[0001]
本发明属于船舶装备技术领域，具体涉及一种海洋垃圾收集船及其使用方法。
背景技术：
[0002]
近年来，海洋经济快速发展，由于人类的过度开发利用，海洋环境也遭受了前所未有的破坏，近岸污染严重，生态环境恶化，生物多样性锐减，并且产生了数量惊人的海洋垃圾。这些海洋垃圾不仅严重影响海洋生态环境，而且影响海岸和海洋景观，威胁航行安全，对海洋经济发展带来负面效应。海洋垃圾主要为海面漂浮垃圾，其种类繁多，包含塑料制品类、泡沫制品类、织物制品类等具有持久性的固体废弃物。海洋垃圾的大小和形状也各异，有体积较大的，也有体积较小的。
[0003]
现有的海洋垃圾收集技术主要是通过滚筒式或传送带式的收集装置，通过勾取等方式收集垃圾。这些方法具有一定的局限性，比如只适用于易被勾取的部分垃圾，对于大块的、不易被拾取的垃圾则无法收集，清理效果差；同时，易被渔网等缠绕，有垃圾附着和残留，进一步降低了垃圾清理效果。
技术实现要素：
[0004]
针对现有技术的不足，本发明提供了一种海洋垃圾收集船及其使用方法，以解决目前海洋垃圾清理装备存在的垃圾收集种类局限性和清理效果差等问题，从而实现快速地、大面积地对海面各种类型的漂浮垃圾进行高效收集的技术效果。
[0005]
本发明的技术方案如下：一种海洋垃圾收集船，包括船体，所述船体包括具有泄水和溢水装置的垃圾储存舱体，所述垃圾储存舱体的两侧均固定设置有分体船，所述垃圾储存舱体的一端固定有倾斜设置的支撑框架，所述支撑框架的一侧安装有动力装置，所述动力装置连接有传动装置，动力装置用于驱动传动装置旋转，所述传动装置上铰接安装有承托装置，所述传动装置可带动所述承托装置进行循环往复运动；每一个所述承托装置上均安装有收集装置，所述收集装置包括垃圾收集仓，在与所述垃圾储存舱体相近的一侧，所述垃圾收集仓上铰接有收集仓开启部，所述垃圾收集仓的侧面设置有倾倒控制装置，用于翻转所述垃圾收集仓以及开合所述收集仓开启部；所述船体还设置有控制系统，所述控制系统与所述动力装置及收集装置均有连接。
[0006]
进一步，所述垃圾储存舱体靠近收集装置一侧的侧壁向收集装置倾斜；所述垃圾储存舱体通过左右两侧对称设置的舱体支撑臂固定设置在两侧的分体船上，所述分体船的左右两侧对称设置有框架支撑臂，在左右两侧的所述框架支撑臂之间倾斜设置有支撑框架。
[0007]
进一步，所述支撑框架包括两个对称设置的框架，对称设置的两个所述框架分别与相应侧的所述框架支撑臂相连接，两个所述框架上均固定安装有环形导轨，所述导轨包括相互平行的内圈导轨和外圈导轨，在内圈导轨和外圈导轨之间设置有均匀的间隔，所述
支撑框架的一侧框架上安装有动力装置。
[0008]
进一步所述动力装置包括驱动装置和主动转盘，所述驱动装置和主动转盘固定设置在一侧所述框架上，所述主动转盘的一侧固定设置有主动转盘钢带轮，所述主动转盘钢带轮与所述驱动装置通过传动钢带相连接，所述主动转盘的中心连接有连接杆，所述连接杆的另一端连接有从动转盘，所述从动转盘安装于另一侧所述框架上，所述主动转盘与所述从动转盘的外圆周上均设置有若干凹齿。
[0009]
进一步，所述传动装置包括安装在所述导轨上的链条，所述链条包括相对设置的若干普通链条节段，若干所述普通链条节段之间间隔设置有三角链条节段，所述普通链条节段之间或者所述普通链条节段与所述三角链条节段之间由链条转轴相连接，形成一条闭合链条，所述链条活动卡接设置于所述导轨上，所述链条转轴滑动设置于所述导轨的内圈导轨和外圈导轨之间，所述链条转轴两端的链条分别位于导轨的两侧，在所述链条靠近所述主动转盘或从动转盘的一侧，所有所述链条转轴上均安装有转轴帽，所述转轴帽突出链条表面一定长度，用于与所述主动转盘以及从动转盘上的凹齿相啮合；所述三角链条节段包括向外延伸部分，在向外延伸部分上设置有悬挂臂转轴。
[0010]
进一步，所述承托装置包括两个悬挂臂，所述悬挂臂为倒u型结构，一横梁连接两竖梁，两个所述悬挂臂之间安装有底板，所述底板的端部通过转轴与两个所述悬挂臂的竖梁转动连接，两个所述悬挂臂的横梁中部设置有连接轴，两个所述悬挂臂通过连接轴与两侧相对应的所述三角链条节段的悬挂臂转轴相铰接。
