[发明专利]一种基于水跃现象的河底垃圾清理装置

说明书

本发明提供一种基于水跃现象的河底垃圾清理装置，包括船体、升降挡板、主螺旋桨、副螺旋桨、控制总成、蓄电池、水深传感器、流速传感器，本发明将水跃最新研究成果应用到除污装置中，借助螺旋桨定律和水跃原理将河底垃圾冲上水面再进行收集，实现对河底垃圾的彻底清理。通过简单有效的夫汝德数范围消除了除污过程中河湖中不稳定波浪等对船体的影响，实现对除污效果、能源消耗和工作区域的精确控制。本发明提供的垃圾清理装置通过整体化设计，模块化舱室使得该装置更加符合实际需求，利用螺旋桨系统改变水流速，升降挡板系统搭载传感器系统不仅能更精确判断除污区域和效果，而且减少了能量损耗和臃肿的结构，使成本大大降低。

技术领域

本发明涉及一种河底垃圾清理装置，特别涉及一种利用水跃现象和水流涡旋效应的河底垃圾清理装置。

背景技术

随着人们的生活水平不断提高，对水环境的整体要求也越来越高。在我们的生产生活过程中，部分不可降解垃圾被排放到河道中，造成水体环境变差，河道中生态系统被破坏，进而导致人类生活用水水质下降。传统的清理河道的船只只能打捞水体表面或较浅处的垃圾，运作时对水深、水域面积限定较多，具有一定的局限性，很难做到对河道底部的彻底清理。若采用人工作业，需要进行人工下潜打捞，耗费人力资源并具有一定的危险性，且打捞效率低。出于对河道清理的全面性与彻底性，操作人员的安全性和便捷性考虑，需要提供一种对河道底部垃圾清理相对彻底、清理范围相对广泛且具有针对性、降低清理者作业负担、更为安全的河底垃圾清理装置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于水跃现象的河底垃圾清理装置，包括船体、升降挡板、主螺旋桨、副螺旋桨、控制总成、蓄电池、水深传感器、流速传感器，所述的主螺旋桨和副螺旋桨分别设在船体底部，主螺旋桨设在后部，副螺旋桨设在前部；所述的升降挡板竖直设在船体后端，位于主螺旋桨后方；主螺旋桨和副螺旋桨分别由数个横向并排设置的小螺旋桨组成，升降挡板与船体前进方向垂直设置，升降挡板的宽度与主螺旋桨的总宽度相同；控制总成和蓄电池设在船体上，控制总成通过线路与升降挡板、主螺旋桨、副螺旋桨相连，控制升降挡板的升降，控制主螺旋桨、副螺旋桨运行；水深传感器和流速传感器分别设在升降挡板下端，并通过线路与控制总成相连，将采集的数据传输给控制总成；蓄电池通过线路与升降挡板、主螺旋桨、副螺旋桨、水深传感器和流速传感器相连，提供电能。

所述的主螺旋桨和副螺旋桨均由螺旋桨电机驱动，所述的螺旋桨电机与控制总成和蓄电池相连。

所述的船体内还设有配重室、排水仓，船体上还设有照明系统。

本发明利用水跃现象设计垃圾清理装置，水跃是流体力学的一个现象，也称为水力跃迁，当高速流动的液体进入低速流动的液体中时，流体的速度突然变慢，流体的部分动能被涡流消散，部分动能转换为势能，造成液面明显变高。利用上述现象产生的涡流，将河底的垃圾抛向水面，再通过船体尾部拖挂的机械臂或网兜或后方配合的打捞船等方式打捞上来，实现河底垃圾的清理。

由于一些河道水流速度慢，需要人为创造条件使河流发生水跃现象，进而进行后续垃圾处理操作。因此本发明通过控制升降挡板的升降高度进而控制水跃初始点的深度，通过控制主螺旋桨的螺旋桨电机功率进而控制水跃初始点的水流速，通过控制水跃初始点的深度和水跃初始点的水流速进而控制涡流的冲击力，将河底的垃圾冲上水面。

如图2所示，当发生水跃时，水跃区间为：

L＝6.9(h₂-h₁) (1)

其中h₁为水跃初始点深度(跃前水深)，h₂为水跃后高度(跃后水深)，L为水跃长度，即水跃区间。

根据夫汝德数的定义：

通过流速与矩形流道的关系可推导出：