基于雙體船的海上溢油收集平臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于雙體船的海上溢油收集平臺，包括無人雙體船和地面監(jiān)控站，無人雙體船包括船體、動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制雙體船的航速和航向、集油裝置和油泵的啟停、海面圖像視頻信號的采集處理與傳輸、無線通訊信號的接收與發(fā)送，船體前端安裝溢油收集裝置，包括轉(zhuǎn)盤式集油裝置、油泵和集油罐。本發(fā)明能在惡劣海況條件下能正常工作，節(jié)能環(huán)保，節(jié)省處理成本，只需遠(yuǎn)程無線遙控即可實(shí)現(xiàn)海上溢油的收集，安全性高。
【專利說明】基于雙體船的海上溢油收集平臺
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種海上溢油收集系統(tǒng)，尤其是一種基于雙體船的轉(zhuǎn)盤式集油平臺?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]現(xiàn)有的海上溢油收集平臺主要有堰式撇油器(專利號200920318508.0)、浮式收油機(jī)(專利號201020106089.7)、真空式收油機(jī)(專利號為201020221968.4)等。堰式撇油器是利用油和水的比重不同，浮油漂浮在水面的原理，調(diào)節(jié)撇油器的堰口高度到正好在油層下面，使油流入集油槽中，然后被泵抽走。浮式收油機(jī)是一種親油式撇油器，它是利用由親油材料制成的漂浮物收集漂浮于水面的的溢油，通過機(jī)械擠壓裝置將親油材料中吸附的油擠出并存放在集油槽中的裝置，在狹窄水域收油時(shí)，這種撇油器通常被固定在大陸上。真空收油機(jī)是指利用吸入泵或真空泵在真空儲油罐內(nèi)建立真空并通過撇油器頭部的壓力差回收混合物的裝置。
[0003]堰式撇油器收油率低，特別是在油層薄和風(fēng)浪大時(shí)，波浪敏感性強(qiáng)。浮式撇油器親油材料易疲勞，并且需專業(yè)人員現(xiàn)場作業(yè)，使用成本高。真空式收油機(jī)效率一般10%，油層薄時(shí)更低，并且垃圾易堵塞吸頭，適于在靜水中工作。
[0004]上述現(xiàn)有機(jī)械式海面溢油收集裝置通常只能在平靜的海況下才能使用，惡劣的海況將直接影響設(shè)備的處理效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種可遠(yuǎn)程遙控的基于無人雙體船的轉(zhuǎn)盤式海上溢油收集裝置。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括無人雙體船和地面監(jiān)控站。
[0007]所述的無人雙體船包括雙體船船體、動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述的動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)包括螺旋槳推進(jìn)器、連軸器、軸套和推進(jìn)電機(jī)，兩個(gè)螺旋槳推進(jìn)器分別通過軸套安裝在雙體船船體兩側(cè)，分別由獨(dú)立的推進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)螺旋槳推進(jìn)器；所述的控制系統(tǒng)包括微控制器、衛(wèi)星定位裝置、攝像頭、無線視頻發(fā)送裝置、無線串口通訊接收裝置、推進(jìn)電機(jī)H橋功率放大電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)控制器、蓄電池和太陽能電池板，蓄電池為上述控制系各部件提供電能，并由太陽能電池板充電，衛(wèi)星定位裝置提供定位信息，攝像頭采集周圍環(huán)境的圖像信息，無線視頻發(fā)送裝置將定位信息和圖像信息發(fā)送給地面監(jiān)控站，地面監(jiān)控站根據(jù)定位信息和圖像信息進(jìn)行路徑規(guī)劃，并向無線串口通訊接收裝置發(fā)送兩個(gè)推進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速指令，微控制器接收轉(zhuǎn)速指令后輸出控制信號到推進(jìn)電機(jī)H橋功率放大電路，分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)推進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)；所述的雙體船船體前端安裝有溢油收集裝置，溢油收集裝置包括轉(zhuǎn)盤式集油裝置、油泵和集油罐，轉(zhuǎn)盤式集油裝置包括步進(jìn)電機(jī)、傳動(dòng)齒輪、集油轉(zhuǎn)盤、集油槽、刮片和傳動(dòng)桿，地面監(jiān)控站根據(jù)圖像信息向無