[0011]
进一步，所述底板上安装有所述收集装置，所述收集装置包括固定安装于所述底板上的底座，所述底座两侧固定安装有若干收集仓支撑座，所述收集仓支撑座上安装有垃圾收集仓，在所述垃圾收集仓与所述垃圾储存舱体相近的一侧，所述垃圾收集仓的底部与所述收集仓支撑座相铰接；在所述垃圾收集仓与所述垃圾储存舱体距离较远一侧，所述垃圾收集仓与所述收集仓支撑座活动卡接，所述垃圾收集仓可绕与所述收集仓支撑座相铰接的一侧旋转；在与垃圾储存舱体相近的一侧，所述收集装置上还设置有传感器，所述传感器与所述控制系统相连接。
[0012]
进一步，所述倾倒控制装置包括收集仓液压杆及开启口液压杆，所述收集仓液压杆的一端通过转轴安装在底座上，所述收集仓液压杆的另一端与所述垃圾收集仓的侧面相连接；所述开启口液压杆的一端安装在垃圾收集仓的侧面，另一端安装在所述收集仓开启部上。
[0013]
进一步，所述垃圾储存舱体具有泄水和溢水装置为设置在垃圾储存舱体底部和侧壁上的漏水孔。
[0014]
基于上述海洋垃圾收集船的收集方法，包括以下步骤：船舶驶入需要清理垃圾的水域，在动力装置和传动装置作用下，带动承托装置和收集装置来回转动，收集装置在转动过程中始终在重力作用下自动保持水平，将海面各种类型的漂浮垃圾连同海水一起舀入垃圾收集仓；收集装置收集垃圾后继续旋转，当收集装置上的传感器探测到收集装置到达垃圾储存舱体上部倾倒位置时，传感器发出信号给控制系统，控制系统控制收集仓液压杆启动，同时控制自锁装置解除锁定，使垃圾收集仓发生翻转，同时控制开启口液压杆启动，使收集仓开启部同步缓缓打开，从而将垃圾收集仓内的垃
圾随海水一起顺利倒出，转移到垃圾储存舱体内；海水通过垃圾储存舱体上的泄水和溢水装置排出，垃圾则储存在垃圾储存舱体内；完成垃圾倾倒后，收集装置随传动装置继续转动，当传感器探测到收集装置远离垃圾储存舱体一定距离时，传感器发出信号给控制系统，控制系统控制收集仓液压杆和开启口液压杆回缩，垃圾收集仓回到水平位置，收集仓开启部闭合，同时控制收集仓支撑座的自锁装置启动锁定，通过卡环固定垃圾收集仓，重复垃圾收集动作。
[0015]
本发明的技术方案至少具有以下有益效果：本发明包括“设置有船体、支撑框架、传动装置、动力装置、承托装置、收集装置”等技术方案，可通过各装置之间密切配合，在控制系统的控制下实现灵活、快速、大范围地收集海面漂浮垃圾，大大降低了海洋垃圾收集的难度；其中借助双体船的导流能够使垃圾汇集到更易于被收集处，垃圾收集仓的收集面积大，并且适用于各种类型的海面垃圾，无论什么形状的垃圾均可以被收集到垃圾收集仓中，并且垃圾收集仓倾倒彻底，无垃圾残留，实现了在船舶行进过程中快速地、大面积地对行进路线上各种类型的海面漂浮垃圾进行聚拢和收集，极大地提高了海洋垃圾收集的效率和效果；同时垃圾储存舱体可以对收集到的垃圾进行大容量仓储，从而实现了长时间、大范围的海上作业，有效提高了工作效率，达到了降低收集成本的技术效果。
附图说明
[0016]
图1为本发明总体结构示意图；图2为船体示意图；图3为支撑框架示意图；图4为动力装置示意图；图5为传动装置示意图；图6为图5中a部分放大图；图7为承托装置示意图；图8为收集装置示意图；图9为图8中b部分放大图；图10为垃圾收集仓倾倒状态示意图。
[0017]
附图标记说明：100-船体，200-支撑框架，300-动力装置，400-传动装置，500-承托装置，600-收集装置；101-垃圾储存舱体，102-分体船，103-舱体支撑臂，104-框架支撑臂；201-框架立柱，202-从动转盘固定横梁，203-主动转盘固定横梁，204-框架横梁，205-框架纵梁，206-导轨固定横梁，207-导轨，208-电机固定支架，209-齿轮箱固定支架；301-主动转盘，302-电机，303-变速齿轮箱，304-主动转盘钢带轮，305-钢带，306-连接杆，307-从动转盘，308-转向齿轮；401-三角链条节段，402-普通链条节段，403-转轴帽，404-链条转轴，405-悬挂臂转轴；501-悬挂臂，502-底板，503-底板转轴；601-底座纵梁，602-底座横梁，603-垃圾收集仓，604-收集仓开启部，605-收集仓液压杆，606-开启口液压杆，607-液压杆固定座，608-卡环，609-收集仓支撑座，610-自锁装置，611-三角支架。
