CN218559116U - 一种海漂垃圾回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于一种海漂垃圾回收装置，包括舱体、动力模块、捕捞模块、回收模块，其中：所述动力模块包括摩擦纳米发电机TENG网络、电机、螺旋桨，所述TENG网络用于将海浪机械能转换为电能，所述电机、螺旋桨用于将所述TENG网络传输的电能转换为机械能以为所述海漂垃圾回收装置提供动力；所述捕捞模块固定安装在所述双体船型结构的舱体两臂处，包括水栅栏，用于将漂浮在海面的海漂垃圾收拢至所述舱体的两臂内侧；所述回收模块固定安装在所述双体船型结构的舱体中央，包括舱门、过滤网、回收舱，用于回收海漂垃圾。本实用新型基于TENG发电并实现对海漂垃圾的全流程回收，具有节能、高效、低成本等优势。

Description

一种海漂垃圾回收装置

技术领域

本实用新型涉及新能源应用、环境保护领域，具体而言，涉及一种海漂垃圾回收装置。

背景技术

目前海漂垃圾的回收装置形式多样，且在实际运行中已经初见成效，2021年“海洋清理”组织的海洋垃圾回收装置已从太平洋清理出了9000公斤垃圾。但是常见的海洋垃圾回收装置普遍体积庞大，行动不便。除此之外，在垃圾的回收方式上，只能做到简单的将垃圾拖回岸上处理，之后还需要花费更多大人工成本；在能源的供给方式上还较为传统，在回收工作中也有大量的燃料需求。

因此，需要一种或多种方法解决上述问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分实用新型的信息仅用于加强对本实用新型的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种海漂垃圾回收装置，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本实用新型的一个方面，提供一种海漂垃圾回收装置，所述海漂垃圾回收装置包括舱体、动力模块、捕捞模块、回收模块，其中：

所述舱体为刚性双体船型结构，用于固定安装所述动力模块、捕捞模块、回收模块；

所述动力模块包括摩擦纳米发电机TENG网络、电机、螺旋桨，所述TENG网络用于将海浪机械能转换为电能，所述TENG网络通过导线与所述电机连接，所述电机与螺旋桨固定插接，所述电机、螺旋桨固定安装在所述双体船型结构的舱体尾部，所述电机、螺旋桨用于将所述TENG网络传输的电能转换为机械能以为所述海漂垃圾回收装置提供动力；

所述捕捞模块固定安装在所述双体船型结构的舱体两臂处，包括水栅栏，用于将漂浮在海面的海漂垃圾收拢至所述舱体的两臂内侧；

所述回收模块固定安装在所述双体船型结构的舱体中央，包括舱门、过滤网，所述舱门设置在所述舱体的两臂内侧，用于接收所述捕捞模块收拢的海漂垃圾，所述过滤网设置在所述舱体的尾部，用于在接收所述捕捞模块收拢的海漂垃圾后过滤海水。

在本实用新型的一种示例性实施例中，所述海漂垃圾回收装置还包括：

规避模块，所述规避模块包括红外线传感器，所述规避模块用于基于红外线传感器探测并感知海面障碍物，并通过控制所述动力模块使所述海漂垃圾回收装置规避所述海面障碍物。

在本实用新型的一种示例性实施例中，所述海漂垃圾回收装置的舱体还包括：

定位模块，所述定位模块用于对所述海漂垃圾回收装置定位。

在本实用新型的一种示例性实施例中，所述海漂垃圾回收装置的动力模块包括两个电机及两个螺旋桨，并分别固定安装在所述双体船型结构的双体船型尾部两侧，用于驱动所述海漂垃圾回收装置运动。

