一种基于高频振动引起的波牵引式清漂装置及方法与流程

本发明涉及一种清漂装置及方法，尤其是涉及一种基于高频振动引起的波牵引式清漂装置及方法。

背景技术：

现今水域污染较为严重，水面漂浮物污染更为明显，漂浮的垃圾可能被鱼类误食等问题，然而目前的清漂装置成本较高，中小型水域并不适用，城市内河、旅游景区河流、公园和一些平静的狭长水域由于缺少专业的水上垃圾收集设备，使水上垃圾的打捞困难重重，且大多数都以大型船只为基础，采用被动接近漂浮物，且一般机械都比较复杂庞大，花费高昂，不能被广泛使用，本发明旨在改善目前清漂设施重型化、被动化的现状，为中小型水域提供便捷智能的方案。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种新型便携、垃圾存储空间大、避免二次污染的清漂装置及方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于高频振动引起的波牵引式清漂装置，包括高频振动引漂装置和收集装置，引漂装置包括电磁驱动的振源（1）、与振源（1）相连的连接杆（2）和与连接杆（2）垂直相连的圆柱形的振子（3）；收集装置包括铺设在圆柱形振子（3）四周的若干网兜（4）、设置在网兜兜口边沿上的悬浮球（5）和穿设在网兜的边缘的控制绳（6），控制绳（6）的一端与悬浮球相连，控制绳（6）的另一端与收绳装置（7）连接。

所述的电磁驱动的振源（1）由可调节振动频率和幅度的面板控制。

所述网兜（4）包含若干层收集网。

在所述振子（3）的中心开设有卡槽，所述连接杆（2）的底端卡接在所述卡槽中。

所述的收绳装置包括控制所述控制绳(6）的马达、调速模块和控制马达工作时间的定时器，可根据实际情况设置定时器控制马达工作的工作周期。

在所述连接杆（2）、振子（3）、网兜（4）、悬浮球（5）、控制绳（6）的表面均涂覆有疏水材料层。

本发明还提供了一种基于高频振动引起的波牵引式清漂方法，包括以下步骤：

1）在水面或岸边设置固定装置，以为高频振动引漂装置提供安装基础；

2）在固定装置上安装电磁驱动的振源，振源位于水面上方，在振源的下方竖直安装连接杆，在连接杆的底端安装圆柱形振子，振子的下半部分浸没在水中，调节振子的角度，使得振子的轴线与水面平行，振源、连接杆和振子共同构成引漂装置；

3）在电磁驱动的振源上方安装收绳装置，在振子四周的水面上设置若干网兜，在每个网兜的兜口边沿分别安装悬浮球，并在每个网兜的边缘分别穿设控制绳，将控制绳的端部连接到收绳装置上，安装好后，调节悬浮球的位置，使得与悬浮球相连的网兜的兜口与水面平齐，至此安装工作完成；

4）打开电磁驱动的振源的开关，根据水面上漂浮物的移动速度，调节振源的频率，根据水面上漂浮物的数量和移动速度，设置收绳装置的工作周期；

5）调节好振源的频率和收绳装置的工作周期后，整套装置进入工作状态，振源振动并通过连接杆将振动传递给振子，振子在水中振动产生水面牵引波束，水面上的漂浮物在牵引波束的作用下向着振子的方向靠近，当漂浮物移动至网兜的位置处时，收绳装置将控制绳收紧，将漂浮物收入网兜中并将网兜口收紧，即完成清漂工作。

本发明的工作原理和技术效果为：用控制器调控电磁驱动的振源频率和振幅大小，在圆柱形振子引起的水面牵引波束的驱动下，水面远处的漂浮物可飘向本装置，之后收集装置工作，收绳装置将控制绳收起来，将漂浮物收入网兜，最终将网兜收口，并置于一旁。因铺设的网包含多层，可持续工作较长时间，可根据周围环境调节圆柱形振子的规格及根据漂浮物的大小更改网孔的大小。本发明的清漂装置结构简单，操作方便且制造成它本远远低于其他现有清漂设备，可改善目前清漂设施重型化、被动化的现状，为中小型水域提供便捷智能的方案；在民用方面，为治理水面漂浮物提供一种新思路，在治理城市内河、旅游景点河流、游泳馆等方面有很大的优势。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图。

图2是本发明装置的使用状态图。

具体实施方式

实施例1：基于高频振动引起的波牵引式清漂装置

如图1和2所示，本发明的基于高频振动引起的波牵引式清漂装置包括高频振动引漂装置和收集装置，引漂装置包括电磁驱动的振源1、与振源1相连的连接杆2和与连接杆相连的圆柱形的振子3，连接杆用于将振源的振动传递给振子，以在水面上产生高频振动；收集装置包括铺设在圆柱形振子四周的若干层网兜4，每个网兜上都连接着悬浮球5，悬浮球5用以使网兜漂浮在水面上，并保持兜口与水面基本平齐，在网兜的边缘穿设有一端与悬浮球相连的控制绳6，控制绳的另一端与收绳装置7连接。

