CN106958237B - 一种海面原油泄漏清理装置及清理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海面原油泄漏清理装置及清理方法，所述海面原油泄漏清理装置包括浮空动力系统和捞油打包系统；所述浮空动力系统包括一旋转产生升力的升降叶片、旋转产生水平动力的平移叶片和产生浮力的浮空气囊；所述捞油打包系统包括一可转动的竖直设置的空心转筒和沿空心转筒外圆周均匀设置的多个可上下翻转的转动部；所述空心转筒下部开口；所述转动部一端与空心转筒铰接，另一端分别套设有液压伸缩臂；每根液压伸缩臂下方对应设置一根柔性导引缆；导引缆上分别套设一滑动圆环形成一组圆环组；一组圆环组的各滑动圆环之间固定连接有一滤出水分保留原油的滤油布；所述圆环组设置有多组。

Description

一种海面原油泄漏清理装置及清理方法

技术领域

本发明涉及一种海面原油泄漏清理装置及清理方法，属于海上污染清理领域。

背景技术

原油，也就是石油中所含苯和甲苯等有毒化合物泄漏入海洋后，这些有毒化合物也迅速进入了食物链，从低等的藻类、到高等哺乳动物，无一能幸免。成批的海鸟被困在油污中，它们的羽毛，一旦沾上油污，就因无法飞翔离开大海，而沉入海底溺毙，或者因中毒而死亡。同时被油污污染的海豹，海豚，一次又一次跃出水面，试图把皮毛上的油污甩掉，但最后终于精疲力竭，挣扎着沉入海底。海象和鲸等大型海洋动物，也面临同样厄运。此外潜在的损害更进一步扩展到事件发生地的生态系统中，存活下来的生物在受到冲击后的数年中，受毒物的影响也将遗传至数种生物的后代，这种影响是深远的，因为人类也同样在食用海产品。还有更多的靠海为生的人，将会在一时间丧失所有，由于海面的特殊环境，海面上的原油泄漏很难清理，费时费力，时间长会造成海洋生物的大范围死亡。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种海面原油泄漏清理装置及清理方法。该海面原油泄漏清理装置及清理方法能够有效快速的清理泄漏在海面上的原油，具有自动化高和清理效率高的优点。

本发明的技术方案如下：

一种海面原油泄漏清理装置，包括浮空动力系统和捞油打包系统；所述浮空动力系统包括一旋转产生升力的升降叶片、旋转产生水平动力的平移叶片和产生浮力的浮空气囊；所述捞油打包系统包括一可转动的竖直设置的空心转筒和沿空心转筒外圆周均匀设置的多个可上下翻转的转动部；所述空心转筒下部开口；所述转动部一端与空心转筒铰接，另一端分别套设有液压伸缩臂；每根液压伸缩臂下方对应设置一根柔性导引缆；导引缆上分别套设一滑动圆环形成一组圆环组；一组圆环组的各滑动圆环之间固定连接有一滤出水分保留原油的滤油布；所述圆环组设置有多组，各组圆环组的滤油布依次折叠后从空心转筒下部开口塞入空心转筒内；所述滑动圆环上分别设置有重力块；所述液压伸缩臂外端部设置有可自动使滑动圆环脱出导引缆的自动扣机构；所述导引缆一端固定在空心转筒内，另一端与自动扣机构连接；所述空心转筒上部外还固定套设有一水平台；所述水平台底端对应液压伸缩臂分别设置有液压伸缩支杆；所述液压伸缩支杆一端与水平台铰接，另一端与液压伸缩臂铰接，所述液压伸缩支杆驱动液压伸缩臂上下翻转；所述空心转筒中心下方设置有一可竖直伸缩的出胶部。

其中，所述转动部上设置有一由步进转动电机驱动转动的圆形卡爪；所述卡爪上设置有多个卡钩；所述卡钩与滑动圆环配合，使卡爪步进转动过程中逐个释放滑动圆环。

其中，所述自动扣机构包括一固定在液压伸缩臂外端部的圆柱和间距套设在圆柱上的两个夹持体；所述夹持体包括左夹体和右夹体；所述左夹体和右夹体设置在圆柱左右两侧且中部分别相对设置有与圆柱外圆周配合的凹部；所述左夹体和右夹体上部通过一微型液压伸缩装置连接；所述左夹体和右夹体下部分别相对设置有左右夹持导引缆的夹部；所述夹部与凹部之间的左夹体与右夹体之间还连接有弹簧。

