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专利号: 2020108463539
申请人: 东北石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 水利工程;基础;疏浚
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种仿生章鱼式海面原油回收装置,包括一个仿生章鱼外壳(1),其特征在于:所述回收装置还包括若干仿生章鱼触手(2)、顶部控制仓(3)、中部存储仓(4)以及底部工作仓(5);

仿生章鱼外壳(1)上开有充电孔(105)、用于放出壳内积水的阀门(106)以及用于伸出仿生章鱼触手(2)的半圆形连接口(107);所述充电孔和置于仿生章鱼外壳内部的充电电池相连接,用于给充电电池充电,所述充电孔具有防水密封塞;

仿生章鱼触手(2)包括一级控制段(201)、二级控制段(202)、三级控制段(203)、四级控制段(204)、五级控制段(205)以及一级收放段(206)、二级收放段(207)、三级收放段(208)、四级收放段(209)和触手尖端(210);所述各级控制段和收放段交叉分布;

在二级控制段(202)、三级控制段(203)、四级控制段(204)和五级控制段(205)内均设有直径依次减小的球副连接装置(217);球副连接装置(217)包括旋转球(224)和旋转球槽(225);旋转球(224)的球头安装于旋转球槽(225)内,各级内的球副连接装置(217)的两端分别连接在前后两级收放段的相对端,旋转球槽(225)与各级控制段的内壁相触,从而实现各级控制段与收放段的之间的连接;

一级控制段(201)内有竖直驱动电机(230)、水平驱动电机(218)、纵向控制轮(219)、横向控制轮(221)、纵向控制线(220)以及横向控制线(222);横向控制轮(221)和纵向控制轮(219)相垂直,横向控制线(222)固定在触手尖端(210)左右内壁上,纵向控制线(220)固定在触手尖端(210)上下内壁上,横向控制线(222)与纵向控制线(220)间隔90度;以实现当仿生章鱼触手(2)需要在纵向或横向摆动时,竖直驱动电机(230)或水平驱动电机(218)对应带动纵向控制轮(219)或横向控制轮(221)做圆弧往复运动进而牵动固定在各级控制段内壁上的纵向控制线(220)或横向控制线(222),并结合球副连接装置(217)实现仿生章鱼触手(2)的纵向或横向摆动;

为了防止纵向控制线(220)与横向控制线(222)相互干扰,在一级控制段(201)内壁的两侧固定有至少两个横向限位轮(223),用于固定横向控制线(222),避免与纵向控制线相触;

仿生章鱼触手(2)根部设置有支线油管(211),在仿生章鱼触手(2)的尖端设置有原油感应传感器卡位(212)可安装相应功能传感器实现仿生章鱼式海面原油回收装置对海面浮油的感应;在仿生章鱼触手(2)的一级收放段(206)、二级收放段(207)、三级收放段(208)和四级收放段(209)均由多根毛细油管(213)连接微型章鱼式原油回收装置(214),通过微型章鱼式原油回收装置(214)收集的海面原油经由毛细油管(213)后,最终由支线油管(211)进行汇集;

微型章鱼式原油回收装置(214)包括微型章鱼母体(224)、微型章鱼触手(225)以及电磁感应圈(226);其中微型章鱼触手(225)通过铆接及焊接的方式与微型章鱼母体(224)相连接,电磁感应圈(226)通过焊接方式固定在微型章鱼母体(224)顶端;微型章鱼触手(225)底面有吸附式集油槽(227),吸附式集油槽(227)用于对海洋表面原油进行吸附;微型章鱼式原油回收装置(214)内部设有分支毛细油管(228)与毛细连接油管(229);当微型章鱼式原油回收装置(214)工作时,通电线圈(235)由内部蓄电池供电,产生与电磁收放槽(215)相反磁性,从而弹出微型章鱼触手(225),吸附式集油槽(227)吸附的原油经分支毛细油管(228)后汇入毛细连接管(229),后进入支线油管(211)内,最终进入仿生章鱼式海面原油回收装置主体内;

在一级收放段(206)、二级收放段(207)、三级收放段(208)、四级收放段(209)两侧均设置有电磁收放槽(215);当仿生章鱼式海面原油回收装置工作时,微型章鱼式原油回收装置(214)由电磁收放槽(215)弹出,当装置停止工作时,微型章鱼式原油回收装置(214)收入电磁收放槽(215)内;各级收放段底部,设置有固定式集油器(216)用于对海面原油进行收集;