線串口通訊接收裝置發(fā)送步進(jìn)電機(jī)的控制指令，微控制器根據(jù)控制指令控制步進(jìn)電機(jī)控制器，進(jìn)而控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)通過傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)若干同軸并列的集油轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，各個(gè)集油轉(zhuǎn)盤間通過傳動(dòng)桿硬聯(lián)接，集油轉(zhuǎn)盤表面為親油材質(zhì)，刮片緊觸集油轉(zhuǎn)盤表明，所刮溢油通過重力作用滑至集油槽內(nèi)，同時(shí)微制器發(fā)送控制信號，通過H橋功率放大電路驅(qū)動(dòng)油泵工作，將溢油從集油槽抽至集油罐內(nèi)。
[0008]所述的地面監(jiān)控站包括工業(yè)計(jì)算機(jī)、無線視頻接收裝置和無線串口通訊裝置，無線視頻接收裝置接收無人船發(fā)送來的圖像信息，并發(fā)送給工業(yè)計(jì)算機(jī)，用于圖像信息的顯示和無人船的遙控；無線串口通訊裝置用于無人雙體船定位信號的接收和遙控信號的發(fā)送。
[0009]所述的集油轉(zhuǎn)盤垂直于水平面，各個(gè)集油轉(zhuǎn)盤的共軸平行于水平面。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:采用雙體船作為海上溢油收集平臺，利于海上溢油收集裝置在惡劣海況條件下能正常工作；采用轉(zhuǎn)盤式集油裝置，收集后的溢油含水量較低，無需二次處理，節(jié)省處理成本；海上溢油收集裝置采用太陽能進(jìn)行能源補(bǔ)給，不僅節(jié)能環(huán)保，而且可以節(jié)省溢油收集成本；海上溢油收集裝置無須操作人員進(jìn)行現(xiàn)場操作，只需遠(yuǎn)程無線遙控，即可實(shí)現(xiàn)海上溢油的收集，安全性高、成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的基于無人雙體船的轉(zhuǎn)盤式海上溢油收集裝置組成示意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明的安裝有溢油收集裝置的無人雙體船正視圖；
[0013]圖3是本發(fā)明的安裝有溢油收集裝置的無人雙體船側(cè)視圖；
[0014]圖4是本發(fā)明的安裝有溢油收集裝置的無人雙體船俯視圖；
[0015]圖5是本發(fā)明的無人雙體船控制系統(tǒng)布局示意圖；
[0016]圖6是本發(fā)明的轉(zhuǎn)盤式集油裝置示意圖；
[0017]圖7是本發(fā)明的轉(zhuǎn)盤式集油裝置示內(nèi)部結(jié)構(gòu)意圖；
[0018]圖8是本發(fā)明的地面監(jiān)控站示意圖；
[0019]圖中，1.雙體船船體，2.轉(zhuǎn)盤式集油裝置，3.太陽能電池板，4.控制系統(tǒng)，5.油泵，
6.攝像頭，7.集油罐，8.推進(jìn)電機(jī)，9.聯(lián)軸器，10.軸套，11.螺旋槳，12.步進(jìn)電機(jī)，13.集油轉(zhuǎn)盤，14.傳動(dòng)齒輪，15.微控制器，16.無線串口通訊接收裝置，17.無線視頻發(fā)送裝置，18.蓄電池-1，19.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，20.步進(jìn)電機(jī)控制器，21.衛(wèi)星定位裝置，22.H橋功率放大電路，23.蓄電池-2，24.集油槽，25.傳動(dòng)桿，26.刮片，27.視頻無線接收裝置，28.無線串口通訊發(fā)送裝置，29.工業(yè)計(jì)算機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實(shí)施例。
[0021 ] 本發(fā)明的基于無人雙體船的轉(zhuǎn)盤式海上溢油收集裝置由安裝有溢油收集裝置的無人雙體船及地面監(jiān)控站組成。
[0022]無人雙體船由雙體船船體、動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。其中動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)無人雙體船左右兩側(cè)的螺旋槳推進(jìn)器，控制雙體船的航向與航速，它由螺旋槳推進(jìn)器、連軸器、軸套、推進(jìn)電機(jī)等組成；控制系統(tǒng)用于控制雙體船的航速和航向，集油裝置的啟停，油泵的啟停，海面圖像視頻信號的采集、處理與傳輸，無線通訊信號的接收、處理與發(fā)送，它主要由微控制器、衛(wèi)星定位裝置、攝像頭、無線視頻發(fā)送裝置、無線串口通訊接收裝置、H橋功率放大電路、集油裝置步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、集油裝置步進(jìn)電機(jī)控制器、蓄電池、太陽能電池板等組成。
