电池，所述吸水筒的上下部分别设有多个吸水口和排水口，所述吸水口的两侧均设有导流板，所述排水口上设有滤笼，所述转轴转动设于所述吸水筒内，所述转轴上设有螺旋叶片，所述转轴顶部依次穿过所述支撑板、防水箱和太阳能板并设有扇叶，所述转轴底部穿入所述驱动箱内并设有被动锥齿轮一，所述驱动箱内转动设有轮轴，所述轮轴中部缠绕有缆绳，所述缆绳连接有配重部，所述轮轴两侧均设有主动锥齿轮一，两个所述主动锥齿轮一分别通过单向轴承一和单向轴承二连接于所述轮轴上，两个所述主动锥齿轮一分别啮合于所述被动锥齿轮一的两侧上，所述轮轴的两端均通过涡卷弹簧与所述驱动箱侧壁连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有清理海面漂浮垃圾功能的海洋环境监测装置，其特征在于：所述防水箱内设有控制器和电机，所述电机的输出轴上设有主动锥齿轮二，所述转轴上通过单向轴承三设有被动锥齿轮二，所述主动锥齿轮二啮合于所述被动锥齿轮二，所述转轴上套设有编码器，所述编码器安装于所述防水箱内的顶部上，所述控制器分别与电机和编码器电性连接，所述电机、控制器、水质检测器、风向仪和信号收发元件均与蓄电池电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种具有清理海面漂浮垃圾功能的海洋环境监测装置，其特征在于：所述轮轴中部设有卷绳轮，所述缆绳缠绕于所述卷绳轮上。

4.根据权利要求1所述的一种具有清理海面漂浮垃圾功能的海洋环境监测装置，其特征在于：所述涡卷弹簧外侧设有防水罩。

5.根据权利要求1所述的一种具有清理海面漂浮垃圾功能的海洋环境监测装置，其特征在于：所述配重部为连接于所述缆绳上的配重块。

6.根据权利要求1所述的一种具有清理海面漂浮垃圾功能的海洋环境监测装置，其特征在于：所述配重部为连接于所述缆绳上的固定锚，所述固定锚固定安装于海底。

7.根据权利要求1所述的一种具有清理海面漂浮垃圾功能的海洋环境监测装置，其特征在于：所述导流板的外侧壁和上表面分别连接于所述浮体侧壁和支撑板下表面，且所述导流板呈弧形结构，且所述吸水口和排水口均呈切向设置。

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