一種用輪船收集海面飄浮物的裝置和方法
2023-12-12 10:59:02
專利名稱：一種用輪船收集海面飄浮物的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及環境保護技術領域，具體地說涉及一種用輪船收集海面油汙和赤潮的方法。
背景技術：
在大海上，一旦油輪翻沉破裂，導致原油洩漏將發生大規模生態汙染。在大海上一旦發生大面積赤潮，危害極大，同樣會發生大規模的生態汙染。對於海面石油汙染，目前大多採取的措施是用圍油欄、消油劑等方法收集和消除油汙。前不久，法國一造船廠曾設計一種用輪船收集海面油汙的方法其收油船由三艘船組成，中間是收油主船，兩側是副船，主船與副船之間用鋼結構連接固定，主船與副船之間各有8米的空隙，主船與副船之間的尾部用鋼板圍住封死，當這種收油船在海面石油汙染海域行駛時，有一部分油汙被圍堵在主船與兩側副船之間的空間，然後主船採取水泵吸抽和鋼板刮取的方法將圍內的油汙收入主船內。這不僅造成技術上的複雜，而且效率低下。對消除赤潮汙染一般採取有二次汙染的化學方法消除。但這些措施並不能有效的解決問題。
針對現有技術不夠理想的現狀，本發明提出一種利用輪船收集海面飄浮物的裝置和方法，以克服現有技術的不足，有效防止生態汙染。
發明內容
本發明的具體技術方案包括輪船船體和船艙，特徵是在輪船前方船幫上開設帶有閥門的缺口，在船艙中設置一臺或一臺以上進水泵和排水泵及邏輯控制系統；在船艙底部架設一層鋼板，在鋼板上排列著若干洞口，每個洞口上有立體過濾層。
所述邏輯控制系統包括浮球，浮球帶動連杆和可以使連杆上下移動的中軸；速度給定器和變頻器；控制室內設有啟動開關、閉閥開關和停機開關；由啟動開關和停機電鈕通過啟停可編程控制器(PLC)控制進水電機；由閉閥開關、閥門電鈕和行程開關通過升降可編程控制器(PLC)和鋼絲繩電動葫蘆控制缺口的閥門；停機開關和速度給定器通過變頻器控制排水電機。所說鋼絲繩電動葫蘆可以裝在塔架的臂杆上。
本發明還可以用下述方案來實現，所說船艙底部架設的鋼板上，排列若干洞口，可設計縱橫成排，在每一縱排與橫排之間都裝有可以轉動的毛刷，每條毛刷兩端由防水電機帶動不停地旋轉，以防止過濾層堵塞。
本發明利用所述裝置收集海面飄浮物的方法，其步驟為(1)啟動進水泵將海水抽入船艙內，達到一定限量後，停止抽入海水，(2)由於輪船自身重量加上抽入的海水重量，使船體漸漸下沉，達到艙內的海水平面和缺口下沿低於船外海平面，形成船艙內外水平面的落差，(3)開啟缺口的閥門，大量含有飄浮物的海水湧入船艙內，(4)同時，開啟排水泵，從船艙底部向海裡排放海水，(5)時刻保持排水泵排出的水量與從缺口進入船艙帶飄浮物的海水容量相等，(6)海面飄浮物在船艙內逐漸積蓄到滿船艙，(7)關閉缺口的閥門，同時停止排水泵工作，收集海面飄浮物的工作圓滿結束。
所述海面飄浮物是指海面油汙和赤潮。
本發明是利用油汙或赤潮飄浮在水面上的物理特性，先將夾雜油汙的海水大面積收入船艙，然後將相同容量的海水從船艙底層排入海中，其方法簡單，技術可靠，時間迅速，優越性十分明顯。
圖1為本發明結構側面示意圖；圖2為速度給定器30和變頻器31示意圖；圖3為電位器50控制變頻器31示意圖；圖4為本發明收集海面赤潮船側面示意圖；圖5為本發明收集海面赤潮船俯視示意圖；具體實施方式