其中，所述浮空动力系统还包括水平上下间距设置的上承载平台和下承载平台；所述上承载平台和下承载平台之间通过一竖杆连接；所述浮空气囊设置在上承载平台和下承载平台之间；所述升降叶片由一固定在上承载平台上端面的第一电机驱动旋转；所述平移叶片由一第二电机驱动旋转；所述空心转筒由一固定在下承载平台下端面的第三电机驱动转动。

其中，所述下承载平台下方设置有一内齿转圈，所述内齿转圈通过一轴承与下承载平台水平转动连接；所述内齿转圈通过设置在内齿转圈内且固定在下承载平台上的第四电机驱动转动；所述第二电机固定在内齿转圈外圆周面上。

其中，所述空心转筒下部开口为喇叭状。

其中，所述卡钩为弧形牙形，其弧形的朝向与卡爪转动方向相反。

其中，所述海面原油泄漏清理装置还包括控制器和手持式遥控器；所述控制器控制第一电机、第二电机、第三电机、第四电机以及步进转动电机的启停；控制液压伸缩臂、微型液压伸缩装置以及液压伸缩支杆的伸缩行程；控制出胶部的出胶；所述遥控器与控制器无线信号连接。

一种海面原油泄漏清理方法，采用所述的海面原油泄漏清理装置，包括以下依序进行的步骤：

①在浮空气囊中充入氢气或氦气，将多个滤油布边缘固定的滑动圆环分别依次套入空心转筒和卡爪之间的导引缆上；

②使用遥控器通过控制器控制第一电机从而使升降叶片转动提供升力，使清理装置的浮空动力系统位于海面上，捞油打包系统位于海面下；

③控制液压伸缩支杆收缩，从而使液压伸缩臂从向下的竖直状态向上翻转展开一定角度，展开角度在70°-80°；控制液压伸缩臂伸长，从而拉动导引缆绷直；在这一过程中，同时，控制步进转动电机从而使卡爪转动一定角度，使最接近卡爪的一个滑动圆环脱离卡钩卡合，在重力块的作用下沿导引缆斜向下滑动至液压伸缩臂末端的自动扣机构处，移动过程中该圆环组的滑动圆环分别滑动使该圆环组连接的滤油布展开；滑动圆环移动到第一个夹持体时，其上的微型液压伸缩装置驱动左右夹体张开，使滑动圆环通过后重新夹紧导引缆，使滑动圆环位于两个夹持体之间，在此过程中，滤油布始终位于海面下；

④控制第四电机从而使内齿转圈转动一定角度，控制第二电机从而使平移叶片转动提供向前的动力，由此使清理装置平移到原油泄漏区域；

⑤控制液压伸缩臂缩回并向下翻转至竖直，使滤油布周边向中部集中缩成包袱状，控制清理装置上升，使捞油打包系统浮出海面，滤油布中的水向下滤出，滤油布内保留原油，控制第三电机从而使空心转筒转动，进而使各液压伸缩臂转动，从而使包袱状的滤油布的开口处拧结，控制出胶部向拧结处喷胶使拧结处黏合；

⑥控制最末端的夹持体上的微型液压伸缩装置驱动其左右夹体张开，使滑动圆环脱落；从而使包袱状滤油布脱落至海面上，包袱状滤油布浮于海面待回收。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明能够有效快速的清理泄漏在海面上的原油，具有自动化高和清理效率高的优点。

