專利名稱：一種用輪船收集海面飄浮物的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種用輪船收集海面油污和赤潮的方法。
背景技術(shù)：
在大海上，一旦油輪翻沉破裂，導(dǎo)致原油泄漏將發(fā)生大規(guī)模生態(tài)污染。在大海上一旦發(fā)生大面積赤潮，危害極大，同樣會發(fā)生大規(guī)模的生態(tài)污染。對于海面石油污染，目前大多采取的措施是用圍油欄、消油劑等方法收集和消除油污。前不久，法國一造船廠曾設(shè)計一種用輪船收集海面油污的方法其收油船由三艘船組成，中間是收油主船，兩側(cè)是副船，主船與副船之間用鋼結(jié)構(gòu)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(dāng)這種收油船在海面石油污染海域行駛時，有一部分油污被圍堵在主船與兩側(cè)副船之間的空間，然后主船采取水泵吸抽和鋼板刮取的方法將圍內(nèi)的油污收入主船內(nèi)。這不僅造成技術(shù)上的復(fù)雜，而且效率低下。對消除赤潮污染一般采取有二次污染的化學(xué)方法消除。但這些措施并不能有效的解決問題。
針對現(xiàn)有技術(shù)不夠理想的現(xiàn)狀，本發(fā)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(xiàn)有技術(shù)的不足，有效防止生態(tài)污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的具體技術(shù)方案包括輪船船體和船艙，特征是在輪船前方船幫上開設(shè)帶有閥門的缺口，在船艙中設(shè)置一臺或一臺以上進水泵和排水泵及邏輯控制系統(tǒng)；在船艙底部架設(shè)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(tǒng)包括浮球，浮球帶動連桿和可以使連桿上下移動的中軸；速度給定器和變頻器；控制室內(nèi)設(shè)有啟動開關(guān)、閉閥開關(guān)和停機開關(guān)；由啟動開關(guān)和停機電鈕通過啟?？删幊炭刂破?PLC)控制進水電機；由閉閥開關(guān)、閥門電鈕和行程開關(guān)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(guān)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桿上。
本發(fā)明還可以用下述方案來實現(xiàn)，所說船艙底部架設(shè)的鋼板上，排列若干洞口，可設(shè)計縱橫成排，在每一縱排與橫排之間都裝有可以轉(zhuǎn)動的毛刷，每條毛刷兩端由防水電機帶動不停地旋轉(zhuǎn)，以防止過濾層堵塞。
本發(fā)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(nèi)，達到一定限量后，停止抽入海水，(2)由于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(nèi)的海水平面和缺口下沿低于船外海平面，形成船艙內(nèi)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涌入船艙內(nèi)，(4)同時，開啟排水泵，從船艙底部向海里排放海水，(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(nèi)逐漸積蓄到滿船艙，(7)關(guān)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(jié)束。
所述海面飄浮物是指海面油污和赤潮。
本發(fā)明是利用油污或赤潮飄浮在水面上的物理特性，先將夾雜油污的海水大面積收入船艙，然后將相同容量的海水從船艙底層排入海中，其方法簡單，技術(shù)可靠，時間迅速，優(yōu)越性十分明顯。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)側(cè)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(fā)明收集海面赤潮船側(cè)面示意圖；圖5為本發(fā)明收集海面赤潮船俯視示意圖；具體實施方式