在本实用新型的一种示例性实施例中，所述海漂垃圾回收装置的捕捞模块还包括：

PVC管道，所述PVC管道内填充有真空棉，所述PVC管道固定安装在所述捕捞模块的底部，用于减少海水水流阻力，增加所述漂垃圾回收装置的浮力。

在本实用新型的一种示例性实施例中，所述海漂垃圾回收装置的回收模块还包括：

回收舱，所述回收舱用于收集并储存海漂垃圾。

在本实用新型的一种示例性实施例中，所述海漂垃圾回收装置的回收模块还包括：

红外探测头，所述红外探测头安装于所述回收舱顶部，所述红外探测头用于探测所述回收舱的饱和度。

本实用新型的示例性实施例中的海漂垃圾回收装置，包括舱体、动力模块、捕捞模块、回收模块，其中：所述动力模块包括摩擦纳米发电机TENG网络、电机、螺旋桨，所述TENG网络用于将海浪机械能转换为电能，所述电机、螺旋桨用于将所述TENG网络传输的电能转换为机械能以为所述海漂垃圾回收装置提供动力；所述捕捞模块固定安装在所述双体船型结构的舱体两臂处，包括水栅栏，用于将漂浮在海面的海漂垃圾收拢至所述舱体的两臂内侧；所述回收模块固定安装在所述双体船型结构的舱体中央，包括舱门、过滤网、回收舱，用于回收海漂垃圾。本实用新型基于TENG发电并实现对海漂垃圾的全流程回收，具有节能、高效、低成本等优势。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

通过参照附图来详细描述其示例实施例，本实用新型的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1示出了根据本实用新型一示例性实施例的海漂垃圾回收装置的俯视结构示意图；

图2示出了根据本实用新型一示例性实施例的海漂垃圾回收装置的另一俯视结构示意图；

图3示出了根据本实用新型一示例性实施例的海漂垃圾回收装置的正视结构示意图；

图4示出了根据本实用新型一示例性实施例的海漂垃圾回收装置的另一正视结构示意图；

图5示出了根据本实用新型一示例性实施例的海漂垃圾回收装置的仰视结构图；

图6示出了根据本实用新型一示例性实施例的海漂垃圾回收装置的回收舱尺寸示意图；

图7示出了根据本实用新型一示例性实施例的海漂垃圾回收装置的另一回收舱尺寸示意图.

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本实用新型的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作以避免模糊本实用新型的各方面。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个软件硬化的模块中实现这些功能实体或功能实体的一部分，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

在本示例实施例中，首先提供了一种海漂垃圾回收装置；参考图1中所示，该海漂垃圾回收装置包括舱体100、动力模块200、捕捞模块300、回收模块400，其中：

所述舱体100为刚性双体船型结构，用于固定安装所述动力模块200、捕捞模块300、回收模块400；

所述动力模块200包括摩擦纳米发电机220TENG网络210、电机220、螺旋桨230，所述TENG网络210用于将海浪机械能转换为电能，所述TENG网络210通过导线与所述电机220连接，所述电机220与螺旋桨230固定插接，所述电机220、螺旋桨230固定安装在所述双体船型结构的舱体100尾部，所述电机220、螺旋桨230用于将所述TENG网络210传输的电能转换为机械能以为所述海漂垃圾回收装置提供动力；

所述捕捞模块300固定安装在所述双体船型结构的舱体100两臂处，包括水栅栏310，用于将漂浮在海面的海漂垃圾收拢至所述舱体100的两臂内侧；

所述回收模块400固定安装在所述双体船型结构的舱体100中央，包括舱门410、过滤网420，所述舱门410设置在所述舱体100的两臂内侧，用于接收所述捕捞模块300收拢的海漂垃圾，所述过滤网420设置在所述舱体100的尾部，用于在接收所述捕捞模块300收拢的海漂垃圾后过滤海水。

本实用新型的示例性实施例中的海漂垃圾回收装置，包括舱体、动力模块、捕捞模块、回收模块，其中：所述动力模块包括摩擦纳米发电机TENG网络、电机、螺旋桨，所述TENG网络用于将海浪机械能转换为电能，所述电机、螺旋桨用于将所述TENG网络传输的电能转换为机械能以为所述海漂垃圾回收装置提供动力；所述捕捞模块固定安装在所述双体船型结构的舱体两臂处，包括水栅栏，用于将漂浮在海面的海漂垃圾收拢至所述舱体的两臂内侧；所述回收模块固定安装在所述双体船型结构的舱体中央，包括舱门、过滤网、回收舱，用于回收海漂垃圾。本实用新型基于TENG发电并实现对海漂垃圾的全流程回收，具有节能、高效、低成本等优势。

