一种用轮船收集海面飘浮物的装置和方法.pdf

本发明公开一种用轮船收集海面油污或赤潮的方法和装置。在收油船前方船帮上留有缺口，设有可开启和关闭的阀门。工作时先开启进水泵，将海水抽入舱内，使收油船下沉，形成一定落差。当缺口的阀门被打开，海面飘浮物涌入船舱，同时排水泵开始从船舱底部向海里排水，保持船舱内容积不变。因油污是浮在水面，排水泵从船舱排入海中的只是海水，如此循环结果是：船舱内油污下的海水不断被排入海中，从缺口进入的油污逐渐占满船舱。收集海面赤潮方法和装置与收油船基本相同，仅在船舱底部设有过滤层。本发明用简单高效的方法保护了生态环境。

1.  一种用轮船收集海面飘浮物的装置，包括轮船船体和船舱，其特征在于：在轮船前方船帮上设置带有阀门的缺口，在船舱中设置一台或一台以上进水泵和排水泵及逻辑控制系统。
2 如权利要求1所述用轮船收集海面飘浮物的装置，其特征在于在船舱底部架设一层钢板，在钢板上排列着若干洞口，每个洞口上有立体过滤层。

3.  如权利要求1所述用轮船收集海面飘浮物的装置，其特征在于所述逻辑控制系统包括浮球，连杆和中轴；速度给定器和变频器；控制室内设有启动开关、闭阀开关和停机开关；由启动开关和停机电钮通过启停可编程控制器(PLC)控制进水电机；由闭阀开关、开启阀门电钮和行程开关通过升降可编程控制器(PLC)和钢丝绳电动葫芦控制阀门；停机开关和速度给定器通过变频器控制排水电机。

4.  如权利要求3所述的用轮船收集海面飘浮物的装置，其特征在于所述钢丝绳电动葫芦可以装在塔架的臂杆上。

5.  如权利要求3所述的用轮船收集海面飘浮物的装置，其特征在于所述连杆可以围绕中轴上下移动。

6.  如权利要求2所述用轮船收集海面飘浮物的装置，其特征在于所述洞口纵横成排，在每一纵排与横排之间装有可以转动的毛刷，每个毛刷两端由防水电机带动。

7.  利用权利要求1所述装置收集海面飘浮物的方法，该方法步骤为：(1)启动进水泵将海水抽入船舱内达到一定限量后，停止抽入海水，(2)船体渐渐下沉，达到舱内的海水平面和缺口的下沿低于船外海平面，形成船舱内外水平面的落差，(3)开启缺口的阀门，夹杂海面浮物的海水涌入船舱内，(4)开启排水泵，从船舱底部向海里排放海水，(5)时刻保持排水泵排出的水量与从缺口进入船舱带飘浮物的海水容量相等，(6)海面飘浮物在船舱内积蓄到满船舱，(7)关闭缺口的阀门，同时停止排水泵工作。