本發(fā)明具體實施和工作過程如下將本發(fā)明的船體1駛達有油污或赤潮的海域后，由控制室20里的工作人員，首先旋轉(zhuǎn)啟動開關(guān)24，經(jīng)輸電線8和啟?？删幊炭刂破?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，從海里向船艙27內(nèi)抽水。當(dāng)船艙27內(nèi)的海水達到預(yù)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。與浮球相連的連桿14在中軸28的作用下可以上下活動。此時，連桿14觸碰到L形固定板29上的速度給定器30的齒條伸縮桿15，速度給定器30將信號傳給變頻器31，然后經(jīng)輸電線啟動排水泵12的排水電機42。通過艙內(nèi)吸水口35和排水口34開始將船艙27里的海水向大海里排放。與此同時，連桿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并經(jīng)輸電線8和啟?？删幊炭刂破?PLC)37，關(guān)閉進水泵11的進水電機41，停止由海里向船艙27內(nèi)抽水。同時，連桿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(jīng)輸電線8和升降可編程控制器(PLC)36及輸電線，再經(jīng)塔架7的臂桿5上的鋼絲繩電動葫蘆6，牽動鋼索4放下閥門3。由于閥門3被打開，處于海平面19的大量油污或赤潮夾雜著海水從缺口2涌入船艙27內(nèi)。
當(dāng)從缺口2涌入船艙27的海水來不及由排水泵12排入海中，造成船艙27內(nèi)的水平面18繼續(xù)升高，浮球13與連桿14也繼續(xù)升高后，觸碰到行程開39(該行程開關(guān)39有可通電伸縮式彈簧)并經(jīng)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(guān)閉缺口2，暫停含飄浮物的海水進入船艙27內(nèi)。當(dāng)連桿14脫離行程開關(guān)39后，閥門3又自動向下移動，打開缺口2，含有飄浮物的海水又涌入艙內(nèi)。在工作過程中始終保持著艙內(nèi)容積不變和船內(nèi)外總落差8米不變的狀態(tài)。這種狀態(tài)使涌入船艙里的飄浮物逐漸將船艙里的海水通過排水泵12排擠出船艙外，當(dāng)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(zhuǎn)閉閥電鈕25，經(jīng)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(guān)閉缺口2，與此同時旋轉(zhuǎn)停機電鈕26，經(jīng)輸電線和變頻器31將排水泵12的排水電機42關(guān)閉，收飄浮物船至此圓滿完成任務(wù)。
以上所說缺口2的兩側(cè)有插槽，插槽中間有閥門3，象插銷一樣插在插槽里。閥門3上方被鋼絲繩電動葫蘆6控制，起到限位開關(guān)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泄入船艙27中，閥門3與插槽之間應(yīng)保持既潤滑又緊配合，以方便閉合與開啟。在船艙27內(nèi)壁上可設(shè)置一個中軸28，與連桿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(guān)39。
本發(fā)明所設(shè)置的進水泵11和排水泵12可以有多個，其船體1應(yīng)盡量設(shè)計寬闊，這樣不僅可抗風(fēng)浪，而且可提高收油效率?，F(xiàn)在還設(shè)計了一種可調(diào)節(jié)收集飄物船內(nèi)外水平面落差大小的控制裝置，在速度給定器的齒條伸縮桿15的下端、停機電鈕16的下端，行程開關(guān)39的下端和開啟閥門電鈕17的下端加上各種長短規(guī)格不一的套子。當(dāng)需要將收油船內(nèi)外水平面落差調(diào)節(jié)到很小時，就加上規(guī)格長的套子，這樣當(dāng)船艙內(nèi)進水還不是太多，也就是船內(nèi)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桿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(nèi)外落差調(diào)節(jié)到很大時，就套了很短規(guī)格的套子，或者不加套子。中軸28可設(shè)置一個，也可根據(jù)調(diào)節(jié)落差大小的需要分別在不同高度設(shè)置幾個，以配合浮球和連桿的水平度。