2、本发明设置的浮空动力系统包括浮空气囊和升降叶片和平移叶片，可以有效的实现清理装置的移动，节约能源，载重大，方便回收运输。

3、本发明设置的内齿圈可以有效的实现在水平方向上任意调节平移叶片的朝向，从而实现清理装置水平方向的任意移动，结构简单，稳定。

4、本发明可以自动实现滤油布的展开、捞油和打包，并且该过程可重复，无需一次次的安装滤油布，工作效率高。

5、本发明设置设置的自动扣机构，能够有效的实现滑动圆环的固定和脱落，而且在这一过程中还能保持夹住导引缆的状态。

6、本发明设置有步进转动的卡爪，能够有效的实现单个滑动圆环的释放和其余滑动圆环的阻挡。

附图说明

图1为本发明捞油时的示意图；

图2为本发明打包滤油布时的示意图；

图3为本发明空心转筒、液压伸缩臂和滤油布的俯视示意图；

图4为本发明捞油打包系统的部分结构示意图；

图5为本发明捞油打包系统中部的局部放大示意图；

图6为本发明自动扣结构的示意图；

图7为本发明自动扣结构的侧视示意图；

图8为本发明平移叶片可水平转动的结构的示意图。

图中附图标记表示为：

1-浮空动力系统、10-浮空气囊、11-上承载平台、111-第一电机、112-升降叶片、12-下承载平台、121-第二电机、122-平移叶片、123-第三电机、124-内齿转圈、125-轴承、126-第四电机、13-空心转筒、132-转动部、14-液压伸缩臂、15-导引缆、151-滑动圆环、152-滤油布、153-重力块、16-自动扣机构、161-圆柱、162-夹持体、163-左夹体、164-右夹体、165-凹部、166-微型液压伸缩装置、167-夹部、168-弹簧、17-水平台、171-液压伸缩支杆、18-出胶部、19-卡爪、191-卡钩、2-捞油打包系统、20-竖杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。

如图1至3所示，一种海面原油泄漏清理装置，包括浮空动力系统1和捞油打包系统2；所述浮空动力系统1包括一旋转产生升力的升降叶片112、旋转产生水平动力的平移叶片122和产生浮力的浮空气囊10，可以有效的实现清理装置的上下和水平移动，浮空气囊10的设置能够有效节约能量，增加载重，并且通过充放气即可，方便回收运输；所述捞油打包系统2包括一可转动的竖直设置的空心转筒13和沿空心转筒13外圆周均匀设置的多个可上下翻转的转动部132；所述空心转筒13下部开口；所述转动部132一端与空心转筒13铰接，另一端分别套设有液压伸缩臂14；每根液压伸缩臂14下方对应设置一根柔性导引缆15；导引缆15上分别套设一滑动圆环151形成一组圆环组；一组圆环组的各滑动圆环151之间固定连接有一滤出水分保留原油的滤油布152；所述圆环组设置有多组，各组圆环组的滤油布152依次折叠后从空心转筒13下部开口塞入空心转筒13内；所述滑动圆环151上分别设置有重力块153；所述液压伸缩臂14外端部设置有可自动使滑动圆环151脱出导引缆15的自动扣机构16；所述导引缆15一端固定在空心转筒13内，另一端与自动扣机构16连接；所述空心转筒13上部外还固定套设有一水平台17；所述水平台17底端对应液压伸缩臂14分别设置有液压伸缩支杆171；所述液压伸缩支杆171一端与水平台17铰接，另一端与液压伸缩臂14铰接，所述液压伸缩支杆171驱动液压伸缩臂14上下翻转；所述空心转筒13中心下方设置有一可竖直伸缩的出胶部18；工作时，液压伸缩支杆171收缩，从而使液压伸缩臂14从向下的竖直状态向上翻转展开一定角度，展开角度在70°-80°；控制液压伸缩臂14伸长，从而拉动导引缆15绷直；在这一过程中，同时，控制步进转动电机从而使卡爪19转动一定角度，使最接近卡爪19的一个滑动圆环151脱离卡钩191卡合，在重力块153的作用下沿导引缆15斜向下滑动至液压伸缩臂14末端的自动扣机构16处，移动过程中该圆环组的滑动圆环151分别滑动使该圆环组连接的滤油布152展开，在此过程中，滤油布152始终位于海面下；第二电机121使平移叶片122转动提供向前的动力，由此使清理装置平移到原油泄漏区域；滤油布152到达原油位置海面下后，清理装置上升，使液压伸缩臂14浮出海面，控制液压伸缩臂14缩回并向下翻转至竖直，使滤油布152周边向中部集中缩成包袱状，清理装置继续上升，滤油布152中的水向下滤出，滤油布152内保留原油，控制第三电机123从而使空心转筒13转动，进而使各液压伸缩臂14转动，从而使包袱状的滤油布152的开口处拧结，控制出胶部18向拧结处喷胶使拧结处黏合。