[0023]溢油收集裝置用于海上溢油的收集、儲存，主要由轉(zhuǎn)盤式集油裝置、油泵、集油罐組成。轉(zhuǎn)盤式集油裝置用于海上溢油的收集，主要由步進(jìn)電機(jī)、傳動(dòng)齒輪、集油轉(zhuǎn)盤、集油槽、刮片、傳動(dòng)桿組成；油泵的主要功能是將轉(zhuǎn)盤式集油裝置收集到的溢油通過油管送到集油罐；集油罐的主要功能是儲存收集到的溢油。
[0024]地面監(jiān)控站用于遙控海上溢油收集裝置的運(yùn)動(dòng)與控制，主要由工業(yè)計(jì)算機(jī)、無線視頻接收裝置、無線串口通訊發(fā)送裝置組成。
[0025]如附圖1所示，本發(fā)明的基于無人雙體船的轉(zhuǎn)盤式海上溢油收集裝置由安裝有溢油收集裝置的無人雙體船及地面監(jiān)控站兩部分組成。
[0026]無人雙體船如附圖2、3、4所示，由雙體船船體1、動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。其中動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)用于驅(qū)動(dòng)無人雙體船左右兩側(cè)的螺旋槳推進(jìn)器，控制雙體船的航向與航速，如附圖3所示，它由螺旋槳推進(jìn)器11、連軸器9、軸套10、推進(jìn)電機(jī)8等組成。推進(jìn)電機(jī)8運(yùn)轉(zhuǎn)后通過聯(lián)軸器9將動(dòng)力傳輸至由軸套10固定在雙體船船身兩側(cè)的螺旋槳推進(jìn)器11，使雙體船按所規(guī)劃航跡航行?？刂葡到y(tǒng)用于控制雙體船的航速和航向，集油裝置的啟停，油泵的啟停，海面圖像視頻信號的采集、處理與傳輸，無線通訊信號的接收、處理與發(fā)送，如附圖
2、3、4和5所示，它主要由微控制器15、衛(wèi)星定位裝置21、攝像頭6、無線視頻發(fā)送裝置17、無線串口通訊接收裝置16、推進(jìn)電機(jī)H橋功率放大電路22、集油裝置步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器19、集油裝置步進(jìn)電機(jī)控制器20、蓄電池18、23、太陽能電池板3等組成。無人雙體船主要由蓄電池18，23提供電能，太陽能電池板3也可以為蓄電池18，23充電。無人雙體船由衛(wèi)星定位裝置21進(jìn)行自主定位，同時(shí)由攝像頭6采集周圍環(huán)境信息，并通過無線視頻發(fā)送裝置17將定位信息和圖像信息發(fā)送給地面監(jiān)控站。地面監(jiān)控站根據(jù)無人雙體船的定位信息和圖像信息進(jìn)行路徑規(guī)劃，并向無線串口通訊接收裝置16發(fā)送左右兩個(gè)推進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速指令，由微控制器15輸出控制信號到推進(jìn)電機(jī)的H橋功率放大電路22，分別驅(qū)動(dòng)左右兩個(gè)推進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而遠(yuǎn)程遙控?zé)o人雙體船的航行。
[0027]溢油收集裝置如附圖2、3、4所示，主要由轉(zhuǎn)盤式集油裝置2、油泵5、集油罐7組成。轉(zhuǎn)盤式集油裝置，如附圖6、7所示，主要由步進(jìn)電機(jī)12、傳動(dòng)齒輪14、集油轉(zhuǎn)盤13、集油槽24、刮片26、傳動(dòng)桿25組成。
[0028]當(dāng)雙體船到達(dá)指定溢油海域后，地面監(jiān)控站根據(jù)無人雙體船傳送來的圖像信息，向無線串口通訊接收裝置16發(fā)送步進(jìn)電機(jī)12的控制指令，微控制器15根據(jù)控制指令控制步進(jìn)電機(jī)控制器20，并輸出控制信號到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器19，進(jìn)而控制步進(jìn)電機(jī)12運(yùn)轉(zhuǎn)，集油裝置開始工作。步進(jìn)電機(jī)12轉(zhuǎn)動(dòng)后帶動(dòng)傳動(dòng)齒輪14，從而帶動(dòng)集油轉(zhuǎn)盤13轉(zhuǎn)動(dòng)，各個(gè)轉(zhuǎn)盤間通過傳動(dòng)桿25硬聯(lián)接，轉(zhuǎn)盤組在油面轉(zhuǎn)動(dòng)后由于其親油特性將溢油沾粘在集油轉(zhuǎn)盤13表面，待轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)到刮片26處時(shí)，刮片26將所集溢油刮下，所刮溢油通過重力作用滑至集油槽24內(nèi)，同時(shí)由微制器15發(fā)送控制信號，輸出給H橋功率放大電路22，驅(qū)動(dòng)油泵5工作，由油泵5將溢油從集油槽24內(nèi)抽至集油罐7內(nèi)。集油罐7收集滿后返回初始地卸載，完成集油任務(wù)。
