一种采用风力和水泵进行推进的水域清理机的制作方法

本发明涉及垃圾清理设备领域，尤其涉及一种采用风力和水泵进行推进的水域清理机。

背景技术：

现阶段国内大部分水域清理机都是大型机械，仅适用于大型水面；对于小型水域，尤其是非连续性的小型水域，大型机械存在运输转移困难、成本高、操作困难、不安全等缺点；目前国内已对小型湖泊水面清洁装置进行了一定的研究，如江达飞等人设计了“逐行式”的《清理景区水面垃圾清洁船》，程仁政等人研制的《一种遥控式多功能水面清洁机器人》，袁斌华等研究实现了小型水面清理船的智能便捷操作的小型水面垃圾清理船，廖志青等人研究的远程操控水面漂浮物清洁船的设计与应用，刘坤鹏等人设计的一款基于stm32控制系统的水面智能垃圾清理器，中科院合肥研究院智能研究所“973”首席科学家刘锦淮研究员带领的一个研究小组代表着我国目前在小型水面智能清洁装置的最高水平，其最新研发了一款名为“风光互补”自主式水面机器人；但是现阶段对于应用于小型水域特别是景区等的水域清理机仍有不足，在动力方面仍然采用暴露式螺旋桨推进，存在适应能力差、容易损坏、破坏水域生态、使用时动力不足等各类问题。

技术实现要素：

为解决现有水域清理机不适用于小型水域或者适应能力差、容易损坏、破坏水域生态、使用时动力不足的问题，本发明提供了一种采用风力和水泵进行推进的水域清理机。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种采用风力和水泵进行推进的水域清理机，包括船体、甲板、水泵、后挡网和前挡网；所述船体对称设置并由连接杆c连接，船体上设有用于连接杆a穿过的孔，连接杆a两端放在船体内相应的支撑板上，并且连接杆a两端分别连接主杆，主杆位于船体内，甲板对称设置并通过安装板连接，甲板置于相应的船体上，前挡网位于对称设置的船体之间，前挡网两侧设有挂环，挂环挂在最前端的连接杆a上，挂环连接多个连接杆d，连接杆d上设有挡板，后挡网位于对称设置的船体之间，后挡网两侧设有安装网，安装网安装在甲板上的安装槽内，船体上安装有水泵，安装板上设有舵机和空气动力装置。

进一步的，所述船体包括内前板、内沿板、底板、尾板和外沿板，所述内前板、内沿板、尾板、支撑板和外沿板均竖直设立在底板上，内前板和内沿板相连并位于底板一侧，外沿板并位于底板另一侧，内前板与外沿板相连，内沿板与外沿板通过尾板相连，支撑板位于内沿板和外沿板之间，用于连接杆a穿过的孔设在内沿板上，水泵安装在尾板上。

进一步的，所述水泵通过支撑杆连接在连接杆b一端，连接杆b中部与转向杆相连，转向杆与舵机相连。

进一步的，所述水泵与尾板固定，舵机与转向杆相连，转向杆竖直设置并穿过安装板，转向杆底部设有导流板。

进一步的，所述内沿板与内前板之间的夹角为157.5度；船体内设有三个支撑板，三个支撑板将船体隔成四个密闭仓；挂环上设有三个连接杆d，相邻连接杆d之间的夹角为25度。

进一步的，所述连接杆a的数量为三个，其中一个连接杆a位于前部，另外两个连接杆a位于后部，位于后部的两个连接杆a之间设有空气动力装置，空气动力装置与其中一个连接杆a连接。

进一步的，所述空气动力装置包括一级增压风机、一级增压室、二级增压室和三级增压室；所述一级增压室一侧的上部和下部均设有连接板，两个连接板之间固定一级增压风机的电机a，电机a通过旋转轴与叶片相连，旋转轴和叶片位于侧室内，一级增压室另一侧底部设有曲面导流板，一级增压室顶部与二级增压室相通，二级增压室顶部与三级增压室相通，二级增压室的顶部和底部设有二级增压风机，三级增压室一侧顶部设有曲面导流板，三级增压室另一侧设有流体排口。

进一步的，所述二级增压室的顶部和底部分别设有两排共计六个二级增压风机，二级增压风机连接电机b。

进一步的，所述安装板两侧分别设有电子调速器和电池，安装板一侧还设有接收机，电子调速器与对应一侧的水泵相连，一侧的电池与两个电子调速器相连，另一侧的电池与舵机和空气动力装置相连，接收机与水泵、舵机和空气动力装置相连。