进一步的，如图1、2、4、5所示，所述转动部132上设置有一由步进转动电机（图中未示出）驱动转动的圆形卡爪19；所述卡爪19上设置有多个卡钩191；所述卡钩191与滑动圆环151配合，使卡爪19步进转动过程中逐个释放滑动圆环151，能够有效的实现单个滑动圆环151的释放和其余滑动圆环151的阻挡。

进一步的，如图1、2、6、7所示，所述自动扣机构16包括一固定在液压伸缩臂14外端部的圆柱161和间距套设在圆柱161上的两个夹持体162；所述夹持体162包括左夹体163和右夹体164；所述左夹体163和右夹体164设置在圆柱161左右两侧且中部分别相对设置有与圆柱161外圆周配合的凹部165；所述左夹体163和右夹体164上部通过一微型液压伸缩装置166连接；所述左夹体163和右夹体164下部分别相对设置有左右夹持导引缆15的夹部167；所述夹部167与凹部165之间的左夹体163与右夹体164之间还连接有弹簧168；滤油布152向导引缆15末端滑动时，滑动圆环151移动到第一个夹持体162时，其上的微型液压伸缩装置166驱动左右夹体张开，使滑动圆环151通过后重新夹紧导引缆15，使滑动圆环151位于两个夹持体162之间，打包结束后，最末端的夹持体162上的微型液压伸缩装置166驱动其左右夹体张开，使滑动圆环151脱落；从而使包袱状滤油布152脱落至海面上，包袱状滤油布152浮于海面待回收。

进一步的，如图1、2所示，所述浮空动力系统1还包括水平上下间距设置的上承载平台11和下承载平台12；所述上承载平台11和下承载平台12之间通过一竖杆20连接；所述浮空气囊10设置在上承载平台11和下承载平台12之间；所述升降叶片112由一固定在上承载平台11上端面的第一电机111驱动旋转；所述平移叶片122由一第二电机121驱动旋转；所述空心转筒13由一固定在下承载平台12下端面的第三电机123驱动转动。

进一步的，如图1、2、8所示，所述下承载平台12下方设置有一内齿转圈124，所述内齿转圈124通过一轴承125与下承载平台12水平转动连接；所述内齿转圈124通过设置在内齿转圈124内且固定在下承载平台12上的第四电机126驱动转动；所述第二电机121固定在内齿转圈124外圆周面上；第四电机126使内齿转圈124转动一定角度，可以有效的实现在水平方向上任意调节平移叶片122的朝向，从而实现清理装置水平方向的任意移动，结构简单，稳定。

优选的，所述空心转筒13下部开口为喇叭状。

进一步的，如图4、5所示，所述卡钩191为弧形牙形，其弧形的朝向与卡爪19转动方向相反。

进一步的，所述海面原油泄漏清理装置还包括控制器和手持式遥控器（图中未示出）；所述控制器控制第一电机111、第二电机121、第三电机123、第四电机126以及步进转动电机192的启停；控制液压伸缩臂14、微型液压伸缩装置166以及液压伸缩支杆171的伸缩行程；控制出胶部18的出胶；所述遥控器与控制器无线信号连接。

