无人驾驶收油机的制作方法

本实用新型涉及海洋、湖泊、河流的水面油污、垃圾、藻类等不同类型的水面漂浮物的清理回收技术领域，具体说是一种无人驾驶收油机。

背景技术：

随着航运市场日趋繁荣，使得河运、海运船舶越来越多，船舶在营运的过程中，不可避免的直接或间接使一些物质进入江河湖泊、海洋中，从而产生了损害江河湖泊、海洋环境，危害人类健康的污染。船舶所排出的污染物质主要有锅炉燃料油、原油、柴油、煤油、汽油、植物油或其他类似的液体。此外，海上石油钻探和勘探过程以及石油的存储、运输过程中也会发生溢油从而向水中排出油污染物。上述水中的油污染物甚至有可能直接进入城市的饮用水源中，对饮用水水质产生不利的影响，直接影响人类的生命健康。

所以，为了清除水中的溢油以及污染物，保护环境和保障人类生命健康，人们正在采用清油船、收油机等清油装置进行清理。

目前，普遍采用的是盘式、毛刷式、鼓式、堰式收油机，它们都是利用转盘/转刷/转筒回收水面溢油或油水混合物而不改变其物理、化学特性的机械装置。这些类型的收油机一般由收油头(即：毛刷、鼓式、堰式)、传输系统(输油泵)、浮体等部分组成。当溢油发生后，油层会迅速分散，形成很薄的油面。这几类收油机，大部分都是通过具有粘附性的材料生产的收油头来将油污粘附到收油头上，然后通过刮刀刮落，流入到油槽内，顺着油槽流到排油口处，然后通过输油泵输送到母船的油舱内。当油层太薄时，无法很好地粘附溢油，通常都需要两艘船舶同时拖拽围油栏，将溢油聚拢到一定的油层厚度才能工作。该类设备操作复杂，动用人员、设备较多，成本高，而且回收效率低下。尤其在有风浪的情况下，收油口距离水面较近，海水易漫过设备，导致大量海水灌入到收油口内，使得回收的油水中，水的含量高达90％以上，占据母船上大量的存储空间，增加存储成本和运输成本。另外，由于自身无动力，需要辅助船舶上的吊装设备的拖拽才能进行移动，增加了作业成本，辅助船舶体型较大，也提高了作业难度。对于作业后剩余后的薄油层，无法回收，需要吸油毡做辅助收尾工作。加上这几类设备因为收油方式不同，对吸附的油品粘度也要求苛刻。对粘稠度高或低的油品，需要不同的收油机来进行，清污企业在购置设备时需要同时配备不同类型的收油机。而且在作业结束时，清理这些收油机，也是一项费时费力的工作。尤其是毛刷式，刷子里沾满油污，不易清理清洁，给作业人员增加了额外多的工作量。总之，现有的收油机存在操作复杂、清理效果差、回收效率低、成本高的技术问题。此外，现有的收油机体积较大，重量较重。此外，在危险作业环境下，作业人员的人身安全得不到有力保障。

技术实现要素：

本实用新型就是为了解决现有收油机操作复杂、清理效果差、回收效率低、成本高、体积大、质量大，在危险环境下作业人员的安全得不到保障的技术问题，提供一种可远程操作、清理效果好、回收效率高、成本低、体积小、质量小，能够保障危险环境下作业人员的安全的无人驾驶收油机。

本实用新型提供的无人驾驶收油机，包括回收船和遥控控制系统，

回收船包括船体、推进器、第一导向板、第二导向板、第一侧面导流板和第二侧面导流板，船体设有甲板、船底部和船首部，船体的中部设有漂浮物收集舱，漂浮物收集舱的底部设有开口；第一导向板和第二导向板沿着船体的长度方向并排连接于船底部上，第一导向板和第二导向板之间形成液体流经通道，漂浮物收集舱底部的开口位于第一导向板和第二导向板之间；

