一种船用离岸式多气室可调节掺氧震荡水箱的制作方法

1.本实用新型涉及水体掺气增氧技术领域，具体的说涉及该领域内的一种船用离岸式多气室可调节掺氧震荡水箱。


背景技术：

2.目前用于提高水体含氧量的方法主要为利用电能驱动机械部件搅动水体，加快水体对流交换和界面更新，以达到提高水体含氧量的目的。此类方法存在以下不足：消耗电能或化石能源，且耗电量大、铺设电缆的成本高；对水体的扰动剧烈，噪音很大，破坏水生动物的生活环境；易于泵送水体底部的泥浆等物质，造成水体浑浊，污染水质。
3.为克服上述方法的缺点，有学者提出利用海洋能进行掺气增氧，例如基于owc原理的自航式智能掺气增氧船，这是一种以波浪能为动力的增氧装置，它的原理是通过船载振荡水柱水箱，将波浪能转化为气室内气体的动能实现掺气增氧，但该装置的振荡水柱水箱结构简单，效率低下，在复杂海况下对不同波浪的适应情况较差。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种能更加高效捕获波浪能用于掺气增氧作业的船用离岸式多气室可调节掺氧震荡水箱。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种船用离岸式多气室可调节掺氧震荡水箱，包括箱体，其改进之处在于：箱体内部为一个上下窄，中间宽的空间，该空间与箱体上的进水口和出水口相通，在箱体相对的一对侧壁之间设置一个隔板，该隔板可沿箱体侧壁上下滑动并将箱体内的空间分隔为底端相通而上端不相通的两个空间，两个空间的顶部分别由一个不同的箱盖密封，并在每个箱盖上都设置出气单向阀和进气单向阀，隔板的两侧边缘均凸出箱体外并带有齿条，此外还在上述箱体相对的一对侧壁上各设置一个电机支架，并在电机支架上安装电机，在电机的动力输出轴上安装齿轮，该齿轮与其相邻隔板一侧的边缘齿条相啮合。
7.进一步的，箱体为长方体箱体，箱体底部通过螺栓固定在载体上，所述的载体包括船体。
8.进一步的，箱体的内部空间沿箱体长度方向的纵截面为上下窄，中间宽的六边形。
9.进一步的，隔板设置在箱体的一对长侧壁之间，与箱体的宽侧壁平行并位于长侧壁的中部。
10.进一步的，在箱体的一对长侧壁上各设置一个电机支架。
11.进一步的，两个箱盖与箱体之间均通过密封圈密封。
12.进一步的，在两个箱盖的出气单向阀和进气单向阀上均连接气管，与出气单向阀相连接气管的出气端伸到海面以下，与进气单向阀相连接气管的进气端接入空气。
13.进一步的，所述的电机为42mm步进电机。
14.进一步的，在箱体的内部空间中充入液体，所述的液体包括水。
15.进一步的，控制器基于神经网络算法通过控制电机正反转带动隔板沿箱体侧壁上下滑动；控制器基于神经网络算法通过进水口和出水口调节箱体内部空间的液面高度。
16.本实用新型的有益效果是：
17.本实用新型所公开的掺氧震荡水箱，基于振荡水柱掺气增氧原理，以波浪能为工作动力，不需要电能或石油等化学能源，能耗小，环保无污染，克服了目前掺氧装置消耗能量大的缺点，有利于改善养殖海域的水质环境。
18.本实用新型所公开的掺氧震荡水箱，箱体内部空间上下窄，中间宽，采用隔板分隔后形成两个空间，并使两个空间的上、下部均带斜坡，这种结构可有效减少水体震荡时的横向动能损失，进而有效提高波能捕获效率。