下面，将对本示例实施例中的海漂垃圾回收装置进行进一步的说明。

如图2-5所示，所述海漂垃圾回收装置包括舱体100、动力模块200、捕捞模块300、回收模块400，当该装置在海面行驶时，通过水栅栏310两臂的引导作用，将水面垃圾初步聚拢到装置的前部。当螺旋桨230在电动机带动下旋转时，螺旋桨230前后产生水压差，海水由船的前部流进，后部流出，形成海水的定向流动，从而带动水面垃圾向船舱流动，达到垃圾二次集中的功能。其中：

所述舱体100为刚性双体船型结构，用于固定安装所述动力模块200、捕捞模块300、回收模块400。

在本示例的实施例中，所述海漂垃圾回收装置的舱体100还包括：

定位模块110，所述定位模块110用于对所述海漂垃圾回收装置定位。

在本示例的实施例中，所述舱体100采用(PVC)聚氯乙烯材料。

所述动力模块200包括摩擦纳米发电机220TENG网络210、电机220、螺旋桨230，所述TENG网络210用于将海浪机械能转换为电能，所述TENG网络210通过导线与所述电机220连接，所述电机220与螺旋桨230固定插接，所述电机220、螺旋桨230固定安装在所述双体船型结构的舱体100尾部，所述电机220、螺旋桨230用于将所述TENG网络210传输的电能转换为机械能以为所述海漂垃圾回收装置提供动力。

在本示例的实施例中，所述海漂垃圾回收装置的动力模块200包括两个电机220及两个螺旋桨230，并分别固定安装在所述双体船型结构的双体船型尾部两侧，用于驱动所述海漂垃圾回收装置运动。

在本示例的实施例中，摩擦纳米发电机220TENG基本工作原理是：当2种得失电子能力不同的材料相接触时，它们的表面会由于摩擦起电作用产生静电荷；而当2种材料在机械外力的驱动下分离时，摩擦起电产生的正负电荷也发生分离，从而在材料的上下背电极间产生感应电势差；如果在2个电极间接入负载或将其短路，感应电势差便会驱动电子通过外电路在2个电极间流动，从而形成电流。因此，当系统被周期性地施加作用力时，2个电极间会产生往复的电子流动，从而实现机械能与电能转换。

在本示例的实施例中，由TENG小球构成的TENG网络210对舱体100进行供电，TENG利用海浪产生的交流电通过FPMM柔性电源管理模块提高转换效率，输出稳定直流电。再经等离子开关及电荷泵实现高低压下对舱体100两侧的电机220进行控制，从而驱动螺旋桨230带动舱体100运动。MEMS等离子体开关能控制缓冲器和器件内部最终储能器之间的能量转移，提供了一种在低压和高压下控制电机220的方式。

在本示例的实施例中，所述电机220由PVC(聚氯乙烯)包裹从而达到防水的效果。所述动力模块200采用PCB技术，将TENG与电源管理模块(PMM)集成为一个柔性直供电微系统，TENG产生的交流电通过FPMM柔性电源管理模块提高转换效率，输出稳定直流电。此外还采用MEMS等离子体开关和不稳定的Bennet倍频电荷泵。Bennet倍频电荷泵通过构建一个没有饱和极限的指数充电过程，解决了一些TENG器件中的电压限制问题，从而能够产生大功率输出。另外，MEMS等离子体开关能控制缓冲器和器件内部最终储能器之间的能量转移，提供了一种在低压和高压下控制器件的解决方案。