具体实施方式
[0018]
以下结合附图及实施例对本发明的技术方案进行详细叙述，以便于更好地理解本发明并能予以实施。
[0019]
参见图1，本发明提供了一种海洋垃圾收集船，包括船体100，船体100的一端固定设置有支撑框架200，所述支撑框架200的一侧安装有动力装置300，所述动力装置300连接有传动装置400，动力装置300用于驱动传动装置400旋转，所述传动装置400上安装有两个承托装置500，每一个所述承托装置500上均安装有收集装置600，所述船体100还设置有控制系统，所述控制系统与所述动力装置300及收集装置600均有连接。
[0020]
参见图1和图2，船体100包括具有泄水和溢水装置的垃圾储存舱体101，泄水和溢水装置可以为设置在垃圾储存舱体101底部和侧壁上的漏水孔，用于将倒入垃圾储存舱体101内的海水排出，同时垃圾储存舱体101靠近收集装置600一侧的侧壁向收集装置600倾斜，有助于垃圾更好地向垃圾储存舱体101内输送。所述垃圾储存舱体101通过左右两侧对称设置的舱体支撑臂103固定设置在两侧的分体船102上，所述分体船102的左右两侧对称设置有框架支撑臂104，在左右两侧的所述框架支撑臂104之间固定有倾斜设置的支撑框架200，倾斜设置的支撑框架200便于收集装置600向船体100中倾倒收集到的垃圾。
[0021]
参见图1-图3，支撑框架200包括对称设置的框架，对称设置的两个所述框架分别与相应侧的所述框架支撑臂104相连接，所述框架包括与所述框架支撑臂104的悬臂相连接的竖直设置的框架立柱201，所述框架立柱201之间由上至下平行设置有多组框架横梁204，所述框架横梁204用于所述框架立柱201的连接固定，两个所述框架相对应的所述框架横梁204之间连接有框架纵梁205，用于稳固整体支撑框架200。其中一个框架的框架立柱201之间设置有从动转盘固定横梁202，另一框架的框架立柱201上设置有主动转盘固定横梁203，该框架的所述框架横梁204的外部还设置有电机固定支架208以及齿轮箱固定支架209。
[0022]
两个所述框架的框架横梁204在两个框架相对的侧面上均设置有导轨固定横梁206，所述导轨固定横梁206上均固定安装有导轨207，如图3所示，所述导轨207为相互平行设置的内圈导轨和外圈导轨，在内圈导轨和外圈导轨之间设置有均匀的间隔，用于传动装置400的运行。
[0023]
所述支撑框架200的一侧框架上安装有动力装置300，参见图4，所述动力装置300包括安装在所述电机固定支架208上的驱动装置，以所述驱动装置为电机302进行说明，变速齿轮箱303安装在所述齿轮箱固定支架209上，所述变速齿轮箱303与所述电机302相连，所述变速齿轮箱303的输出轴上安装有钢带305，所述框架横梁204上还安装有用于支撑所述钢带305的转向齿轮308，还包括安装在所述主动转盘固定横梁203上的主动转盘301，所述主动转盘301的一侧同轴设置有主动转盘钢带轮304，所述主动转盘钢带轮304与所述钢带305相连接，所述主动转盘301的中心连接有连接杆306，所述连接杆306的另一端连接有从动转盘307，所述从动转盘307设置于所述从动转盘固定横梁202上，所述主动转盘301通过连接杆306与从动转盘307相连接并带动其旋转，所述主动转盘301与所述从动转盘307的外圆周上均设置有若干凹齿。变速齿轮箱303输出的动力通过转向齿轮308与钢带305传递给主动转盘钢带轮304，主动转盘钢带轮304旋转带动主动转盘301旋转，所述主动转盘301带动从动转盘307旋转进而实现两者同轴转动。
[0024]