8.  如权利要求7所述收集海面飘浮物的方法，特征是所述海面飘浮物是指海面油污或赤潮。

一种用轮船收集海面飘浮物的装置和方法
技术领域
本发明涉及环境保护技术领域，具体地说涉及一种用轮船收集海面油污和赤潮的方法。
背景技术
在大海上，一旦油轮翻沉破裂，导致原油泄漏将发生大规模生态污染。在大海上一旦发生大面积赤潮，危害极大，同样会发生大规模的生态污染。对于海面石油污染，目前大多采取的措施是用围油栏、消油剂等方法收集和消除油污。前不久，法国一造船厂曾设计一种用轮船收集海面油污的方法：其收油船由三艘船组成，中间是收油主船，两侧是副船，主船与副船之间用钢结构连接固定，主船与副船之间各有8米的空隙，主船与副船之间的尾部用钢板围住封死，当这种收油船在海面石油污染海域行驶时，有一部分油污被围堵在主船与两侧副船之间的空间，然后主船采取水泵吸抽和钢板刮取的方法将围内的油污收入主船内。这不仅造成技术上的复杂，而且效率低下。对消除赤潮污染一般采取有二次污染的化学方法消除。但这些措施并不能有效的解决问题。
针对现有技术不够理想的现状，本发明提出一种利用轮船收集海面飘浮物的装置和方法，以克服现有技术的不足，有效防止生态污染。
发明内容
本发明的具体技术方案：包括轮船船体和船舱，特征是在轮船前方船帮上开设带有阀门的缺口，在船舱中设置一台或一台以上进水泵和排水泵及逻辑控制系统；在船舱底部架设一层钢板，在钢板上排列着若干洞口，每个洞口上有立体过滤层。
所述逻辑控制系统包括浮球，浮球带动连杆和可以使连杆上下移动的中轴；速度给定器和变频器；控制室内设有启动开关、闭阀开关和停机开关；由启动开关和停机电钮通过启停可编程控制器(PLC)控制进水电机；由闭阀开关、阀门电钮和行程开关通过升降可编程控制器(PLC)和钢丝绳电动葫芦控制缺口的阀门；停机开关和速度给定器通过变频器控制排水电机。所说钢丝绳电动葫芦可以装在塔架的臂杆上。
本发明还可以用下述方案来实现，所说船舱底部架设的钢板上，排列若干洞口，可设计纵横成排，在每一纵排与横排之间都装有可以转动的毛刷，每条毛刷两端由防水电机带动不停地旋转，以防止过滤层堵塞。
本发明利用所述装置收集海面飘浮物的方法，其步骤为：(1)启动进水泵将海水抽入船舱内，达到一定限量后，停止抽入海水，(2)由于轮船自身重量加上抽入的海水重量，使船体渐渐下沉，达到舱内的海水平面和缺口下沿低于船外海平面，形成船舱内外水平面的落差，(3)开启缺口的阀门，大量含有飘浮物的海水涌入船舱内，(4)同时，开启排水泵，从船舱底部向海里排放海水，(5)时刻保持排水泵排出的水量与从缺口进入船舱带飘浮物的海水容量相等，(6)海面飘浮物在船舱内逐渐积蓄到满船舱，(7)关闭缺口的阀门，同时停止排水泵工作，收集海面飘浮物的工作圆满结束。
所述海面飘浮物是指海面油污和赤潮。
本发明是利用油污或赤潮飘浮在水面上的物理特性，先将夹杂油污的海水大面积收入船舱，然后将相同容量的海水从船舱底层排入海中，其方法简单，技术可靠，时间迅速，优越性十分明显。
附图说明
图1：为本发明结构侧面示意图；
图2：为速度给定器30和变频器31示意图；
图3：为电位器50控制变频器31示意图；
图4：为本发明收集海面赤潮船侧面示意图；
图5：为本发明收集海面赤潮船俯视示意图；
具体实施方式
本发明具体实施和工作过程如下：
将本发明的船体1驶达有油污或赤潮的海域后，由控制室20里的工作人员，首先旋转启动开关24，经输电线8和启停可编程控制器(PLC)37，启动进水泵11的进水电机41，通过进水泵11的进水口32和出水口33，从海里向船舱27内抽水。当船舱27内的海水达到预定高度的水平面18，即缺口2的下口处的下方约2米处，水平面18的浮力将浮球13抬起。与浮球相连的连杆14在中轴28的作用下可以上下活动。此时，连杆14触碰到L形固定板29上的速度给定器30的齿条伸缩杆15，速度给定器30将信号传给变频器31，然后经输电线启动排水泵12的排水电机42。通过舱内吸水口35和排水口34开始将船舱27里的海水向大海里排放。与此同时，连杆14触碰到停机电钮16，该停机电钮16装有可通电的伸缩式弹簧并经输电线8和启停可编程控制器(PLC)37，关闭进水泵11的进水电机41，停止由海里向船舱27内抽水。同时，连杆14触碰到阀门电钮17(该电钮有可通电的伸缩式弹簧)，该阀门电钮17经输电线8和升降可编程控制器(PLC)36及输电线，再经塔架7的臂杆5上的钢丝绳电动葫芦6，牵动钢索4放下阀门3。由于阀门3被打开，处于海平面19的大量油污或赤潮夹杂着海水从缺口2涌入船舱27内。