所述捕捞模块300固定安装在所述双体船型结构的舱体100两臂处，包括水栅栏310，用于将漂浮在海面的海漂垃圾收拢至所述舱体100的两臂内侧。

在本示例的实施例中，所述海漂垃圾回收装置的捕捞模块300还包括：

PVC管道320，所述PVC管道320内填充有真空棉，所述PVC管道320固定安装在所述捕捞模块300的底部，用于减少海水水流阻力，增加所述漂垃圾回收装置的浮力。

在本示例的实施例中，所述捕捞模块300，用于对海漂垃圾的捕捞，由水栅栏310构成，其中水栅栏310是采用(PVC)聚氯乙烯。当通过红外传感器和数字遥感技术的结合对海上垃圾分布进行检测、捕捉并将信息数字化传给主控装置进行定位，该装置行驶到定位的海域时，通过两侧的水栅栏310将垃圾圈入，垃圾顺着两侧的水栅栏310往该装置聚拢，进而顺着水流流入舱内。

如图6、7所示，所述回收模块400固定安装在所述双体船型结构的舱体100中央，包括舱门410、过滤网420，所述舱门410设置在所述舱体100的两臂内侧，用于接收所述捕捞模块300收拢的海漂垃圾，所述过滤网420设置在所述舱体100的尾部，用于在接收所述捕捞模块300收拢的海漂垃圾后过滤海水。

在本示例的实施例中，所述海漂垃圾回收装置的回收模块400还包括：

回收舱430，所述回收舱430用于收集并储存海漂垃圾。

在本示例的实施例中，所述海漂垃圾回收装置的回收模块400还包括：

红外探测头440，所述红外探测头440安装于所述回收舱430顶部，所述红外探测头440用于探测所述回收舱430的饱和度。

在本示例的实施例中，当进行回收工作时，所述回收舱的舱门410打开，垃圾随水流进入回收舱，海水经过滤网420排出，而垃圾被滞留在回收舱内，待传感器检测回收舱被装满时，舱门410关闭，系统将显示满载并及时利用GPS导航回收舱向岸边行驶至特定回收站，待回收舱内垃圾被清理完后再次返航。

在本示例的实施例中，所述海漂垃圾回收装置还包括：

规避模块500，所述规避模块500包括红外线传感器510，所述规避模块500用于基于红外线传感器510探测并感知海面障碍物，并通过控制所述动力模块200使所述海漂垃圾回收装置规避用于规避礁石等海面障碍物。

在本示例的实施例中，所述规避模块500是由舱体100上的红外线传感器510，用于规避礁石等障碍。由于在海上航行的复杂性，可能会发生意料不到的原因所造成的事故，因此采用红外遥感技术，通过舱体100上的红外传感器对周围障碍物进行监测，将数据传入主控装置后，主控装置对舱体100两侧的螺旋桨230进行控制规避障碍物，可以有效规避障碍物。

在本示例的实施例中，本装置动力系统利用传统发电方式与新型能源相结合的方式发电，传统发电方式耗能大，效率低，排除的污染物较多，直接影响环境问题，并且自然资源不断匮乏，所以我们采用了TENG发电为主，传统发电为辅的方式为回收舱提供电能。TENG是基于摩擦起电和静电感应耦合的新型能源转换装置，可以将低频、无规则、分散式的机械能高效转换成电能。同时根据设备需要漂浮在海上的应用环境，TENG采用固-液接触型全封闭式封装，严密封装和特定材料避免漏水产生故障，并且减少设备的磨损同时尽可能地加大了固液接触面积提升发电效率。通过TENG与传统发电机220相结合，能够提供更清洁高效的的电能，减小能耗以及对环境的污染。

在本示例的实施例中，本装置采用红外遥感技术和GPS技术，可以对垃圾以及装置进行定位导航,同时增加了红外传感器对回收滤网的满载状况进行监控，实现了智能高效收集海洋中的漂浮垃圾，并且可以有效规避障碍物自主往返完成回收作业，提升捕捞精度。本装置还增设延展的水栅栏310和其他海漂垃圾回收器相比能有效扩大回收面积，实现了回收舱高效回收的作用。