所述侧室一侧设有流体进口，流体进口处设有挡板，叶片位于流体进口内。

本发明的有益效果是：本发明的一种双体船结构，通过各部件间的用于安装的槽及螺栓可实现各模块的快速拆装，达到提高维修效率的目的，本发明采用水泵和空气动力装置提供动力，能够单独使用也可以同时使用，以适应各种水域环境。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明甲板部分的结构示意图；

图3为本发明船体部分的结构示意图；

图4为本发明连接杆a与主杆的结构示意图；

图5为本发明水泵与连接杆b的结构示意图；

图6为本发明后挡网的结构示意图；

图7为本发明前挡网的结构示意图；

图8为本发明的部分结构示意图；

图9为本发明安装板部分的结构示意图；

图10为本发明空气动力装置的结构示意图；

图11为本发明的部分结构示意图；

图12为本发明空气动力装置的结构示意图；

图13为本发明空气动力装置的左视图；

图14为本发明空气动力装置的右视图；

图15为本发明二级增压风机的主视图；

图16为本发明曲面导流板的结构示意图；

图17为本发明一级增压风机的结构示意图；

图18为本发明电路系统的示意图。

图中1.甲板，2.安装槽，3.电子调速器，4.安装板，5.转向杆，6.舵机，7.内前板，8.内沿板，9.底板，10.尾板，11.支撑板，12.主杆，13.连接杆a，14.连接杆b，15.后挡网，16.安装网，17.接收机，18.水泵，19.挡板，20.前挡网，21.挂环；22.连接杆c，23.导流板，24.电池，25.曲面导流板，26.三级增压室，27.连接板，28.一级增压风机，29.一级增压室，30.二级增压风机，31.流体排口，32.电机a，33.挡板，34.流体进口，35.控制板。

具体实施方式

一种采用风力和水泵进行推进的水域清理机，包括船体、甲板1、水泵18、后挡网15和前挡网20；所述船体对称设置并由连接杆c22连接，船体上设有用于连接杆a13穿过的孔，连接杆a13两端放在船体内相应的支撑板11上，并且连接杆a13两端分别连接主杆12，主杆12位于船体内，甲板1对称设置并通过安装板4连接，甲板1置于相应的船体上，前挡网20位于对称设置的船体之间，前挡网20两侧设有挂环21，挂环21挂在最前端的连接杆a13上，挂环21连接多个连接杆d，连接杆d上设有挡板19，后挡网15位于对称设置的船体之间，后挡网15两侧设有安装网16，安装网16安装在甲板1上的安装槽2内，船体上安装有水泵18，安装板4上设有舵机6和空气动力装置，安装板4上留有安装空间及安装槽2，除了用于安装空气动力装置以外还可安装辅助动力装置及其他部件，达到有效利用现有空间，降低成本的目的。

所述船体包括内前板7、内沿板8、底板9、尾板10和外沿板，所述内前板7、内沿板8、尾板10、支撑板11和外沿板均竖直设立在底板9上，内前板7和内沿板8相连并位于底板9一侧，外沿板并位于底板9另一侧，内前板7与外沿板相连，内沿板8与外沿板通过尾板10相连，支撑板11位于内沿板8和外沿板之间，用于连接杆a13穿过的孔设在内沿板8上，水泵18安装在尾板10上。

本实施例可以选用以下两种转向方式：

方式一如图1、图2和图5所示：水泵18通过支撑杆连接在连接杆b14一端，连接杆b14中部与转向杆5相连，转向杆5通过连接杆e与安装板4上的舵机6相连，水泵18能够在尾板10的安装孔内转动以此改变方向。

方式二如图9和图11所示：水泵18与尾板10固定，舵机6与转向杆5相连，转向杆5竖直设置并穿过安装板4，转向杆5底部设有导流板23，转向杆5带动导流板23转动以此改变方向。

所述内沿板8与内前板7之间的夹角为157.5度。

所述船体内设有三个支撑板11，三个支撑板11将船体隔成四个密闭仓。

所述挂环21上设有三个连接杆d，相邻连接杆d之间的夹角为25度。

所述连接杆a13的数量为三个，其中一个连接杆a13位于前部，另外两个连接杆a13位于后部，位于后部的两个连接杆a13之间设有空气动力装置，空气动力装置与其中一个连接杆a13连接。