當(dāng)浮球13隨水面上浮，帶動連桿14碰觸速度給定器30內(nèi)的電位器50的齒條伸縮桿15下端，使齒條伸縮桿15向上移。將一個齒輪48套在電位器50的旋鈕軸49上，齒條伸縮桿15與齒輪48相嚙合。該齒條伸縮桿15與固定座46之間有彈簧45連接，當(dāng)外力作用在齒條伸縮桿15下端，使其向上移動并帶動齒輪48旋轉(zhuǎn)，進而帶動電位器50的旋轉(zhuǎn)軸49亦隋之旋轉(zhuǎn)，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(jù)速度給定器30信號的大小，改變輸出頻率，從而實現(xiàn)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(fā)明所述收集海面飄浮物的方法，即收集海面油污或赤潮的方法。上已述及收油污的方法。收集赤潮與收油污在船體結(jié)構(gòu)上基本相同，稍有區(qū)別在于船艙底部鋼板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游生物，保護養(yǎng)殖業(yè)的安全。
收集赤潮時，赤潮經(jīng)過立體過濾層53，將水滲入到鋼板52下面，而浮游生物則留在立體過濾層53的上面，排水泵12的排水電機42啟動后，鋼板52下面的海水經(jīng)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(zhuǎn)的毛刷59，該旋轉(zhuǎn)毛刷59兩端由防水電機56帶動不停地旋轉(zhuǎn)，及時把吸附在立體過濾層53外面的浮游生物不斷清除干凈。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(quán)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，其特征在于在輪船前方船幫上設(shè)置帶有閥門的缺口，在船艙中設(shè)置一臺或一臺以上進水泵和排水泵及邏輯控制系統(tǒng)。
2 如權(quán)利要求1所述用輪船收集海面飄浮物的裝置，其特征在于在船艙底部架設(shè)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(quán)利要求1所述用輪船收集海面飄浮物的裝置，其特征在于所述邏輯控制系統(tǒng)包括浮球，連桿和中軸；速度給定器和變頻器；控制室內(nèi)設(shè)有啟動開關(guān)、閉閥開關(guān)和停機開關(guān)；由啟動開關(guān)和停機電鈕通過啟?？删幊炭刂破?PLC)控制進水電機；由閉閥開關(guān)、開啟閥門電鈕和行程開關(guān)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(guān)和速度給定器通過變頻器控制排水電機。
4.如權(quán)利要求3所述的用輪船收集海面飄浮物的裝置，其特征在于所述鋼絲繩電動葫蘆可以裝在塔架的臂桿上。
5.如權(quán)利要求3所述的用輪船收集海面飄浮物的裝置，其特征在于所述連桿可以圍繞中軸上下移動。
6.如權(quán)利要求2所述用輪船收集海面飄浮物的裝置，其特征在于所述洞口縱橫成排，在每一縱排與橫排之間裝有可以轉(zhuǎn)動的毛刷，每個毛刷兩端由防水電機帶動。
7.利用權(quán)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(nèi)達到一定限量后，停止抽入海水，(2)船體漸漸下沉，達到艙內(nèi)的海水平面和缺口的下沿低于船外海平面，形成船艙內(nèi)外水平面的落差，(3)開啟缺口的閥門，夾雜海面浮物的海水涌入船艙內(nèi)，(4)開啟排水泵，從船艙底部向海里排放海水，(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(nèi)積蓄到滿船艙，(7)關(guān)閉缺口的閥門，同時停止排水泵工作。
8.如權(quán)利要求7所述收集海面飄浮物的方法，特征是所述海面飄浮物是指海面油污或赤潮。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用輪船收集海面油污或赤潮的方法和裝置。在收油船前方船幫上留有缺口，設(shè)有可開啟和關(guān)閉的閥門。工作時先開啟進水泵，將海水抽入艙內(nèi)，使收油船下沉，形成一定落差。當(dāng)缺口的閥門被打開，海面飄浮物涌入船艙，同時排水泵開始從船艙底部向海里排水，保持船艙內(nèi)容積不變。因油污是浮在水面，排水泵從船艙排入海中的只是海水，如此循環(huán)結(jié)果是船艙內(nèi)油污下的海水不斷被排入海中，從缺口進入的油污逐漸占滿船艙。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(shè)有過濾層。本發(fā)明用簡單高效的方法保護了生態(tài)環(huán)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(yōu)先權(quán)日2003年9月22日
發(fā)明者楊爾堅 申請人:楊爾堅