在本示例的实施例中，本装置整体由PVC(聚氯乙烯)材料一体注射成型，保证了装置的防水性同时最大程度削减装置在不同酸碱度水域被腐蚀带来的的损坏，延长设备寿命。

在本示例的实施例中，本回收系统相较于传统的海洋垃圾回收装置可以实现多个同时投放，云端远距离监控，大范围高效回收污染物同时节约能源、减少碳排放，实现低碳环保的理念。当下海洋垃圾问题依旧严重，同时河道也面临着每日的生活垃圾，以及随季节变化而产生的浮水植物及落叶垃圾。这些垃圾进入河道影响市容的同时也给城市排水系统带来了挑战，因此清理城市内河水面漂浮物成为城市环境治理的一个重要环节。基于TENG系统的海洋垃圾回收装置同时也可以进行适当调节进入河道、湖泊等多样水域的日常清洁工作中，大幅减小起投入的人力与动力资源。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了海漂垃圾回收装置装置的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本实用新型的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

此外，上述附图仅是根据本实用新型示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里后，将容易想到本实用新型的其他实施例。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未实用新型的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限。

Claims (7)

1.一种海漂垃圾回收装置，其特征在于，所述海漂垃圾回收装置包括舱体、动力模块、捕捞模块、回收模块，其中：

所述舱体为刚性双体船型结构，用于固定安装所述动力模块、捕捞模块、回收模块；

所述动力模块包括摩擦纳米发电机TENG网络、电机、螺旋桨，所述TENG网络用于将海浪机械能转换为电能，所述TENG网络通过导线与所述电机连接，所述电机与螺旋桨固定插接，所述电机、螺旋桨固定安装在所述双体船型结构的舱体尾部，所述电机、螺旋桨用于将所述TENG网络传输的电能转换为机械能以为所述海漂垃圾回收装置提供动力；

所述捕捞模块固定安装在所述双体船型结构的舱体两臂处，包括水栅栏，用于将漂浮在海面的海漂垃圾收拢至所述舱体的两臂内侧；

所述回收模块固定安装在所述双体船型结构的舱体中央，包括舱门、过滤网，所述舱门设置在所述舱体的两臂内侧，用于接收所述捕捞模块收拢的海漂垃圾，所述过滤网设置在所述舱体的尾部，用于在接收所述捕捞模块收拢的海漂垃圾后过滤海水。

2.如权利要求1所述的海漂垃圾回收装置，其特征在于，所述海漂垃圾回收装置还包括：

规避模块，所述规避模块包括红外线传感器，所述规避模块用于基于红外线传感器探测并感知海面障碍物，并通过控制所述动力模块使所述海漂垃圾回收装置规避所述海面障碍物。

3.如权利要求1所述的海漂垃圾回收装置，其特征在于，所述海漂垃圾回收装置的舱体还包括：

定位模块，所述定位模块用于对所述海漂垃圾回收装置定位。

4.如权利要求1所述的海漂垃圾回收装置，其特征在于，所述海漂垃圾回收装置的动力模块包括两个电机及两个螺旋桨，并分别固定安装在所述双体船型结构的双体船型尾部两侧，用于驱动所述海漂垃圾回收装置运动。

5.如权利要求1所述的海漂垃圾回收装置，其特征在于，所述海漂垃圾回收装置的捕捞模块还包括：

PVC管道，所述PVC管道内填充有真空棉，所述PVC管道固定安装在所述捕捞模块的底部，用于减少海水水流阻力，增加所述漂垃圾回收装置的浮力。

6.如权利要求1所述的海漂垃圾回收装置，其特征在于，所述海漂垃圾回收装置的回收模块还包括：

回收舱，所述回收舱用于收集并储存海漂垃圾。

7.如权利要求6所述的海漂垃圾回收装置，其特征在于，所述海漂垃圾回收装置的回收模块还包括：

红外探测头，所述红外探测头安装于所述回收舱顶部，所述红外探测头用于探测所述回收舱的饱和度。

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