所述动力装置300通过所述主动转盘301以及从动转盘307与所述传动装置400相
连接，参见图5，所述传动装置400包括安装在导轨207上的链条，所述链条包括相对设置的若干普通链条节段402，若干所述普通链条节段402之间间隔设置有两个三角链条节段401，所述普通链条节段402之间或者所述普通链条节段402与三角链条节段401之间由链条转轴404相连接，形成一条闭合链条；所述链条活动卡接设置于所述导轨207上。具体的，如图5所示，链条转轴404滑动设置于所述导轨207的内圈导轨和外圈导轨之间，所述链条转轴404两端的链条分别位于导轨207的两侧。在链条一侧的所有所述链条转轴404上均安装有转轴帽403，所述转轴帽403突出链条表面一定长度，用于与所述主动转盘301以及从动转盘307上的凹齿相啮合，实现随主动转盘301和从动转盘307的转动使链条在导轨207内移动，从而使传动装置400正常运转。
[0025]
所述三角链条节段401的结构如图6所示，包括与普通链条节段402相铰接的部分，以及包括向外延伸部分，其中向外延伸部分上设置有悬挂臂转轴405，用于连接所述承托装置500。
[0026]
参见图7，所述承托装置500包括两悬挂臂501，所述悬挂臂501为倒u型结构，一横梁连接两竖梁，两个所述悬挂臂501之间安装有底板502，所述底板502的两侧边端部均设置有底板转轴503，所述底板502通过底板转轴503与两个所述悬挂臂501相连接。所述两悬挂臂501的横梁中部设置有连接轴，所述两悬挂臂501通过连接轴与两侧链条上相对应的所述三角链条节段401的悬挂臂转轴405相铰接，悬挂臂转轴405和底板转轴503可以自由转动，从而使承托装置500在运动过程中底板502始终保持水平状态。
[0027]
具体的，所述底板502上设置有若干孔洞，用于入水时减小水面阻力和扰动，出水后及时排出底板502上的水。
[0028]
所述承托装置500上安装有收集装置600，参见图8，所述收集装置600包括安装在底板502上的底座纵梁601和底座横梁602，两侧所述底座纵梁601的端部均安装有三角支架611。如图9所示，所述三角支架611上安装有收集仓支撑座609，所述收集仓支撑座609上安装有垃圾收集仓603，在所述垃圾收集仓603与所述垃圾储存舱体101相近的一侧，所述垃圾收集仓603的底部通过转轴与所述收集仓支撑座609相铰接；在所述垃圾收集仓603与所述垃圾储存舱体101距离较远一侧的收集仓支撑座609上设置有卡环608和自锁装置610，所述垃圾收集仓603通过卡环608被限位在所述收集仓支撑座609上，所述自锁装置610可以控制所述卡环608打开和关闭，进而实现对垃圾收集仓603在不需要翻转时的限位固定以及在需要翻转时的解除限位功能。
[0029]
具体的，在所述收集仓支撑座609内设置有马达，所述自锁装置610与马达相连接，所述马达与控制系统相连接，控制自锁装置610动作，从而控制所述卡环608打开和关闭。
[0030]
使用时，控制系统控制位于收集仓支撑座609内的马达启动，使自锁装置610向上运动，自锁装置610向上运动过程中带动卡环608向下运动进入到收集仓支撑座609内，从而使卡环608解除锁定；相反地，控制系统控制位于收集仓支撑座609内的马达反向启动，使自锁装置610向下运动，自锁装置610向下运动过程中带动卡环608向上运动，使卡环608启动锁定，起到限制和固定回落到收集仓支撑座609上的垃圾收集仓603的作用。
[0031]
自锁装置以及卡环的具体结构均为现有技术，在此不作赘述。
[0032]
所述垃圾收集仓603的底部为圆弧状，便于其中的水和垃圾一起顺利倒出，无垃圾附着和残留。所述垃圾收集仓603与垃圾储存舱体101相近的一侧铰接有收集仓开启部604，
所述收集仓开启部604可绕与所述垃圾收集仓603的铰接点进行旋转，使得所述垃圾收集仓603仅需翻转较小的角度即可借助所述收集仓开启部604的打开顺利倒出收集仓内的垃圾。
[0033]
