一种海面垃圾清理器的制作方法

1.本实用新型涉及海洋垃圾清理领域，尤其涉及一种海面垃圾清理器。


背景技术：

2.海洋漂浮垃圾逐渐成为重要的环境危害，不仅影响海岸周边的人类生活环境和航路安全，更对海洋生态产生了大面积影响。漂浮垃圾附着的微生物随洋流漂浮加剧了物种入侵等生态灾害，广泛分布的微塑料在整个生态链中积聚，威胁濒危海洋生物。因此，亟需一种可以清理海上漂浮垃圾的装置。
3.现有技术中存在如下问题：
4.一、垃圾清理装置需要动力系统，成本高；海上作业的环境复杂，动力系统可靠性差，影响垃圾清理装置的稳定性。
5.cn201420469566.4公开一种海洋垃圾清理船，可实现自动打捞清理海洋垃圾，降低工人劳动强度，提高清理效率；但该方案需要使用电动机带动传送带进行动力传递，成本高，且海上作业的环境下动力和传动系统为垃圾清理船增加了保养和检修需求，降低了垃圾清理装置的稳定性，限制了装置的大范围应用。
6.现有技术中有利用风能、潮汐能、太阳能转换为电能进行供能的自动清理装置，海上环境复杂，电动动力装置长时间运行可靠性差，自动清理装置也易被人打捞取走，仍无法解决上述问题。
7.二、海上漂流物分布稀疏分散，需要在海域布置多个垃圾清理装置，才能有效清理，效率低且成本高。
8.cn202121264603.4公开一种海浪助力垃圾收集设备，底部固定在海底，无需能源及人工，利用波浪冲击被动收集垃圾的装置，但是该方案收集范围太小，无法解决上述问题。
9.因此，目前依然缺少无需动力系统、能够覆盖较大范围、成本低廉、简单易用的装置。