第一侧面导流板和第二侧面导流板分别连接于船首部的两侧，船首部、第一侧面导流板和第二侧面导流板形成流入口，流入口与所述液体流经通道连通；推进器与船体连接；

遥控控制系统包括远程控制终端、无线信号接收器、控制器和电源模块，无线信号接收器与控制器连接，远程控制终端与无线信号接收器之间进行无线通讯；电源模块用于向无线信号接收器、控制器供电；

控制器的控制信号输出端与推进器连接。

优选地，遥控控制系统还包括图像采集模块，图像采集模块包括摄像头和图像处理及无线发送单元，远程控制终端包括遥控器和显示屏，图像处理及无线发送单元与显示屏之间进行无线通讯，遥控器与无线信号接收器之间进行无线通讯。

优选地，船首部连接有垃圾收集筐，垃圾收集筐位于船首部、第一侧面导流板和第二侧面导流板形成的流入口内。

优选地，垃圾收集筐与船体的甲板转动连接，船体上连接有转动驱动装置，转动驱动装置用于驱动垃圾收集筐转动，控制器的控制信号输出端与转动驱动装置连接。

优选地，转动驱动装置为电绞车、设有液压马达的直接驱动机构，或者设有电机和齿轮的驱动机构。

优选地，垃圾收集筐包括下导流板、左侧导流板、右侧导流板、出口过滤网、上部过滤网、支撑杆和横杆，左侧导流板和右侧导流板并排竖直放置，下导流板连接于左侧导流板的前端和右侧导流板的前端之间，出口过滤网连接于左侧导流板的后端和右侧导流板的后端之间，上部过滤网连接于左侧导流板和右侧导流板之间，上部过滤网位于下导流板的上方；左侧导流板的前端、右侧导流板的前端和上部过滤网的前端形成进口，左侧导流板的后端、右侧导流板的后端和上部过滤网的后端形成出口；横杆连接于左侧导流板和右侧导流板之间；支撑杆的一端与横杆连接，另一端与甲板转动地连接。

优选地，下导流板设有弧面。

优选地，推进器为船用电动推进器、船用柴油机推进器、船用汽油机推进器或船用气动马达推进器。

优选地，漂浮物收集舱设有球形弧面顶壁。

优选地，漂浮物收集舱上靠近船首的内壁分为上内壁和下内壁两部分，上内壁和下内壁之间的夹角是：90°＜α＜180°。

本实用新型的有益效果是，体积小、重量轻，远程操作简便，使用方便，清理效果好，回收效率高，大幅降低作业成本。

船体上无需配备驾驶人员，能够降低危险环境给作业人员带来的安全风险，操作者在岸边地面上操作即可，减少了人员配备，同时也减小了船体的重量。

实际溢油回收作业中，经常会遇到危险性高的复杂作业环境，此时，作业人员远距离操作回收船，规避危险，从而使作业人员的人身安全能够得到有力保障。

本实用新型可用于港湾、油港、码头、海洋、江河、湖泊、造船厂、拆船厂、石油、化工、发电厂以及污水处理站等需要溢油回收的场所，以及水面油污、垃圾、藻类等不同类型的水面漂浮物的清理回收。