所述收集仓开启部604上连接有倾倒控制装置，所述倾倒控制装置设置于所述垃圾收集仓603的侧面，所述倾倒控制装置包括收集仓液压杆605及开启口液压杆606，所述收集仓液压杆605的一端通过转轴安装在底座横梁602上，所述收集仓液压杆605的另一端与所述垃圾收集仓603的侧面相连接，所述收集仓液压杆605用于控制垃圾收集仓603的翻转。所述垃圾收集仓603的侧面固定设置有液压杆固定座607，所述开启口液压杆606的一端通过液压杆固定座607安装在垃圾收集仓603上，另一端安装在收集仓开启部604上，用于控制收集仓开启部604的开合。如图10所示，为所述垃圾收集仓603侧翻以及收集仓开启部604开启后的状态。
[0034]
具体的，当收集装置600倾倒垃圾时，倾倒控制装置控制收集仓液压杆605使所述垃圾收集仓603侧翻，以及控制开启口液压杆606使收集仓开启部604打开，所述垃圾收集仓603内的垃圾和水输送到垃圾储存舱体101内。
[0035]
本发明的船舶在海洋中移动，可实现对多个区域内的垃圾灵活清理。
[0036]
作为本发明的实施例的延伸，本发明也可以自带太阳能转化装置，还可以利用远程控制技术，实现海面垃圾清理的节能化和无人化。
[0037]
本发明包括传感器，所述传感器设置于每一个所述收集装置600上，用于检测所述收集装置是否运动到了垃圾储存舱体101上方适合倾倒垃圾的位置。
[0038]
所述传感器、所述动力装置300、所述收集仓液压杆605以及开启口液压杆606均与所述控制系统相连接。所述控制系统与传感器和液压装置的连接和通讯，需要采取有线的方式（比如防水线缆），也可采用无线数据通讯的方式。
[0039]
所述控制系统采用性能稳定可靠的可编程数控系统（plc），可在较为恶劣的海洋环境下工作，实现本发明装置的全自动控制，并根据实际情况设置动力装置转速等参数，该控制系统具有运动控制功能、断点记忆功能、数据处理功能。
[0040]
本发明中部分组件可通过外设防水壳包裹起来，防止本发明在海上作业时发生装置失效。
[0041]
本发明的海洋垃圾收集船工作时：船舶驶入需要清理垃圾的水域，在动力装置300和传动装置400作用下，带动承托装置500和收集装置600来回转动，收集装置600在转动过程中始终在重力作用下自动保持水平，将海面各种类型的漂浮垃圾连同海水一起舀入垃圾收集仓603；收集装置600收集垃圾后继续旋转，当收集装置600上的传感器探测到收集装置600到达垃圾储存舱体101上部倾倒位置时，传感器发出信号给控制系统，控制系统控制收集仓液压杆605启动，同时控制自锁装置610解除锁定，使垃圾收集仓603发生翻转，同时控制开启口液压杆606启动，使收集仓开启部604同步缓缓打开，从而将垃圾收集仓603内的垃圾随海水一起顺利倒出，转移到垃圾储存舱体101内；海水通过垃圾储存舱体101上的泄水和溢水装置排出，垃圾则储存在垃圾储存舱体101内；完成垃圾倾倒后，收集装置600随传动装置400继续转动，当传感器探测到收集装置600远离垃圾储存舱体101一定距离时，传感器发出信号给控制系统，控制系统控制收集仓液压杆605和开启口液压杆606回缩，垃圾收集仓603回到水平位置，收集仓开启部604闭合，同时控制收集仓支撑座609的自锁装置610启动锁定，通过卡环608固定垃圾收集
仓603，重复垃圾收集动作。
[0042]
本申请的海洋垃圾收集船适用于各种类型的海面垃圾，并且垃圾收集仓倾倒彻底，无垃圾残留，实现了在船舶行进过程中快速地、大面积地对行进路线上各种类型的海面漂浮垃圾进行收集，克服了现有海洋垃圾收集方法具有垃圾收集种类局限性和收集效果差的技术问题，极大地提高了海洋垃圾收集的效率和效果。
[0043]
本发明中的前、后、左、右、上、下等词语只为描述结构的方便，并不形成对技术方案的限定。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0044]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。