用于清理海上废弃物的船用设备的制作方法

本发明涉及一种用于清理海上废弃物的船用设备，属于船舶技术领域。

背景技术：

海上垃圾清理对海洋环境的治理尤为重要，由于海洋面积广，海上废弃物分散，清理海上垃圾需要驾驶船舶四处打捞，或者远程操控搭载了无人驾驶单元的无人载运船舶进行垃圾清理，

专利公开号为cn112373639a的中国发明专利公开了一种海上垃圾清理装置，第一垃圾收集组件包括收集箱、滚珠丝杠和气缸，滚珠丝杠设置于主船体上前部，收集箱由第一电机驱动使其沿滚珠丝杠上下移动，气缸控制收集箱翻转；第一垃圾粉碎组件包括粉碎齿轮和传送机构，粉碎齿轮架设于传送机构上方，通过第一电机驱动粉碎齿轮将第一垃圾收集组件倾倒的垃圾粉碎，粉碎后的垃圾掉落于传送机构，第一电机驱动传送机构将掉落的垃圾传送至第一垃圾存储箱中；第二垃圾清理组件包括第二垃圾存储箱和过滤网，过滤网设置于迎浪面，第二垃圾存储箱贴合过滤网设置且位于过滤网下方；所述中央控制器控制第一电机、滚珠丝杠和气缸工作运转。本发明可以有效提高打捞及回收效率，代替人工打捞。

但是，这种其打捞和清理方式存在一些问题，其一，通过在主船体的迎浪面安装有过滤网，在过滤网下方贴合安装有第二垃圾箱，清理时，无论该船体是有人驾驶或无人驾驶模式，都需要将船舶驶入垃圾区域或靠近垃圾区域，否则仅依靠浪将垃圾推到船舶处十分缓慢，就需要船舶追着废弃物去清理，其二，主体船受限于自身体积，第一垃圾箱和第二垃圾箱的体积无法做到很大，虽然后粉碎组件对垃圾进行粉碎，但是第一垃圾箱和第二垃圾箱自身体积有限，导致单次行程清理的废弃物有限，就需要船舶反复在废弃物清理海域与岸边运动输送垃圾，增加了燃油的耗损，且通过船舶自身清理海上废弃物，单次清理范围小，耗时长。

因此亟需设计一种用于清理海上废弃物的船用设备来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供用于清理海上废弃物的船用设备，以解决上述背景技术中提出的单次清理范围小，耗时长，单次行程清理的废弃物收集量少，影响清理效率的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：用于清理海上废弃物的船用设备，包括无人载运船舶、水泵和气泵，所述无人载运船舶的尾部装有螺旋桨，螺旋桨通过柴油机驱动，且无人载运船舶的内部安装有无人驾驶单元，所述无人载运船舶的两侧内部皆固定有液压油缸，所述液压油缸的输出端固定有衔接轴销，所述衔接轴销贯穿无人载运船舶的侧边，所述无人载运船舶的上表面活动连接有补给船舶，所述补给船舶包括浮板，所述浮板与无人载运船舶滑动连接，且衔接轴销与浮板的侧边插合固定，所述浮板的上表面固定有水泵和气泵，所述浮板的两侧皆均匀固定有绕卷机，所述绕卷机的内部缠绕有导管，所述导管的一端通过软管分别与水泵和气泵的输出端连接，且导管的另一端连接有废弃物清理组件，所述浮板的两侧皆均匀固定有夹爪，所述废弃物清理组件与夹爪固定连接。

优选的，所述夹爪的下表面固定有气囊，所述浮板的下表面两侧皆固定有滑轨，所述无人载运船舶的上表面两侧均匀固定有导轮，导轮与滑轨滑动连接。

优选的，所述废弃物清理组件包括水气传输管道，所述水气传输管道包括多通道气管和单通道水管，所述多通道气管呈圆筒状，所述单通道水管固定于多通道气管的内部，所述多通道气管的内部开设有主充气通道和分舵供气通道，所述主充气通道与分舵供气通道的数量皆为两个，且两个主充气通道和分舵供气通道皆呈对立分布，所述多通道气管的底部开设有两个过渡气仓，且两个主充气通道分别与过渡气仓连通，两个所述过渡气仓之间通过弧形通道连通，弧形通道内活动安装有分舵控制杆，两个所述分舵供气通道分别与弧形通道的上下面连通，所述过渡气仓的内部活动连接有分舵阀球，所述分舵阀球靠近分舵控制杆的一端呈球状并内嵌于弧形通道内。