首先针对公园内部的水域，可选取人比较少的岸边安置本发明的固定装置，之后分别由上到下安装高频振动引漂装置的各个部分，最后安装收集装置，完成后，打开电磁驱动的引漂装置的开关，设置收绳装置的工作周期，整套装置进入工作状态，之后水面漂浮物飘向本装置，收集装置将其收入网兜。

所述的电磁驱动的振源1由可调节振动频率和幅度的面板控制，可根据实际环境调节出不同的频率，在我们的实验条件下，经实验发现较之机械振动，电磁驱动较为稳定，且具有更高的频率上限，故采用电磁驱动作为动力源。连接杆上端与电磁驱动的振源连接，下端与圆柱形振子连接。

所述的在产生高频振动的细长圆柱形振子3柱面上有卡槽与连接杆2垂直连接，需要时可更换不同规格；经过多次反复试验，我们发现圆柱形振子产生牵引波束更加固定，且容易控制，故本装置采取圆柱形振子。

所述的悬浮球5，由两条穿设在网兜边缘的绳子连接，以确保网兜垂在水面下；所述的网兜包含多层收集网，一层收集网收集完漂浮物后，静置在装置附近，网兜中剩下的收集网可继续用于收集漂浮物，因此可持续工作较长时间，且每个网兜都可储存一部分垃圾，周围铺设的多层就会有更大的储存空间。

所述的收绳装置包含控制绳子的马达和调速模块，特别是可根据实际情况设置控制马达工作的定时器工作周期，来确定收网时长。

所述的连接杆2、细长圆柱3、固定装置、网兜4、悬浮球5、控制绳6的表面均涂有疏水材料。

本发明的技术原理如下：

用控制器调控电磁驱动的振源的频率和振幅大小，我们经过多次实验发现，高频振源可在水面上产生不同类型的波，牵引波束造成的表面回流就是其中一种，通过调节波幅将二维水波变成三维波，水面上的漂浮物就会被迫向着波源移动，振源在30-100hz，均可实现流向振子的现象且确定所产生的牵引波只位于水面，不会引起水下的大范围波动，较为详细的牵引波束发生机理为：

1）调制不稳定性导致波场从二维变为三维；

2）产生复杂的流型，进而激励使产生法拉第波；

3）波导致水面上水平涡系的产生，涡系的相互作用导致表面流产生；

4）补偿流流向波的最大振幅处进而维持表面涡的旋转；

5）波的振幅超过调制不稳定性的临界值，中心射流方向即大规模表面流反向；

6）表面流反向导致表面涡系反转；

7）带动表面漂浮物向里（即朝向振源）传播。

本发明的技术效果如下：

高频上下振动的圆柱形振子引起的水面牵引波束的驱动下，水面远处的漂浮物可飘向本装置，收集装置工作将漂浮物收入网兜，并置于一旁，因铺设的网包含多层，可持续工作较长时间，可根据周围环境调节与水面接触的圆柱及网孔的大小。该清漂系统结构简单，操作方便且制造成它本远远低于其他现有清漂设备。

实施例2：基于高频振动引起的波牵引式清漂方法

本发明方法包括以下步骤：

1）根据环境安置本发明的固定装置，公园内部和小区内的小型河流，可将固定装置安置在岸边，固定装置可以是一种固定在岸边前段伸向水面的装置；游泳馆可采取悬浮装置，使得整个装置悬浮在水面上，使用时放入水面，清漂完成后可收回装置。

2）固定装置安装好后，分别由上到下安装高频振动引漂装置的各个部分,首先安装高频引漂装置，将电磁驱动的振源与固定装置相连，保持整个结构的稳定使得振动只会传递给下方的连接杆，之后安装连接杆和圆柱形振子，调节圆柱形振子的角度，使得振子与岸平行。

3）高频引漂装置完成后，安装收集装置，首先将收绳装置包含的马达和调速模块，固定在高频振动的引漂装置上方的卡槽里（收绳装置与高频振动的引漂装置不会产生影响），之后将穿设在网兜边缘的两条绳子一端与收绳装置连接，另一端连接悬浮球，重复对每一对网兜进行相同的工作，直至完成，安装好后，将网兜铺设在圆柱形振子周围，调节悬浮球的位置，使得悬浮球位于圆柱形振子的前后左右四个方向，至此安装工作完成，如图2所示。

4）接着进行装置的测试，打开电磁驱动的引漂装置的开关，根据漂浮物的移动速度，调节电磁驱动振源的频率。

5）根据漂浮物的数量和移动速度，设置收绳装置的工作周期，以网兜能装满为宜，至此完成测试工作，整套装置进入工作状态，装置可自主实现水面漂浮物飘向本装置，收集装置将其收入网兜等工作，垃圾达到一定的量时，将网兜收回清理。