技术实现要素：

10.为解决现有技术中海面垃圾清理装置需要动力系统、无法覆盖较大范围的技术问题，本实用新型提供一种海面垃圾清理器。
11.本实用新型提供的海面垃圾清理器包括：浮体和驱动器，浮体包括挡栏、围腔及尾舵，围腔由若干浮子首尾固定连接而成，围腔的前端开口并与挡栏连接；挡栏由若干浮子首尾固定连接而成，向两侧张开；围腔远离挡栏的一端还固定安装有尾舵，浮体的底端通过连接绳连接有驱动器，驱动器的两侧通过转轴等距转动连接有若干的翼板，驱动器的两侧开设有限制翼板翻转角度的卡槽，驱动器尾部设置有方向舵。
12.优选的，围腔靠近挡栏的一端设有第一阀门，且第一阀门与围腔铰接处设有卡块，第一阀门由两个挡板组成，且挡板宽度大于靠近挡栏一端的围腔宽度的一半。
13.优选的，所述浮体和驱动器的重心和浮心均相互重合，且浮体长度方向上的浮心重心重合点位于围腔两侧浮子上靠近挡栏处，在此重合点处铰接有围腔连杆，围腔连杆的底部与连接绳远离驱动器的一端活动连接，同时连接绳与驱动器的连接点位于驱动器的浮心重心重合处上方。
14.优选的，所述围腔连杆底部安装有帆板，帆板为上表面弧度大于下表面的高升力机翼形状，其前端位于围腔入口前方，后端在围腔内部的下方。
15.优选的，在帆板后端上方位置，围腔上设置有第二阀门，第二阀门的结构与方向与第一阀门一致，第一阀门和第二阀门之间的围腔浮子两侧设有围挡，围挡向下覆盖至与帆板同等深度。
16.优选的，围腔靠近尾舵的一端设有拦网。
17.优选的，围腔两侧的浮子上固定有拦网支架，所述拦网固定在拦网支架上。优选的，浮体的重心上方连接有警示杆。
18.优选的，驱动器底部设有连接线缆，连接线缆远离驱动器的一端通过锚固定在海底。
19.优选的，围腔的顶端设置太阳能板及电池，太阳能板及电池的一侧连接有定位控制装置，驱动器一端的方向舵安装有舵机，定位控制装置通过电线与舵机之间电性连接。
20.与相关技术相比较，本实用新型提供的海面垃圾清理器有如下有益效果：
21.1、巧妙设计结构，在不使用复杂机械和电动装置的情况下，自动利用水流动能自动对垃圾进行聚集，提高处理效率。
22.2、利用波浪能自主运行。可以在完全无需人工参与的情况下，较大范围内长期进行定向巡弋，适用于近岸洋面对海漂垃圾的处理。
23.3、结构简单，成本非常低廉，在铰链、万向节等活动部件也使用塑料、玻璃钢或碳纤等非金属材料的情况下，整体可完全不使用金属件，适用于海上易腐蚀环境的长期运行，且如果不适用电控部件，则完全无需担心被盗取。
24.4、操作简便，投入水中即可使用，回收时只需取下拦网，并进行清理或更换即可。
附图说明
25.图1为本实用新型提供的海面垃圾清理器的一种较佳实施例一的结构示意图；
26.图2为图1中的局部放大示意图；
27.图3为本实用新型提供的海面垃圾清理器的一种较佳实施例二的结构示意图；
28.图4为本实用新型提供的海面垃圾清理器的一种较佳实施例三的结构示意图。
29.图中标号：1、浮体；2、驱动器；3、挡栏；4、围腔；5、尾舵；6、连接绳；7、翼板；8、卡槽；9、方向舵；10、围腔连杆；11、第一阀门；12、卡块；13、挡板；14、帆板；15、第二阀门；16、围挡；17、拦网；18、连接线缆；19、警示杆；20、太阳能板及电池；21、定位控制装置；22、舵机。
具体实施方式
30.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。
31.以下结合具体实施例对本实用新型的具体实现进行详细描述。
32.实施例一
33.在本实用新型的实施例一中，请参阅图1和图2，本实用新型实施例提供的一种海面垃圾清理器包括：浮体1和驱动器2，浮体1包括挡栏3、围腔4，围腔4由若干浮子首尾固定连接而成，围腔4的前端开口并与挡栏3连接；挡栏3由若干浮子首尾固定连接而成，向两侧张开；围腔4远离挡栏3的一端还固定安装有尾舵5，浮体1的底端通过连接绳6连接有驱动器2，驱动器2的两侧通过转轴等距转动连接有若干的翼板7，驱动器2的两侧开设有限制翼板 7翻转角度的卡槽8，驱动器2尾部设置有方向舵9。
34.需要说明的是：尾舵5面积大，如风向标一样对浮体1的方向进行调整，使挡栏3和围腔4面对洋流或水流冲击的方向，便于收集漂浮垃圾，驱动器密度比水大，而构成浮体1的浮子、尾舵5等部件的密度均比水的密度小，常见的为高分子材料，也可以是多孔或中空结构；
35.驱动器采用现有的波浪滑翔机的基本原理，借助海面波浪能产生向前推进力。具体的，连接绳6约有4～8米，在这个范围下，海面浮体1和驱动器2 处的水流上下波动具有较大的差异，海面波浪运动幅度更大，浮体1带动驱动器2上浮时，驱动器2相对底部水流向上运动，水流向下冲击翼板7，推动翼板7向下翻转，并产生向前的分力，反之，浮体1随波浪下沉，驱动器2在重力作用下下沉时，水流向上冲击翼板7，翼板7向上翻转，同时产生向前的分力，从而，在波浪起伏带动下，翼板7始终产生向前分力，带动驱动器2不断自主前进。