本实用新型进一步的特征和方面，将在以下参考附图的具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。

附图说明

图1是本实用新型的水面漂浮物回收船的侧视图；

图2是本实用新型的水面漂浮物回收船的结构示意图；

图3是图2所示结构的右视图；

图4是图2所示结构的左视图；

图5是图3所示结构的局部放大图；

图6是图2和3中船首结构的一种变形；

图7是图2所示的水面漂浮物回收船工作过程示意图；

图8是在船体的船首部安装垃圾收集筐的结构示意图；

图9是图8的右视图；

图10垃圾收集筐的立体图；

图11是垃圾收集筐被吊起向上翻转的示意图；

图12是一种驱动垃圾收集筐转动的机构示意图；

图13是一种驱动垃圾收集筐转动的机构示意图

图14是垃圾收集筐的进口处安装转辊的示意图；

图15是漂浮物收集舱的结构示意图；

图16是漂浮物收集舱的一种变形结构；

图17是在上部过滤网上安装孔板的示意图；

图18是垃圾收集筐内安装铲斗的示意图；

图19为遥控控制系统的原理框图；

图20为遥控控制系统中电源模块供电示意图；

图21是船体上安装无线信号接收器、控制器和图像采集模块的示意图。

图中符号说明：

1.船体，101.甲板，102.船底部，103.弧形船首部，104.漂浮物收集舱，104-1.减少紊流装置，104-2.隔板，104-3.球形弧面，2.推进器，3.阀门，4.安装板，5.第一导向板，6.第二导向板，7.第一侧面导流板，7-1.第一内弧面，8.第二侧面导流板，8-1.第二内弧面；9.平面形船首部，10.第一平面形侧面导流板，11.第二平面形侧面导流板，12.水面，13.浮油；14.垃圾收集筐，1401.下导流板，1402.左侧导流板，1403.右侧导流板，1404.出口过滤网，1405.上部过滤网，1406.支撑杆一，1407.支撑杆二，1408.横杆；15.电绞车，16.支架；17.电机，18.齿轮系，19.转轴，20.液压马达，21.转轴；22.转辊；23.上内壁，24.下内壁，25.孔板，26.铲斗；

30.远程控制终端，31.遥控器，32.显示屏，40.无线信号接收器，50.控制器，60.图像采集模块，61.摄像头，62.图像处理及无线发送单元，70.电源模块，80.船用电动推进器，90.泵，100.升降驱动电机。

具体实施方式

以下参照附图，以具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。以下内容记载的装置主要适用于江河湖泊、海洋等水面漂浮的油污、垃圾、藻类等不同类型的水面漂浮物的清理回收。

实施例1

如图1和2所示，水面漂浮物回收船包括船体1、推进器2、阀门3、第一导向板5、第二导向板6、第一侧面导流板7和第二侧面导流板8，推进器2安装在船体1的船尾部。船体1设有甲板101、船底部102、弧形船首部103，船体1的中部设有漂浮物收集舱104，漂浮物收集舱104的内侧壁上连接有两个减少紊流装置104-1，漂浮物收集舱104的内侧壁上还连接有隔板104-2。漂浮物收集舱104的底部开口，可以与水面连通；漂浮物收集舱104的顶部是甲板101，可以在该甲板位置安装一个舱盖，阀门3安装在该舱盖上，阀门3的入口与漂浮物收集舱104的内腔连通，阀门3的出口可以通过管道连接至用于将漂浮物收集舱104内的浮油抽出的泵。两个安装板4分别连接于船体1的船首两侧。

结合图4所示，第一导向板5和第二导向板6沿着船体1的长度方向并排连接在船体1的船底部102上。漂浮物收集舱104的底部开口位于第一导向板5和第二导向板6之间。船底部102、第一导向板5和第二导向板6之间形成了一个液体流经通道。

结合图3和5所示，在船体1的弧形船首部103的两侧安装第一侧面导流板7和第二侧面导流板8，第一侧面导流板7的上部与左侧的安装板4固定连接，第二侧面导流板8的上部与右侧的安装板4固定连接。第一侧面导流板7和第二侧面导流板8的外侧通常为平面。第一侧面导流板7的内侧设有第一内弧面7-1，第一内弧面7-1与弧形船首部103焊接在一起。第二侧面导流板8的内侧设有第二内弧面8-1，第二内弧面8-1与弧形船首部103焊接在一起。第一内弧面7-1的下部与第一导向板5的内侧连接，第二内弧面8-1的下部与第二导向板6的内侧连接。当船体向前行驶在水面上时，弧形船首部103、第一内弧面7-1和第二内弧面8-1形成水流入口，水以及水面上的油、油水混合物会快速地、顺畅地流入第一导向板5和第二导向板6之间的液体流经通道。

第一侧面导流板7和第二侧面导流板8可以由铝、钢、玻璃钢或者这三者的任意组合，或者其他材料制成。第一导向板5、第二导向板6可以由铝、钢、玻璃钢或者这三者的任意组合，或者其他材料制成。

漂浮物收集舱104的顶部舱盖可以安装排气阀。

需要说明的是，对于第一内弧面7-1与第一导向板5的内侧连接，以及第二内弧面8-1的下部与第二导向板6的内侧连接的技术特征，是优选方案，并不限于此连接方式。第一内弧面7-1也可以与第一导向板5的外侧或端部等其他部位连接，第二内弧面8-1也可以与第二导向板6的外侧或端部等其他部位连接。