本發明具體實施和工作過程如下將本發明的船體1駛達有油汙或赤潮的海域後，由控制室20裡的工作人員，首先旋轉啟動開關24，經輸電線8和啟停可編程控制器(PLC)37，啟動進水泵11的進水電機41，通過進水泵11的進水口32和出水口33，從海裡向船艙27內抽水。當船艙27內的海水達到預定高度的水平面18，即缺口2的下口處的下方約2米處，水平面18的浮力將浮球13抬起。與浮球相連的連杆14在中軸28的作用下可以上下活動。此時，連杆14觸碰到L形固定板29上的速度給定器30的齒條伸縮杆15，速度給定器30將信號傳給變頻器31，然後經輸電線啟動排水泵12的排水電機42。通過艙內吸水口35和排水口34開始將船艙27裡的海水向大海裡排放。與此同時，連杆14觸碰到停機電鈕16，該停機電鈕16裝有可通電的伸縮式彈簧並經輸電線8和啟停可編程控制器(PLC)37，關閉進水泵11的進水電機41，停止由海裡向船艙27內抽水。同時，連杆14觸碰到閥門電鈕17(該電鈕有可通電的伸縮式彈簧)，該閥門電鈕17經輸電線8和升降可編程控制器(PLC)36及輸電線，再經塔架7的臂杆5上的鋼絲繩電動葫蘆6，牽動鋼索4放下閥門3。由於閥門3被打開，處於海平面19的大量油汙或赤潮夾雜著海水從缺口2湧入船艙27內。
當從缺口2湧入船艙27的海水來不及由排水泵12排入海中，造成船艙27內的水平面18繼續升高，浮球13與連杆14也繼續升高後，觸碰到行程開39(該行程開關39有可通電伸縮式彈簧)並經輸電線和升降可編程控制器(PLC)36及輸電線和鋼絲繩電動葫蘆6，將閥門3自動向上移動關閉缺口2，暫停含飄浮物的海水進入船艙27內。當連杆14脫離行程開關39後，閥門3又自動向下移動，打開缺口2，含有飄浮物的海水又湧入艙內。在工作過程中始終保持著艙內容積不變和船內外總落差8米不變的狀態。這種狀態使湧入船艙裡的飄浮物逐漸將船艙裡的海水通過排水泵12排擠出船艙外，當排水泵12開始從船艙底部抽出飄浮物時，控制室20的工作人員立即旋轉閉閥電鈕25，經輸電線和升降可編程控制器(PLC)36及鋼絲繩電動葫蘆6將閥門3提起，關閉缺口2，與此同時旋轉停機電鈕26，經輸電線和變頻器31將排水泵12的排水電機42關閉，收飄浮物船至此圓滿完成任務。
以上所說缺口2的兩側有插槽，插槽中間有閥門3，象插銷一樣插在插槽裡。閥門3上方被鋼絲繩電動葫蘆6控制，起到限位開關作用。該閥門3在插槽中可上下移動。為防止大量海水從縫隙洩入船艙27中，閥門3與插槽之間應保持既潤滑又緊配合，以方便閉合與開啟。在船艙27內壁上可設置一個中軸28，與連杆14與中軸28相連。在L型固定板29上裝有速度給定器30、變頻器31、停機電鈕16、閥門電鈕17及行程開關39。
本發明所設置的進水泵11和排水泵12可以有多個，其船體1應儘量設計寬闊，這樣不僅可抗風浪，而且可提高收油效率。現在還設計了一種可調節收集飄物船內外水平面落差大小的控制裝置，在速度給定器的齒條伸縮杆15的下端、停機電鈕16的下端，行程開關39的下端和開啟閥門電鈕17的下端加上各種長短規格不一的套子。當需要將收油船內外水平面落差調節到很小時，就加上規格長的套子，這樣當船艙內進水還不是太多，也就是船內外水平面落差很小時，浮球就會浮起，而與其連接在一起的連杆14就能觸碰到上述各控制電鈕，反之，如果需要將收油船艙內外落差調節到很大時，就套了很短規格的套子，或者不加套子。中軸28可設置一個，也可根據調節落差大小的需要分別在不同高度設置幾個，以配合浮球和連杆的水平度。
當浮球13隨水面上浮，帶動連杆14碰觸速度給定器30內的電位器50的齒條伸縮杆15下端，使齒條伸縮杆15向上移。將一個齒輪48套在電位器50的旋鈕軸49上，齒條伸縮杆15與齒輪48相嚙合。該齒條伸縮杆15與固定座46之間有彈簧45連接，當外力作用在齒條伸縮杆15下端，使其向上移動並帶動齒輪48旋轉，進而帶動電位器50的旋轉軸49亦隋之旋轉，改變電位器50的阻值，通過電位器50的抽頭47將信號傳給變頻器31。變頻器31根據速度給定器30信號的大小，改變輸出頻率，從而實現對排水電機42速度的控制。變頻器31的輸入電源44為3 380V AC 50HZ。