所述前挡网20在本装置行进过程中，由于水对挡板19的推动作用形成的力带动挂环21旋转，进而带动前挡网20旋转，前挡网20用来与后挡网15形成密闭空间达到收集效果。

所述空气动力装置包括一级增压风机28、一级增压室29、二级增压室和三级增压室26；所述一级增压室29一侧的上部和下部均设有连接板27，两个连接板27之间固定一级增压风机28的电机a32，电机a32通过旋转轴与叶片相连，旋转轴和叶片位于侧室内，一级增压室29另一侧底部设有曲面导流板25，一级增压室29顶部与二级增压室相通，二级增压室顶部与三级增压室26相通，二级增压室的顶部和底部设有二级增压风机30，三级增压室26一侧顶部设有曲面导流板25，三级增压室26另一侧设有流体排口31，流体排口31优选为锥形喷嘴；空气动力装置相比于传统现有驱动方式，提升了复杂水域的适应能力，采用空气动力装置+水泵混合式动力驱动，相比于现有方式能获得更大的动力；一级增压风机28的电机a32带动叶片旋转使一级增压室29内的气压大于外界大气压，此时的空气由于膨胀而需要宣泄达到平衡，进而气体将顺着一级增压室29内的曲面导流板25进入二级增压室，二级增压室内的二级增压风机30将由一级增压室29通来的空气再次增压，于顶部排出进入三级增压室26，三级增压室26内的空气沿其内部的曲面导流板25从流体排口31喷出，上述过程中气体压力大小排序为：三级增压室26＞二级增压室＞一级增压室29＞外界，由于流体排口31的面积小于流体进口34，以及一级增压风机28和二级增压风机30的持续工作，导致空气动力装置内部的气体压力大于外界并维持于需要的一个平衡，亦可理解为气体进入量大于出口量，由此产生一定的动力，达到推进的效果；空气动力装置的能量平衡如下式所示：

其中，m船为水域清理机的质量，v船为水域清理机的行进速度，m气为尾流的质量，v气为尾流的速度，e为在该水域清理机匀速运动过程中消耗的总能量，在既不影响航速又不降低气体的动量的前提下，本实施例通过减少气体的动能来降低总能量的消耗，具体为增加气体的质量，同时按同比例地降低气体的速度，如此气体的动量不改变，但因为动能是速度的平方，所以气体的动能会降低。

如图15和图12所示二级增压室的顶部和底部分别设有两排共计六个二级增压风机30，二级增压风机30连接电机b。

所述安装板4两侧分别设有电子调速器3和电池24，安装板4一侧还设有接收机17，电子调速器3与对应一侧的水泵18相连，一侧的电池24与两个电子调速器3相连，另一侧的电池24与舵机6和空气动力装置相连，接收机17与水泵18、舵机6和空气动力装置相连。

所述安装板4两侧分别设有多个电子调速器3，安装板4上还设有接收器17和蓄电池，蓄电池分别与水泵18、风力推进器、电子调速器3和接收器17连接。

所述侧室一侧设有流体进口34，流体进口34处设有12个挡板33，叶片位于流体进口34内，挡板33与侧室和旋转轴相连。

根据图18所示电路系统由上位机(多通道遥控器)和下位机(接收单元、电控单元、行动单元)组成；

其中上位机采用市面上大多数的六通道及以上的多通道遥控器即可实现；

接收单元为接收器，接收来自发出端即多通道遥控器的相应编码信号进行解析，而后变成电信号传输至相应通道进行相应的动作，如沿着通道一传输至j1继电器，j1继电器闭合供电，对应的电子调速器3开始工作并送出对应水泵18的脉宽(pwm)控制信号，水泵18收到并进行相应动作；通道二同理；沿着通道三传输至j3继电器，j3继电器闭合供电，控制板35开始工作并送出二级增压风机30的脉宽(pwm)控制信号，二级增压风机30收到控制信号并进行相应动作；沿着通道四传输至j4继电器，j4继电器闭合供电，对应的电子调速器3开始工作并送出一级增压风机28的脉宽(pwm)控制信号，一级增压风机28收到并进行相应动作；沿着通道五传输至j5继电器，j5继电器闭合供电，舵机6进行相应动作；

上述过程中由脉宽(pwm)控制信号的强弱来控制相应电信号的强弱来控制水泵18、一级增压风机28和二级增压风机30的功率以及舵机6的转角大小，进而产生大小不同的前进动力和角度不同的转向；控制板35为电路集成板。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。