仿生章鱼触手(2)根部为半圆形,仿生章鱼触手(2)根部与仿生章鱼外壳(1)底部的半圆连接口(107)通过焊接方式固定连接;仿生章鱼触手(2)内部的支线油管(211)与仿生章鱼外壳(1)内的壳内支线油管(108)相连接,以此实现将仿生章鱼触手(2)收集的原油输送至仿生章鱼式海面原油回收装置主体内;

顶部控制仓(3)具有控制仓隔板(310)用于安装仓内其他部件;顶部控制仓(3)内设置可充电蓄电池(301)、综合配电柜(302)以及集成控制站(303),用于为仿生章鱼式海面原油回收装置提供和分配初始能量;可充电蓄电池(301)通过控制电线(309)与各用电机构相连接,从而实现为各机构供电;当仿生章鱼触手(2)收集的原油经壳内支线油管(108)进入顶部控制仓,然后经过控制仓入油管(307),通过控制仓油泵(304)再经过控制仓出油管(308),最终进入中部存储仓(4)内;当装置停止运行时,顶部控制仓(3)内通过传动蜗杆(305)和传动涡轮(306)的相互啮合将壳内支线油管(108)与支线油管(211)收集;

壳内支线油管(108)与径向通油孔(313)固定连接,轴向通油孔(314)与控制仓入油管(307)固定连接;海面原油由壳内支线油管(108)先通过径向通油孔(313)进入哑铃式线轮(312)内部,然后由轴向通油孔(314)排出至控制仓出油管(307),最终进入中部存储仓;当仿生章鱼式海面原油回收装置在非工作状态时,传动蜗杆(305)在传动电机(311)带动下转动并啮合传动涡轮转动,从而带动哑铃式线轮(312)转动将壳内支线油管(108)进行收集;

中部存储仓(4)包括油水混合仓(401)和油相仓(402);收集的原油经过顶部控制仓(3)内的控制仓出油管(308)进入到油水混合仓(401),然后进入底部工作仓(5)内的双螺旋流道倒锥式油水分离器(501)进行油水分离;

底部工作仓(5)内设置有双螺旋流道倒锥式油水分离器(501)与工作仓油泵(505);原油由中部存储仓(4)内的油水混合相仓(401)经工作仓入油管(504)进入底部工作仓(5)内,然后由工作仓油泵(505)将油水混合相泵入双螺旋流道倒锥式油水分离器(501)内;经过双螺旋流道倒锥式油水分离器(501)的旋流分离作用,分离后的水相由底部的径向水相出口(503)直接排入海洋,分离后的油相由顶部的轴向油相出口(502)排入油相仓(402)内进行收集;

双螺旋流道倒锥式油水分离器(501)上端有切向油水混合相入口(507),油水混合相经工作仓入油管(504)通过切向油水混合相入口(507)进入双螺旋流道倒锥式油水分离器(501)内,分离后的水相由底部径向水相出口(503)直接排入海内,分离后的油相由顶部的轴向油相出口(502)排入油相仓(402)内进行收集;

油水混合相由切向油水混合相入口(507)进入双螺旋流道倒锥式油水分离器(501)后,在双层螺旋流道(509)的加压下获得更大的切向加速度,进而提高其油水分离效率,油水分离后水相由底部径向水相出口(503)直接排入海水中,分离后的油相被弹性倒锥(510)顶入轴向油相出口(502)内,进入油相仓(402)进行收集。

2.根据权利要求1所述的仿生章鱼式海面原油回收装置,其特征在于:仿生章鱼外壳(1)顶端固定有信号收发器(101),用于接收和发出信息。

3.根据权利要求2所述的仿生章鱼式海面原油回收装置,其特征在于:在仿生章鱼外壳(1)顶端设置凹式太阳能板(102)用于为装置内部工作部件提供能量,凹式太阳能板(102)为凹陷型以增强对太阳能的聚集作用。

4.根据权利要求3所述的仿生章鱼式海面原油回收装置,其特征在于:仿生章鱼外壳(1)的外壁上设置有最少6个无影探照灯(103),相邻两个无影探照灯(103)之间工作角度为

120°。