如图6所示，针对船体中的弧形船首部103，可以采用平面形船首部9代替，采用平面形船首部9的结构也可以实现引入水流的作用，只是效果没有弧形的好。船体中的船首部还可以是其他公知的形状。针对第一侧面导流板7，可以采用第一平面形侧面导流板10代替，第一平面形侧面导流板10的内侧为平面，采用平面形侧面导流板可以实现引入水流的作用，只是效果没有弧形面的好。针对第二侧面导流板8，可以采用第二平面形侧面导流板11代替，采用平面形侧面导流板可以实现引入水流的作用，只是效果没有弧形面的好。弧形面的设置能够降低水、油、油水混合物流经时的粘滞阻力，提高清油速度和效率。

如图7所示，以清理水面上的浮油为例，水面漂浮物回收船的工作过程是：在推进器2的动力作用下，回收船按照图中箭头方向在水面上向前行驶，水以及水面上的浮油13从弧形船首部103、第一内弧面7-1和第二内弧面8-1形成水流入口流入，然后经过第一导向板5和第二导向板6之间的液体流经通道，最后浮油和不可避免的少量水进入漂浮物收集舱104内，油水混合物慢慢在漂浮物收集舱104内积累，实现浮油的收集。控制器可以控制与阀门连接的泵动作，从而将浮油从漂浮物收集舱104内排出。横截面为三角形(或圆弧形)的条状减少紊流装置104-1能够减少漂浮物收集舱104内液体流动的紊流。

为了使回收船向前行驶，可以不使用推进器2，而是通过其他工具拖拽船首使其向前行驶。

在清理清理水面上浮油的过程中，水面上有时候会漂浮一些塑料袋、塑料瓶、树枝等垃圾，这些垃圾如果进入船底的液体流经通道，就会影响浮油的清理效果。因此，为了避免垃圾进入液体流经通道，在船首安装一个垃圾收集筐。如图8-10所示，垃圾收集筐14包括下导流板1401、左侧导流板1402、右侧导流板1403、出口过滤网1404、上部过滤网1405、支撑杆一1406、支撑杆二1407和横杆1408，左侧导流板1402和右侧导流板1403并排竖直放置，下导流板1401连接于左侧导流板1402的前端和右侧导流板1403的前端之间，出口过滤网1404连接于左侧导流板1402的后端和右侧导流板1403的后端之间，左侧导流板1402前端的尺寸大于后端的尺寸，右侧导流板1403前端的尺寸大于后端的尺寸。上部过滤网1405连接于左侧导流板1402和右侧导流板1403之间，上部过滤网1405位于下导流板1401的上方。左侧导流板1402的前端、右侧导流板1403的前端和上部过滤网1405的前端形成进口，左侧导流板1402的后端、右侧导流板1403的后端和上部过滤网1405的后端形成出口。横杆1408连接于左侧导流板1402和右侧导流板1403之间。支撑杆一1406的一端与横杆1408连接，另一端与甲板101铰接在一起；支撑杆二1407的一端与横杆1408连接，另一端与甲板101铰接在一起。下导流板1401设有弧面1401-1，设置为弧面是优选的技术特征，能够降低水、油或油水混合物流经时的粘滞阻力，提高水、油或油水混合物的流速，同时增加了水、油或油水混合物向下流入的深度，有利于垃圾和浮油回收速度和效率。上部过滤网1405优选为弧面，与弧形船首部103的形状匹配。左侧导流板1402的形状优选为弧面，以匹配第一侧面导流板7的第一内弧面7-1。右侧导流板1403的形状优选为弧面，以匹配第二侧面导流板8的第二内弧面8-1。