一种海面原油泄漏清理方法，采用所述的海面原油泄漏清理装置，包括以下依序进行的步骤：

①在浮空气囊10中充入氢气或氦气，将多个滤油布152边缘固定的滑动圆环151分别依次套入空心转筒13和卡爪19之间的导引缆15上；

②如图1所示，使用遥控器通过控制器控制第一电机111从而使升降叶片112转动提供升力，使清理装置的浮空动力系统1位于海面上，滤油布152位于海面下；

③如图1、6、7所示，控制液压伸缩支杆171收缩，从而使液压伸缩臂14从向下的竖直状态向上翻转展开一定角度，展开角度在70°-80°；控制液压伸缩臂14伸长，从而拉动导引缆15绷直；在这一过程中，同时，控制步进转动电机从而使卡爪19转动一定角度，使最接近卡爪19的一个滑动圆环151脱离卡钩191卡合，在重力块153的作用下沿导引缆15斜向下滑动至液压伸缩臂14末端的自动扣机构16处，移动过程中该圆环组的滑动圆环151分别滑动使该圆环组连接的滤油布152展开；滑动圆环151移动到第一个夹持体162时，其上的微型液压伸缩装置166驱动左右夹体张开，使滑动圆环151通过后重新夹紧导引缆15，使滑动圆环151位于两个夹持体162之间，在此过程中，滤油布152始终位于海面下；

④如图1、8所示，控制第四电机126从而使内齿转圈124转动一定角度，控制第二电机121从而使平移叶片122转动提供向前的动力，由此使清理装置平移到原油泄漏区域；

⑤如图2所示，控制清理装置上升，使液压伸缩臂14浮出海面，控制液压伸缩臂14缩回并向下翻转至竖直，使滤油布152周边向中部集中缩成包袱状，清理装置继续上升，滤油布152中的水向下滤出，滤油布152内保留原油，控制第三电机123从而使空心转筒13转动，进而使各液压伸缩臂14转动，从而使包袱状的滤油布152的开口处拧结，控制出胶部18向拧结处喷胶使拧结处黏合；

⑥控制最末端的夹持体162上的微型液压伸缩装置166驱动其左右夹体张开，使滑动圆环151脱落；从而使包袱状滤油布152脱落至海面上，包袱状滤油布152浮于海面待回收。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种海面原油泄漏清理装置，其特征在于：包括浮空动力系统(1)和捞油打包系统(2)；所述浮空动力系统(1)包括一旋转产生升力的升降叶片(112)、旋转产生水平动力的平移叶片(122)和产生浮力的浮空气囊(10)；所述捞油打包系统(2)包括一可转动的竖直设置的空心转筒(13)和沿空心转筒(13)外圆周均匀设置的多个可上下翻转的转动部(132)；所述空心转筒(13)下部开口；所述转动部(132)一端与空心转筒(13)铰接，另一端分别套设有液压伸缩臂(14)；每根液压伸缩臂(14)下方对应设置一根柔性导引缆(15)；导引缆(15)上分别套设一滑动圆环(151)形成一组圆环组；一组圆环组的各滑动圆环(151)之间固定连接有一滤出水分保留原油的滤油布(152)；所述圆环组设置有多组，各组圆环组的滤油布(152)依次折叠后从空心转筒(13)下部开口塞入空心转筒(13)内；所述滑动圆环(151)上分别设置有重力块(153)；所述液压伸缩臂(14)外端部设置有可自动使滑动圆环(151)脱出导引缆(15)的自动扣机构(16)；所述导引缆(15)一端固定在空心转筒(13)内，另一端与自动扣机构(16)连接；所述空心转筒(13)上部外还固定套设有一水平台(17)；所述水平台(17)底端对应液压伸缩臂(14)分别设置有液压伸缩支杆(171)；所述液压伸缩支杆(171)一端与水平台(17)铰接，另一端与液压伸缩臂(14)铰接，所述液压伸缩支杆(171)驱动液压伸缩臂(14)上下翻转；所述空心转筒(13)中心下方设置有一可竖直伸缩的出胶部(18)；所述转动部(132)上设置有一由步进转动电机驱动转动的圆形卡爪(19)；所述卡爪(19)上设置有多个卡钩(191)；所述卡钩(191)与滑动圆环(151)配合，使卡爪(19)步进转动过程中逐个释放滑动圆环(151)；所述自动扣机构(16)包括一固定在液压伸缩臂(14)外端部的圆柱(161)和间距套设在圆柱(161)上的两个夹持体(162)；所述夹持体(162)包括左夹体(163)和右夹体(164)；所述左夹体(163)和右夹体(164)设置在圆柱(161)左右两侧且中部分别相对设置有与圆柱(161)外圆周配合的凹部(165)；所述左夹体(163)和右夹体(164)上部通过一微型液压伸缩装置(166)连接；所述左夹体(163)和右夹体(164)下部分别相对设置有左右夹持导引缆(15)的夹部(167)；所述夹部(167)与凹部(165)之间的左夹体(163)与右夹体(164)之间还连接有弹簧(168)；所述浮空动力系统(1)还包括水平上下间距设置的上承载平台(11)和下承载平台(12)；所述上承载平台(11)和下承载平台(12)之间通过一竖杆(20)连接；所述浮空气囊(10)设置在上承载平台(11)和下承载平台(12)之间；所述升降叶片(112)由一固定在上承载平台(11)上端面的第一电机(111)驱动旋转；所述平移叶片(122)由一第二电机(121)驱动旋转；所述空心转筒(13)由一固定在下承载平台(12)下端面的第三电机(123)驱动转动；所述下承载平台(12)下方设置有一内齿转圈(124)，所述内齿转圈(124)通过一轴承(125)与下承载平台(12)水平转动连接；所述内齿转圈(124)通过设置在内齿转圈(124)内且固定在下承载平台(12)上的第四电机(126)驱动转动；所述第二电机(121)固定在内齿转圈(124)外圆周面上；所述空心转筒(13)下部开口为喇叭状；所述卡钩(191)为弧形牙形，其弧形的朝向与卡爪(19)转动方向相反；所述海面原油泄漏清理装置还包括控制器和手持式遥控器；所述控制器控制第一电机(111)、第二电机(121)、第三电机(123)、第四电机(126)以及步进转动电机(192)的启停；控制液压伸缩臂(14)、微型液压伸缩装置(166)以及液压伸缩支杆(171)的伸缩行程；控制出胶部(18)的出胶；所述遥控器与控制器无线信号连接；所述的海面原油泄漏清理装置清理泄漏原油的方法包括以下依序进行的步骤：