优选的，所述多通道气管的底端固定有驱动机构，所述驱动机构包括固定座，所述多通道气管的底端与固定座的顶端中心处插合固定，所述固定座的侧面围绕有气罩和骨架，且骨架与气罩的内壁贴合，所述气罩的上表面均匀固定有定位块，所述定位块的底部固定有网兜，所述网兜的底端固定有兜底，所述多通道气管的底端贯穿兜底的中心处，所述多通道气管靠近兜底的底端开设有通槽，所述单通道水管的底端靠近通槽的一侧穿透开设有通孔，通孔与通槽连通，所述通槽的内部内嵌有滤网。

优选的，所述驱动机构的内部开设有驱动气仓和舵机气仓，且驱动气仓与舵机气仓呈上下分布，所述驱动气仓和舵机气仓分别与两个主充气通道连通，所述驱动气仓的内部设置有第一叶轮，所述第一叶轮的中心处插合有传动轴，所述传动轴的底端穿过固定座的底端并与固定座转动连接，所述传动轴的底端固定有螺旋叶片。

优选的，所述气罩的内腔与过渡气仓的内腔连通，所述固定座的底端固定有轴套，所述传动轴通过轴承与轴套转动连接，所述轴套的外表面互动连接舵板，所述舵板由套筒和挡板一体化连接组成，套筒套在轴套上，套筒的顶端外表面均匀固定有齿块，套筒的底端外表面固定有挡板，所述舵板的顶端啮合有传动件，所述传动件由一根转轴、一个齿轮和一个第二叶轮组成，第二叶轮与齿轮分别固定在转轴两端，转轴穿过固定座底部，第二叶轮位于舵机气仓内，齿轮与舵板啮合。

优选的，所述固定座的外表面固定有扰流罩，所述扰流罩包括罩体，所述罩体罩在固定座的底部，所述罩体的外表面均匀开设有进水孔和出水孔，所述进水孔和出水孔呈上下排布。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该用于清理海上废弃物的船用设备采用分散式清理机构，利于快速清理大片海域，且无需人员干涉，提高清理效率。

（1）利用分体式结构设计，将补给船舶活动安装在无人载运船舶上，通过无人载运船舶将补给船舶载至清理海域，通过气泵工作产生压缩空气，为废弃物清理组件充气，高压气体推动螺旋叶片高速旋转，能带动废弃物清理组件整体向补给船舶的四周运动，使废弃物清理组件分布在补给船舶的四周收集海上废弃物，此时无人载运船舶能与补给船舶分离，去载运其它补给船舶至另一片需要清理的海域，无人载运船舶在往返的途中，又能将已经清理饱和的补给船舶载运回岸边，如此循环，再配合无人驾驶技术，使得整个清理工作只需一个远程控制室进行控制，人员无需在海上作业，大大提高了清理效率。

（2）通过在多通道气管内开设两个过渡气仓分别与驱动气仓和舵机气仓连通，驱动气仓内进气能驱动第一叶轮带动传动轴旋转，使螺旋叶片高速旋转带动整个废弃物清理组件移动，舵机气仓内进气则能驱动传动件旋转，使舵板转动，对螺旋叶片旋转产生的水流进行扰流，从而改变废弃物清理组件的运动方向，更好的控制废弃物清理组件分布到补给船舶的四周，针对性清理，提高无人清理作业的效率。

附图说明

图1为本发明的结构正视示意图；

图2为本发明图1中废弃物清理组件的结构展开剖视示意图；

图3为本发明图2中多通道气管的结构局部正视示意图；

图4为本发明图2中驱动机构和扰流罩的结构正视剖视示意图；

图5为本发明图4中驱动机构的结构局部正视剖视示意图；

图6为本发明图5中多通道气管和过渡气仓的结构俯视剖视示意图；

图7为本发明图4中多通道气管和主充气通道的结构俯视剖视示意图；

图8为本发明图2中网兜和定位块的结构俯视示意图；

图9为本发明的俯视结构示意图。

图中：1、无人载运船舶；2、液压油缸；3、衔接轴销；4、补给船舶；41、浮板；42、气囊；43、夹爪；5、水泵；6、气泵；7、导管；8、绕卷机；9、废弃物清理组件；91、水气传输管道；911、多通道气管；912、单通道水管；913、通槽；914、滤网；915、主充气通道；916、分舵供气通道；917、过渡气仓；918、分舵阀球；919、分舵控制杆；92、驱动机构；921、固定座；922、驱动气仓；923、舵机气仓；924、螺旋叶片；925、传动轴；926、第一叶轮；927、轴套；928、舵板；929、传动件；93、扰流罩；931、罩体；932、进水孔；933、出水孔；94、气罩；95、骨架；96、网兜；97、定位块；98、兜底。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图9，本发明提供的一种实施例：用于清理海上废弃物的船用设备，包括无人载运船舶1、水泵5和气泵6，无人载运船舶1的尾部装有螺旋桨，螺旋桨通过柴油机驱动，且无人载运船舶1的内部安装有无人驾驶单元，使无人载运船舶1能在海面上无人驾驶，无人载运船舶1的两侧内部皆固定有液压油缸2，液压油缸2的输出端固定有衔接轴销3，衔接轴销3贯穿无人载运船舶1的侧边，无人载运船舶1的上表面活动连接有补给船舶4，补给船舶4包括浮板41，浮板41与无人载运船舶1滑动连接，利于无人载运船舶1和补给船舶4分离，且衔接轴销3与浮板41的侧边插合固定，控制无人载运船舶1和补给船舶4的衔接，浮板41的上表面固定有水泵5和气泵6，浮板41的两侧皆均匀固定有绕卷机8，绕卷机8的内部缠绕有导管7，导管7的一端通过软管分别与水泵5和气泵6的输出端连接，导管7是由多根管道组成的管束，起到通气通水的作用。