在甲板101上安装支架16，电绞车15安装在支架16上，电绞车15的绳索与横杆1408连接。如图8和9所示，垃圾收集筐14的初始状态是，垃圾收集筐14整体位于弧形船首部103、第一侧面导流板7和第二侧面导流板8形成的水流入口内，当船体向前行驶时，水流以及水面垃圾按照虚线箭头方向从垃圾收集筐14的进口流入，油水混合物从垃圾收集筐14的出口流出，垃圾被出口过滤网1404和上部过滤网1405挡住，从而将垃圾过滤出来，避免垃圾进入船底部的通道。当垃圾收集筐14内的垃圾积累到一定量后，启动电绞车15，电绞车15的绳索将垃圾收集筐14吊起，如图11所示，垃圾收集筐14以支撑杆一1406、支撑杆二1407与甲板的铰接点为支点向上逆时针转动，使垃圾收集筐14向上翻转，垃圾收集筐14中的少量水向下经过出口过滤网1404、上部过滤网1405流出至水面上，从而确保垃圾收集筐14内只存储垃圾而不含有水。

针对电绞车15施加拉力的作用点，不限于横杆1408上，可以作用在上部过滤网1405、左侧导流板1402的前端、右侧导流板1403的前端或下导流板1401上，即电绞车15的绳索可以与下导流板1401、上部过滤网1405、左侧导流板1402的前端、右侧导流板1403的前端连接。

需要说明的是，上部过滤网1405可以用上部导流板代替，只设置出口过滤网1404这一个过滤部位。该导流板可以是弧面、平面等其他形状，采用弧面形状时匹配弧形船首部103的形状。

为了使垃圾收集筐14转动翻转，除了采用电绞车结构外，还可以使用其他转动驱动装置，比如：如图12所示的一种驱动机构，其包括电机17、齿轮系18和转轴19，支撑杆一1406和/或支撑杆二1407通过转轴19与甲板101转动地连接，转轴19上连接有从动齿轮，电机17的输出轴通过齿轮系18与该从动齿轮啮合连接。电机17动作通过齿轮系统带动转轴19转动，从而进一步使支撑杆一1406和支撑杆二1407以转轴19为转动中心转动，以实现垃圾收集筐14的转动翻转。如图13所示的一种直驱机构，其包括液压马达20、转轴21，转轴21与甲板101转动地连接，液压马达20的输出轴与转轴21连接，液压马达20动作带动转轴21转动，转轴21带动支撑杆一1406和支撑杆二1407转动，以实现垃圾收集筐的转动翻转。

如图14所示，在垃圾收集筐14的进口处安装一个转辊22，转辊22连接于左侧导流板1402的前端和右侧导流板1403的前端之间，转辊22的圆周上设有若干个半圆形凸起部。转辊22用于打碎凝固的油水混合物或其他凝固的液体或固体(比如冰)，使油更容易从水中分离出来，最大限度的把油从水中分离出来。

如图15所示，漂浮物收集舱104的内壁上连接的隔板104-2，能够减少漂浮物收集舱104内液体流动的紊流。

漂浮物收集舱104的顶壁设计为球形弧面104-3，当舱内油水混合物中油含量比较少时(即油层比较薄时)，球形弧面104-3会将油层向中间的阀门3的入口位置聚拢，这样有利用抽油泵将舱内的油泵出，减少水的输出。

如图16所示，是漂浮物收集舱的一种变形结构，收集舱上靠近船首的内壁分为上内壁23和下内壁24两部分，上内壁23和下内壁24之间的夹角是：90°＜α＜180°，也就是说下内壁24是倾斜的；此结构很适合水流比较急的河流等水域，有利于浮油进入舱内。

如图17所示，可以在上部过滤网1405上安装一个孔板25，孔板25的材质可以是塑料等公知材料。孔板25能够起到沥水作用，还能有利于垃圾收集筐内垃圾的滑落。孔板25作为配件备用，当上部过滤网1405上容易粘连垃圾时，用到孔板25，垃圾不会发生粘连。

如图18所示，在垃圾收集筐14内安装一个铲斗26，铲斗26的前端开口，后端封闭。铲斗26的前端位于垃圾收集筐14的进口处，后端位于垃圾收集筐14的出口处。铲斗26作为配件使用，当遇到水面上存在比较粘稠的油污时，使用铲斗26将该油污铲出水面收集起来。铲斗26的材质优选采用特氟龙材料。