19.本实用新型所公开的掺氧震荡水箱，在电机正反转的过程中通过其齿轮带动隔板两侧的边缘齿条同步上移或下移，使隔板沿箱体侧壁上下滑动，实现自主调节隔板高度，保证隔板高度在不同波浪条件下始终最优，使水箱始终保持利用波浪能效率的最大化。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例1所公开掺氧震荡水箱的整体结构示意图；
21.图2是本实用新型实施例1所公开掺氧震荡水箱的内部结构示意图；
22.图3是本实用新型实施例1所公开掺氧震荡水箱的侧视结构示意图。
具体实施方式
23.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
24.实施例1，如图1—3所示，本实施例公开了一种船用离岸式多气室可调节掺氧震荡水箱，包括箱体4，箱体内部为一个上下窄，中间宽的空间，该空间与箱体上的进水口和出水口相通，并充有一定体积的水。在箱体相对的一对侧壁之间设置一个隔板5，隔板底部浸入水中并可沿箱体侧壁上下滑动，从而将箱体内的空间分隔为底端相通而上端不相通的两个空间，两个空间的上部空气互相隔绝，下部积水相互连通；两个空间的顶部分别由一个不同的箱盖3，8密封，箱盖与箱体之间通过密封圈密封，所述密封圈缠绕在箱盖上，保证箱体内部空间的水密性。在每个箱盖上都设置出气单向阀1，6和进气单向阀2，7，出气单向阀和进气单向阀上均连接气管，与出气单向阀相连接气管的出气端伸到需要掺氧海域的海面以下，与进气单向阀相连接气管的进气端接入空气。隔板的两侧边缘均凸出箱体外并带有齿条，此外还在上述箱体相对的一对侧壁上各设置一个电机支架10，并在电机支架上安装42mm步进电机9，在42mm步进电机的动力输出轴上安装齿轮11，该齿轮与其相邻隔板一侧的边缘齿条相啮合，通过控制42mm步进电机的转动来驱动齿轮带动隔板两侧的边缘齿条同步上移或下移，从而通过控制隔板的升降来调节箱体空间底部水的晃荡流通程度。
25.在本实施例中，箱体为长方体箱体，箱体底部通过螺栓固定在船体甲板或者其他固定架上。如图2所示，箱体的内部空间沿箱体长度方向的纵截面为上下窄，中间宽的六边形。隔板设置在箱体的一对长侧壁之间，与箱体的宽侧壁平行并位于长侧壁的中部。在箱体的一对长侧壁上各设置一个电机支架。
26.控制器基于神经网络算法通过控制电机正反转带动隔板沿箱体侧壁上下滑动，通过进水口和出水口调节箱体内部空间的液面高度，优化掺氧震荡水箱的出气掺氧效率。
27.本实施例所公开掺氧震荡水箱的工作原理是：
28.首先在箱体内部空间中充入足够的水或其他液体，使液面高于隔板底部一定的距离，达到下部液体连通，上部容纳空气的气室被隔板分隔的效果。当船在波浪作用下摇晃时，箱体内部液体发生振荡，隔板两侧的空间中，一个液面升高、另一个液面下降，液面升高的空间内上部气室体积减小，压强增大，空气从出气单向阀经气管排到需要掺氧海域的海面以下，完成掺氧过程；与此同时液面下降的空间内上部气室体积增大，压强减小，空气经气管从进气单向阀进入气室，完成进气过程，如此往复达到掺气增氧的目的。
29.箱体内部空间为一个上下窄，中间宽的六边形空间，通过优化设计使其上下中间宽窄形状最优，使下部液体晃荡时能量损失最小，晃荡程度最大，使上部气室体积变化后的气体流动局部损失更小，达到最佳的出气效率和出气压力。
30.在下部液体晃荡的过程中，神经网络根据载体（船体）各个方向晃动的频率、振幅等参数和波高、波长、波周期等波浪要素，在控制器的控制下，通过外接水泵水管到水箱箱体的进水口和出水口来实时调节箱体的液面高度，通过控制42mm步进电机实时调节隔板高度。通过实时调节液面高度和隔板高度来最优化掺氧效率，使水箱始终保持利用波浪能效率的最大化。