36.方向舵9独立控制前进方向，当方向舵9固定略偏向一个方向时，可使驱动器2在一定范围内固定沿顺时针或逆时针打转，在近海大陆架附近向岸洋流为主的一定范围内自主巡弋。也可面朝固定方向，如海湾或河口地形的另一端，或在海上释放，面朝陆地等，既能保证巡弋范围，也能提高回收率。
37.在本实用新型的实施例一中，请参阅图1和图2，浮体1和驱动器2的重心和浮心均相互重合，且浮体1长度方向上的浮心重心重合点位于围腔4两侧浮子上靠近挡栏3处，在此重合点处铰接有围腔连杆10，围腔连杆10的底部与连接绳6远离驱动器2的一端活动连接，同时连接绳6与驱动器2的连接点位于驱动器2的浮心重心重合处上方。
38.需要说明的是：重心和浮心的重合可以增加设备在使用时平衡度，使得设备在运行时更加的稳定。
39.在本实用新型的实施例一中，请参阅图1和图2，围腔4靠近挡栏3的一端设有第一阀门11，且第一阀门11与围腔4铰接处设有卡块12，第一阀门 11由两个挡板13组成，且挡板13宽度大于靠近挡栏3一端的围腔4宽度的一半。
40.需要说明的是：卡块12使挡板13不能向围腔4外部方向转动，使得垃圾在进入到围腔4后不会轻易出去，第一阀门11在围腔4内部的水流冲击下打开，在反向水流下会闭合，防止漂浮垃圾流出。
41.在本实用新型的实施例一中，请参阅图1和图2，围腔连杆10底部安装有帆板14，帆板14为上表面弧度大于下表面的高升力机翼形状，其前端位于围腔4入口前方，后端在围腔4内部的下方；同时，在帆板14后端上方位置，围腔4上设置有第二阀门15，第二阀门15的结构与方向与第一阀门一致，第一阀门11和第二阀门15之间的围腔4浮子两侧设有围挡16，围挡16向下覆盖至与帆板14同等深度，围腔4靠近尾舵5的一端设有拦网17。需要说明的是：正
常驱动器2被驱动时，连接绳6产生前探的倾角，带动围腔连杆10与帆板14倾斜，帆板14产生面向水流方向的正攻角，从而挤压和加速上方水流，引导四周水流和漂浮垃圾更快向入口前进，垃圾集中到拦网17中，拦网17 顶部设置拦网支架，拦网支架可搭接在围腔4两侧的浮子上，防止拦网17落到水面上妨碍垃圾进入。
42.如果因为波浪起伏，连接绳6的倾角产生周期性波动，带动帆板14拍动，则帆板14攻角增大时可进一步拍击水流向围腔4内冲击，由于后半部分下沉，从而在第一阀门11和第二阀门15间产生吸力，增加垃圾聚集效率；而攻角下沉时后半部顶击第一阀门11和第二阀门15间的水流，水流被第一阀门11阻挡，流向第二阀门15，从而引导垃圾向围腔4后端聚集。类似于水锤泵，周期性的反复作用能进一步提升波浪起伏效果，也有利于垃圾聚集。
43.在本实用新型的实施例一中，请参阅图1和图2，浮体1的重心上方连接有警示杆19。警示杆19上设置反光条等警示部件，方便远距离避让或寻找、回收。
44.实施例二
45.在本实用新型的实施例二中，请参阅图3，驱动器2底部设有长距离的连接线缆18，连接线缆18远离驱动器2的一端可通过锚固定在海底，其他与实施例1相同。
46.此时，固定好方向舵9的偏转角度再施放，装置通过连接线缆18固定在海地，可保证装置不脱离工作范围的情况下围绕锚定点进行大范围的动态巡弋。
47.在实施例一的基础上增加了连接线缆18，可以实现对装置位置的限定。
48.需要说明的是：方便装置的辨识、避让和回收。
49.实施例三
50.在本实用新型的实施例三中，请参阅图4，围腔4的顶端设置太阳能板及电池20，太阳能板及电池20的一侧设有定位控制装置21，驱动器2一端的方向舵9安装有舵机22，定位控制装置21通过电线与舵机22之间电性连接，其他与实施例1完全相同。
51.需要说明的是：定位控制装置21和舵机22以现有波浪滑翔机的控制和通讯方式获取位置和控制方向。现有波浪滑翔机通过太阳能板等进行供能，通过卫星通讯传输位置和检测、控制讯号，将信息传送给远程控制端，同时控制舵机22偏转方向舵9，以改变方向，完成远洋科考、探测等任务。作为可选的技术方案，本装置也可使用与现有技术完全一致的上述方案进行电控，以调整控制行动轨迹。
52.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型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它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。