本發明所述收集海面飄浮物的方法，即收集海面油汙或赤潮的方法。上已述及收油汙的方法。收集赤潮與收油汙在船體結構上基本相同，稍有區別在於船艙底部鋼板52的洞口57，在每個洞口57上有鋼筋框架54。在該鋼筋框架54上套上布口袋55，即成為立體過濾層53，該裝置就是赤潮船；拿掉布口袋55就是收油船。收赤潮即是收集海面浮遊生物，保護養殖業的安全。
收集赤潮時，赤潮經過立體過濾層53，將水滲入到鋼板52下面，而浮遊生物則留在立體過濾層53的上面，排水泵12的排水電機42啟動後，鋼板52下面的海水經排水泵12的吸水口35，通過排水口34排入海中。立體過濾層53之間縱橫交錯地架了密集的可旋轉的毛刷59，該旋轉毛刷59兩端由防水電機56帶動不停地旋轉，及時把吸附在立體過濾層53外面的浮遊生物不斷清除乾淨。在鋼板52上開一圓洞58，排水泵12的吸水口35可以通過圓洞58伸入鋼板52下面。
權利要求
1.一種用輪船收集海面飄浮物的裝置，包括輪船船體和船艙，其特徵在於在輪船前方船幫上設置帶有閥門的缺口，在船艙中設置一臺或一臺以上進水泵和排水泵及邏輯控制系統。
2 如權利要求1所述用輪船收集海面飄浮物的裝置，其特徵在於在船艙底部架設一層鋼板，在鋼板上排列著若干洞口，每個洞口上有立體過濾層。
3.如權利要求1所述用輪船收集海面飄浮物的裝置，其特徵在於所述邏輯控制系統包括浮球，連杆和中軸；速度給定器和變頻器；控制室內設有啟動開關、閉閥開關和停機開關；由啟動開關和停機電鈕通過啟停可編程控制器(PLC)控制進水電機；由閉閥開關、開啟閥門電鈕和行程開關通過升降可編程控制器(PLC)和鋼絲繩電動葫蘆控制閥門；停機開關和速度給定器通過變頻器控制排水電機。
4.如權利要求3所述的用輪船收集海面飄浮物的裝置，其特徵在於所述鋼絲繩電動葫蘆可以裝在塔架的臂杆上。
5.如權利要求3所述的用輪船收集海面飄浮物的裝置，其特徵在於所述連杆可以圍繞中軸上下移動。
6.如權利要求2所述用輪船收集海面飄浮物的裝置，其特徵在於所述洞口縱橫成排，在每一縱排與橫排之間裝有可以轉動的毛刷，每個毛刷兩端由防水電機帶動。
7.利用權利要求1所述裝置收集海面飄浮物的方法，該方法步驟為(1)啟動進水泵將海水抽入船艙內達到一定限量後，停止抽入海水，(2)船體漸漸下沉，達到艙內的海水平面和缺口的下沿低於船外海平面，形成船艙內外水平面的落差，(3)開啟缺口的閥門，夾雜海面浮物的海水湧入船艙內，(4)開啟排水泵，從船艙底部向海裡排放海水，(5)時刻保持排水泵排出的水量與從缺口進入船艙帶飄浮物的海水容量相等，(6)海面飄浮物在船艙內積蓄到滿船艙，(7)關閉缺口的閥門，同時停止排水泵工作。
8.如權利要求7所述收集海面飄浮物的方法，特徵是所述海面飄浮物是指海面油汙或赤潮。
全文摘要
本發明公開一種用輪船收集海面油汙或赤潮的方法和裝置。在收油船前方船幫上留有缺口，設有可開啟和關閉的閥門。工作時先開啟進水泵，將海水抽入艙內，使收油船下沉，形成一定落差。當缺口的閥門被打開，海面飄浮物湧入船艙，同時排水泵開始從船艙底部向海裡排水，保持船艙內容積不變。因油汙是浮在水面，排水泵從船艙排入海中的只是海水，如此循環結果是船艙內油汙下的海水不斷被排入海中，從缺口進入的油汙逐漸佔滿船艙。收集海面赤潮方法和裝置與收油船基本相同，僅在船艙底部設有過濾層。本發明用簡單高效的方法保護了生態環境。
文檔編號B63B35/32GK1600638SQ20031011329
公開日2005年3月30日 申請日期2003年11月14日 優先權日2003年9月22日
發明者楊爾堅 申請人:楊爾堅