[0029]地面監(jiān)控站如附圖8所示，主要由工業(yè)計(jì)算機(jī)29、無線視頻接收裝置27、無線串口通訊裝置28組成。無線視頻接收裝置27接收無人船發(fā)送來的圖像信息，并發(fā)送給工業(yè)計(jì)算機(jī)29，用于圖像信息的顯示和無人船的遙控；無線串口通訊裝置28用于無人雙體船衛(wèi)星定位信號的接收和遙控信號的發(fā)送。
【權(quán)利要求】
1.一種基于雙體船的海上溢油收集平臺，包括無人雙體船和地面監(jiān)控站，其特征在于:所述的無人雙體船包括雙體船船體、動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述的動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)包括螺旋槳推進(jìn)器、連軸器、軸套和推進(jìn)電機(jī)，兩個(gè)螺旋槳推進(jìn)器分別通過軸套安裝在雙體船船體兩側(cè)，分別由獨(dú)立的推進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)螺旋槳推進(jìn)器；所述的控制系統(tǒng)包括微控制器、衛(wèi)星定位裝置、攝像頭、無線視頻發(fā)送裝置、無線串口通訊接收裝置、推進(jìn)電機(jī)H橋功率放大電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)控制器、蓄電池和太陽能電池板，蓄電池為上述控制系各部件提供電能，并由太陽能電池板充電，衛(wèi)星定位裝置提供定位信息，攝像頭采集周圍環(huán)境的圖像信息，無線視頻發(fā)送裝置將定位信息和圖像信息發(fā)送給地面監(jiān)控站，地面監(jiān)控站根據(jù)定位信息和圖像信息進(jìn)行路徑規(guī)劃，并向無線串口通訊接收裝置發(fā)送兩個(gè)推進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速指令，微控制器接收轉(zhuǎn)速指令后輸出控制信號到推進(jìn)電機(jī)H橋功率放大電路，分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)推進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)；所述的雙體船船體前端安裝有溢油收集裝置，溢油收集裝置包括轉(zhuǎn)盤式集油裝置、油泵和集油罐，轉(zhuǎn)盤式集油裝置包括步進(jìn)電機(jī)、傳動(dòng)齒輪、集油轉(zhuǎn)盤、集油槽、刮片和傳動(dòng)桿，地面監(jiān)控站根據(jù)圖像信息向無線串口通訊接收裝置發(fā)送步進(jìn)電機(jī)的控制指令，微控制器根據(jù)控制指令控制步進(jìn)電機(jī)控制器，進(jìn)而控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)通過傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)若干同軸并列的集油轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，各個(gè)集油轉(zhuǎn)盤間通過傳動(dòng)桿硬聯(lián)接，集油轉(zhuǎn)盤表面為親油材質(zhì)，刮片緊觸集油轉(zhuǎn)盤表明，所刮溢油通過重力作用滑至集油槽內(nèi)，同時(shí)微制器發(fā)送控制信號，通過H橋功率放大電路驅(qū)動(dòng)油泵工作，將溢油從集油槽抽至集油罐內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙體船的海上溢油收集平臺，其特征在于:所述的地面監(jiān)控站包括工業(yè)計(jì)算機(jī)、無線視頻接收裝置和無線串口通訊裝置，無線視頻接收裝置接收無人船發(fā)送來的圖像信息，并發(fā)送給工業(yè)計(jì)算機(jī)，用于圖像信息的顯示和無人船的遙控；無線串口通訊裝置用于無人雙體船定位信號的接收和遙控信號的發(fā)送。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雙體船的海上溢油收集平臺，其特征在于:所述的集油轉(zhuǎn)盤垂直于水平面，各個(gè)集油轉(zhuǎn)盤的共軸平行于水平面。
【文檔編號】G08C17/02GK103714683SQ201410003480
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月3日
【發(fā)明者】張守旭, 嚴(yán)衛(wèi)生, 陶模, 黃楠, 吳佳斌, 馬建波, 馮凱, 丁文俊, 葛文潔 申請人:西北工業(yè)大學(xué)