当从缺口2涌入船舱27的海水来不及由排水泵12排入海中，造成船舱27内的水平面18继续升高，浮球13与连杆14也继续升高后，触碰到行程开39(该行程开关39有可通电伸缩式弹簧)并经输电线和升降可编程控制器(PLC)36及输电线和钢丝绳电动葫芦6，将阀门3自动向上移动关闭缺口2，暂停含飘浮物的海水进入船舱27内。当连杆14脱离行程开关39后，阀门3又自动向下移动，打开缺口2，含有飘浮物的海水又涌入舱内。在工作过程中始终保持着舱内容积不变和船内外总落差8米不变的状态。这种状态使涌入船舱里的飘浮物逐渐将船舱里的海水通过排水泵12排挤出船舱外，当排水泵12开始从船舱底部抽出飘浮物时，控制室20的工作人员立即旋转闭阀电钮25，经输电线和升降可编程控制器(PLC)36及钢丝绳电动葫芦6将阀门3提起，关闭缺口2，与此同时旋转停机电钮26，经输电线和变频器31将排水泵12的排水电机42关闭，收飘浮物船至此圆满完成任务。
以上所说缺口2的两侧有插槽，插槽中间有阀门3，象插销一样插在插槽里。阀门3上方被钢丝绳电动葫芦6控制，起到限位开关作用。该阀门3在插槽中可上下移动。为防止大量海水从缝隙泄入船舱27中，阀门3与插槽之间应保持既润滑又紧配合，以方便闭合与开启。在船舱27内壁上可设置一个中轴28，与连杆14与中轴28相连。在L型固定板29上装有速度给定器30、变频器31、停机电钮16、阀门电钮17及行程开关39。
本发明所设置的进水泵11和排水泵12可以有多个，其船体1应尽量设计宽阔，这样不仅可抗风浪，而且可提高收油效率。现在还设计了一种可调节收集飘物船内外水平面落差大小的控制装置，在速度给定器的齿条伸缩杆15的下端、停机电钮16的下端，行程开关39的下端和开启阀门电钮17的下端加上各种长短规格不一的套子。当需要将收油船内外水平面落差调节到很小时，就加上规格长的套子，这样当船舱内进水还不是太多，也就是船内外水平面落差很小时，浮球就会浮起，而与其连接在一起的连杆14就能触碰到上述各控制电钮，反之，如果需要将收油船舱内外落差调节到很大时，就套了很短规格的套子，或者不加套子。中轴28可设置一个，也可根据调节落差大小地需要分别在不同高度设置几个，以配合浮球和连杆的水平度。
当浮球13随水面上浮，带动连杆14碰触速度给定器30内的电位器50的齿条伸缩杆15下端，使齿条伸缩杆15向上移。将一个齿轮48套在电位器50的旋钮轴49上，齿条伸缩杆15与齿轮48相啮合。该齿条伸缩杆15与固定座46之间有弹簧45连接，当外力作用在齿条伸缩杆15下端，使其向上移动并带动齿轮48旋转，进而带动电位器50的旋转轴49亦隋之旋转，改变电位器50的阻值，通过电位器50的抽头47将信号传给变频器31。变频器31根据速度给定器30信号的大小，改变输出频率，从而实现对排水电机42速度的控制。变频器31的输入电源44为3 380V AC 50HZ。
本发明所述收集海面飘浮物的方法，即收集海面油污或赤潮的方法。上已述及收油污的方法。收集赤潮与收油污在船体结构上基本相同，稍有区别在于：船舱底部钢板52的洞口57，在每个洞口57上有钢筋框架54。在该钢筋框架54上套上布口袋55，即成为立体过滤层53，该装置就是赤潮船；拿掉布口袋55就是收油船。收赤潮即是收集海面浮游生物，保护养殖业的安全。
收集赤潮时，赤潮经过立体过滤层53，将水渗入到钢板52下面，而浮游生物则留在立体过滤层53的上面，排水泵12的排水电机42启动后，钢板52下面的海水经排水泵12的吸水口35，通过排水口34排入海中。立体过滤层53之间纵横交错地架了密集的可旋转的毛刷59，该旋转毛刷59两端由防水电机56带动不停地旋转，及时把吸附在立体过滤层53外面的浮游生物不断清除干净。在钢板52上开一圆洞58，排水泵12的吸水口35可以通过圆洞58伸入钢板52下面。