本实施例公开的回收船，制造成本和使用成本低廉，使用方便，清油效果更好，水中的浮油等漂浮物能够被彻底清除，清理速度快，清理效率很高。在船首设置可活动的垃圾收集筐，能够过滤并移除水面上的垃圾，从而提高浮油的回收速度和效率。

本实施例公开的回收船不限于应用在水中油的清除，也可以应用到其他任何液体中与该液体不同密度的液体。

实施例2

本实施例是在前述实施例1的基础上进行的改进，实施例1中回收船甲板上通常会设置驾驶室，操作者在该驾驶室内操作回收船行驶。

本实施例重点要说明的是通过遥控的方式，远程操控回收船工作。

在实施例1所述回收船系统中配置遥控控制系统，如图19和20所示的遥控控制系统，其包括远程控制终端30、无线信号接收器40、控制器50、图像采集模块60、电源模块70，远程控制终端30包括遥控器31和显示屏32，无线信号接收器40与控制器50连接，遥控器31与无线信号接收器40之间进行无线通讯。图像采集模块60包括摄像头61和图像处理及无线发送单元62，图像处理及无线发送单元62与摄像头61连接。图像处理及无线发送单元62与显示屏32之间进行无线通讯。电源模块70向无线信号接收器40、控制器50、图像采集模块60供电。控制器50能够控制图像处理及无线发送单元62工作。

实施例1中的推进器的具体结构采用船用电动推进器80。船用电动推进器80、泵90和升降驱动电机100分别与控制器50的控制信号输出端连接。

船用电动推进器80、泵90和升降驱动电机100的工作电源由电源模块70提供。

图像采集模块60的摄像头61拍摄水面油污、漂浮物的情况，拍摄到的图像信息经过图像处理及无线发送单元62处理后通过无线传输的方式发送至远程控制终端30中的显示屏32上。操作者在岸上手持远程控制终端30，通过显示屏32观察水面油污、漂浮物的位置和状态，以及观察船体行驶的方向。操作者使用遥控器31发送各种控制指令，控制指令信号无线传输给无线信号接收器40，然后传输给控制器50，控制器50根据控制指令信号来控制船用电动推进器80、泵90和升降驱动电机100工作。

船用电动推进器80在控制器50的控制下工作，从而驱使船体前进、后退、转弯、停止等。操作者通过显示屏32实时监控船体的运行方向、位置以及水面情况。因此，在进行海洋、湖泊、河流的水面油污清理作业时，首先将船体放置在水面上，然后操作者只需站在岸边陆地上，就可以通过远程控制终端30操控船体在水面上行驶，从而使船体对水面上的浮油、油污或垃圾等进行收集。当然，操作者也可以站在水面上的一个悬浮平台或者船只上，对船体进行远程遥控操作。本领域技术人员可以理解，相对于传统的配备驾驶员的相关清油船，船体上无需配备驾驶员或操作员，减少了人们配置，也可以实现收油船体的小型化，生产的船体尺寸较小。

升降驱动电机100在控制器50的作用下工作，与升降驱动电机100连接的绞盘随即动作，绞盘上的绳索拉动垃圾收集筐14升起或者降落。升降驱动电机100和绞盘构成电绞车。控制器50也可以控制说明书附图12中的电机17工作，或者控制说明书附图13中的液压马达20工作，总之，控制器50可以控制驱使垃圾收集筐转动翻转，以实现升降的转动驱动装置工作。

泵90在控制器50的作用下工作，泵90用于将漂浮物收集舱104内收集到的油抽出。

需要说明的是，图像采集模块60的图像处理及无线发送单元62也可以与地面上的计算机之间进行数据传输。

需要说明的是，本实施例中的船用电动推进器80是优选的技术方案，本领域技术人员应当理解，也可以使用船用柴油机推进器、船用汽油机推进器或船用气动马达推进器等其他结构形式的推进器代替。

如图21所示，可以将无线信号接收器40、控制器50、图像采集模块60和电源模块70安装在支架16上，当然也可以安装在船体其他位置。