且导管7的另一端连接有废弃物清理组件9，浮板41的两侧皆均匀固定有夹爪43，废弃物清理组件9与夹爪43固定连接，夹爪43可以采用气动夹爪，或电动夹爪，作用是连接废弃物清理组件9，气动夹爪可以通过气泵6提供气源，此为现有技术，在此不做过多阐述。

进一步的，夹爪43的下表面固定有气囊42，浮板41的下表面两侧皆固定有滑轨，无人载运船舶1的上表面两侧均匀固定有导轮，导轮与滑轨滑动连接，利于浮板41在无人载运船舶1上滑动，将导轮装在无人载运船舶1上，更利于后期维护，因为导轮内由轴承等精密零件，装在浮板41上，长期受到水浸泡易损坏。

进一步的，如图2、图4、图6和图7所示，废弃物清理组件9包括水气传输管道91，水气传输管道91包括多通道气管911和单通道水管912，多通道气管911呈圆筒状，单通道水管912固定于多通道气管911的内部，多通道气管911的内部开设有主充气通道915和分舵供气通道916，主充气通道915与分舵供气通道916的数量皆为两个，且两个主充气通道915和分舵供气通道916皆呈对立分布，多通道气管911的底部开设有两个过渡气仓917，且两个主充气通道915分别与过渡气仓917连通，两个过渡气仓917之间通过弧形通道连通，弧形通道内活动安装有分舵控制杆919，两个分舵供气通道916分别与弧形通道的上下面连通，过渡气仓917的内部活动连接有分舵阀球918，分舵阀球918靠近分舵控制杆919的一端呈球状并内嵌于弧形通道内，并且球状体为橡胶材质，通过橡胶材质的球形结构连接，利于控制分舵阀球918与过渡气仓917之间的连接密封性，并且连接阻尼大，利于保持静止时的稳定性，同时橡胶材质的球形结构能在弧形通道内上下转动，两个分舵供气通道916分别与弧形通道的上下面连通，分舵控制杆919呈弧形且中心处呈矩形片状，形状与弧形通道内腔吻合，并且弧形通道内腔预留有分舵控制杆919的上下活动空间，第一个分舵供气通道916从分舵控制杆919的上方与弧形通道连通，这个分舵供气通道916进气时，能推动分舵控制杆919向下摆动，通过杠杆原理，分舵控制杆919下压，则分舵阀球918向上摆动，堵住过渡气仓917与气罩94内腔之间的通道，第二个分舵供气通道916则从分舵控制杆919的下方与弧形通道连通，这个分舵供气通道916进气时，能推动分舵控制杆919向上摆动，使分舵阀球918向下摆动，堵住连通驱动气仓922和舵机气仓923的通道。

进一步的，如图2-图3所示，多通道气管911的底端固定有驱动机构92，驱动机构92包括固定座921，多通道气管911的底端与固定座921的顶端中心处插合固定，固定座921的侧面围绕有气罩94和骨架95，且骨架95与气罩94的内壁贴合，气罩94的内部为中空结构，充气后能张开，起到将整个废弃物清理组件9浮在水面上的作用，骨架95为高弹性塑料材质，起到对气罩94进行支撑的作用，气罩94的上表面均匀固定有定位块97，每个定位块97由两片组成，一个固定在气罩94上，一个定位块97的底部固定有网兜96，两个定位块97通过磁铁连接，气罩94内不充气时，定位块97吸附在水气传输管道91，充气后气体的张力使气罩94向外张开，网兜96的底端固定有兜底98，多通道气管911的底端贯穿兜底98的中心处，多通道气管911靠近兜底98的底端开设有通槽913，单通道水管912的底端靠近通槽913的一侧穿透开设有通孔，通孔与通槽913连通，通槽913的内部内嵌有滤网914，在靠近网兜96的底部开设通槽913，使网兜96底部的水能流入单通道水管912内，再被水泵5抽出，使网兜96底部水压变小，海面的水就会向网兜96内流，将废弃物带到网兜96内收集，滤网914用于对通槽913进行防护，避免固态垃圾进入单通道水管912内。