①在浮空气囊(10)中充入氢气或氦气，将多个滤油布(152)边缘固定的滑动圆环(151)分别依次套入空心转筒(13)和卡爪(19)之间的导引缆(15)上；

②使用遥控器通过控制器控制第一电机(111)从而使升降叶片(112)转动提供升力，使清理装置的浮空动力系统(1)位于海面上，捞油打包系统(2)位于海面下；

③控制液压伸缩支杆(171)收缩，从而使液压伸缩臂(14)从向下的竖直状态向上翻转展开一定角度，展开角度在70°-80°；控制液压伸缩臂(14)伸长，从而拉动导引缆(15)绷直；在这一过程中，同时，控制步进转动电机从而使卡爪(19)转动一定角度，使最接近卡爪(19)的一个滑动圆环(151)脱离卡钩(191)卡合，在重力块(153)的作用下沿导引缆(15)斜向下滑动至液压伸缩臂(14)末端的自动扣机构(16)处，移动过程中该圆环组的滑动圆环(151)分别滑动使该圆环组连接的滤油布(152)展开；滑动圆环(151)移动到第一个夹持体(162)时，其上的微型液压伸缩装置(166)驱动左右夹体张开，使滑动圆环(151)通过后重新夹紧导引缆(15)，使滑动圆环(151)位于两个夹持体(162)之间，在此过程中，滤油布(152)始终位于海面下；

④控制第四电机(126)从而使内齿转圈(124)转动一定角度，控制第二电机(121)从而使平移叶片(122)转动提供向前的动力，由此使清理装置平移到原油泄漏区域；

⑤控制液压伸缩臂(14)缩回并向下翻转至竖直，使滤油布(152)周边向中部集中缩成包袱状，控制清理装置上升，使捞油打包系统(2)浮出海面，滤油布(152)中的水向下滤出，滤油布(152)内保留原油，控制第三电机(123)从而使空心转筒(13)转动，进而使各液压伸缩臂(14)转动，从而使包袱状的滤油布(152)的开口处拧结，控制出胶部(18)向拧结处喷胶使拧结处黏合；

⑥控制最末端的夹持体(162)上的微型液压伸缩装置(166)驱动其左右夹体张开，使滑动圆环(151)脱落；从而使包袱状滤油布(152)脱落至海面上，包袱状滤油布(152)浮于海面待回收。