进一步的，如图4-5所示，驱动机构92的内部开设有驱动气仓922和舵机气仓923，且驱动气仓922与舵机气仓923呈上下分布，驱动气仓922和舵机气仓923分别与两个主充气通道915连通，驱动气仓922的内部设置有第一叶轮926，第一叶轮926的中心处插合有传动轴925，传动轴925的底端穿过固定座921的底端并与固定座921转动连接，传动轴925的底端固定有螺旋叶片924，驱动气仓922和舵机气仓923的底部皆开设有衔接通道，衔接通道皆与分舵供气通道916连通，当主充气通道915向驱动气仓922和舵机气仓923内供气时，衔接通道则起到出气的作用，气体通过分舵供气通道916再排出，形成循环，使气流驱动第一叶轮926转动，从而使第一叶轮926通过传动轴925带动螺旋叶片924高速转动。

进一步的，如图4-5所示，气罩94的内腔与过渡气仓917的内腔连通，固定座921的底端固定有轴套927，传动轴925通过轴承与轴套927转动连接，轴套927的外表面互动连接舵板928，舵板928由套筒和挡板一体化连接组成，套筒套在轴套927上，套筒的顶端外表面均匀固定有齿块，套筒的底端外表面固定有挡板，舵板928的顶端啮合有传动件929，传动件929由一根转轴、一个齿轮和一个第二叶轮组成，第二叶轮与齿轮分别固定在转轴两端，转轴穿过固定座921底部，第二叶轮位于舵机气仓923内，齿轮与舵板928啮合，通过舵机气仓923内进气，能推动传动件929旋转，使舵板928转动，通过舵板928转动，能对螺旋叶片924产生的水流就行遮挡，产生扰流改变推动方向的作用。

进一步的，如图2和图4所示，固定座921的外表面固定有扰流罩93，扰流罩93包括罩体931，罩体931罩在固定座921的底部，罩体931的外表面均匀开设有进水孔932和出水孔933，进水孔932和出水孔933呈上下排布，水流从进水孔932吸入罩体931内，再通过出水孔933排出，从而使废弃物清理组件9能以罩体931为头在海里移动。

工作原理：使用时，远程操作台工作人员利用无人驾驶技术，操控无人载运船舶1行驶到废弃物漂浮海域，无人驾驶技术为现有技术，在此不做过多阐述。

接着操作液压油缸2工作带动衔接轴销3收缩，使无人载运船舶1与补给船舶4分离，接着无人载运船舶1驶离，利用远程控制技术操作气泵6工作，为废弃物清理组件9提供气动力，接着控制夹爪43张开，解除对废弃物清理组件9的固定。

首先通过第一个主充气通道915进气，向驱动气仓922供气，再通过衔接通道进入分舵供气通道916内排出，形成循环气流，气流驱动第一叶轮926转动，使第一叶轮926通过传动轴925带动螺旋叶片924高速转动，使周边海水从进水孔932向出水孔933流动，利用水流的推力带动废弃物清理组件9在海面上移动，通过第二个主充气通道915进气，气流进入舵机气仓923内控制传动件929旋转，通过传动件929带动舵板928旋转，调整舵板928对第一叶轮926产生的推动水流进行扰流，调整移动方向，控制补给船舶4上承载的几个废弃物清理组件9分布到废弃物漂浮海域上。

接着通过第二个分舵供气通道916进气，推动分舵控制杆919向上摆动，带动分舵阀球918堵住连通驱动气仓922和舵机气仓923的通道，此时两个主充气通道915同时进气充满气罩94，使气罩94向四周张开形成一个杯状废弃物收集池，并浮在海面上，废弃物收集池的底部是封闭的，接着水泵5工作抽水，废弃物收集池内的水只能从通槽913进入单通道水管912内，再通过水泵5的出水口排出，使废弃物收集池底部水压变小，海面的水就会向废弃物收集池内流，将废弃物带到网兜96内收集。

水泵5的出水口排水管设计在补给船舶4的四周，排出的水能将补给船舶4周边废弃物向外推离，同时还具有稳定补给船舶4的作用，使补给船舶4长时间在海面上小范围的移动，直到废弃物清理组件9收集满废弃物后，通过绕卷机8工作，绕卷机8能带动导管7在绕卷机8内绕卷，使导管7拉着废弃物清理组件9向补给船舶4方向靠拢，绕卷机8为现有技术，在此不做过多阐述，无人载运船舶1再将补给船舶4带到岸边清理废弃物清理组件9。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。