一种收缩式抗风浪净水生态浮岛的制作方法

1.本发明涉及水污染处理领域，特别涉及一种收缩式抗风浪净水生态浮岛。


背景技术：

2.在水污染治理过程中，具有环境友好性和成本低廉的植物修复愈发引起了人们的关注，其中以生态浮岛最为醒目。生态浮岛通过利用无土栽培技术在水上种植植物去除水体中的氮、磷等污染物，防止藻类泛滥，同时具有美化水体、减少占地、修复效果好的优点。但当传统生态浮岛由于漂浮水面，通常采用绳索连接，缺乏抗击风浪的能力，当遇到极端天气时容易损坏或散架。
3.目前，公开号为cn106277346b的中国发明专利公开了一种抗风浪生态浮岛，包括浮岛本体，该浮岛本体包括主浮体、第一种植介质层以及种植在第一种植介质层上的第一植物层，所述主浮体包括位于水面上方的上层浮体和位于水面下方的围堰浮体，所述上层浮体呈环状而围堰浮体呈裙边状，且上层浮体的底部与围堰浮体的顶部连接，该上层浮体围设在第一种植介质层外。该发明虽然能使浮岛获得较大的浮力以及通过提高浮岛稳定性避免被风浪击沉，但主要侧重对浮岛本体的保护，当遇到极端天气时，浮岛表面种植的植物仍然暴露在风浪中，导致植物缺少保护而被风浪折断进入水体，容易造成水体的二次污染和植物本身的泛滥。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种收缩式抗风浪净水生态浮岛，其优点是能在大风天气下对浮岛植物进行保护，且具有较好的净水效果。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种收缩式抗风浪净水生态浮岛，包括浮体和用于种植浮岛植物的浮岛单体，其特征在于：所述浮岛单体数量大于2，还包括用于遮蔽风浪的罩体和用于带动浮岛单体以罩体为中心进行聚拢收缩的避风装置；所述避风装置包括固定连接浮体的底盘，所述罩体固定设置在底盘上方，所述底盘表面设有用于带动浮岛单体以罩体为中心进行辐射收缩的伸缩组件。
6.通过采用上述技术方案，使得在天气晴朗情况下，可由伸缩组件以罩体为中心将浮岛单体向外辐射出去，浮岛单体在水域表面分散设置，使得单位水域内种植的浮岛植物密度保持在较低区间内，保证浮岛植物生长速度的同时又能避免因植物群落密度过大导致根系产生缠绕而削弱根系对污水的吸收净化能力；当遇到极端天气时，风浪较大，可利用伸缩组件将分散在水域表面的浮岛单体进行聚拢回收，由于浮岛单体集中使得浮岛植物相互聚拢，使得整体抗击风浪的能力增强，同时，浮岛单体向罩体下方聚拢，体积变小，生态浮岛在整体质量不变的情况下，为保持浮力不变，浮岛会自动下沉，这样进一步提高了浮岛抗击风浪的能力，通过设置罩体，可以减轻暴雨狂风对浮岛植物的破坏。
7.进一步设置：所述浮岛单体包括整体呈扇环状的槽体，伸缩组件带动浮岛单体收
缩时，所有的槽体组成一个完整的圆环，所述槽体侧壁设有用于流通水域污水的网格板，所述底盘上表面设有整体呈圆环状的外凸台，所述罩体设置在外凸台的中部上方，所述伸缩组件包括设置在外凸台上表面的滑槽，所述滑槽内滑动连接有用于带动槽体相对外凸台中心位置前后伸缩的滑块。
8.通过采用上述技术方案，使得伸缩组件带动浮岛单体聚拢收缩时，由于槽体组成了完整圆环，使得相互之间没有间隙，使得槽体之间会通过侧壁形成自锁，防止因水域表面颠簸而发生晃动，提高了浮岛单体的稳定性并提高了使用寿命，进一步设置：所述伸缩组件还包括设置在滑块上端的齿条和与外凸台内壁滑动连接的内齿轮环，还包括设置在内齿轮环内部且同时与内齿轮环及齿条啮合连接的从动齿轮，还包括啮合连接内齿轮环的主动齿轮和固定连接主动齿轮并带动其转动的传动轴。
9.通过采用上述技术方案，只需控制传动轴转动即可通过内齿轮环、主动齿轮、从动齿轮和齿条所构成的传动副同时驱动所有滑块同步运动，使浮岛单体同步向罩体聚拢，大大缩减了结构的复杂性，降低了操作难度和使用成本。
10.进一步设置：还包括用于升降罩体的升降组件，当伸缩组件带动浮岛单体向罩体聚拢收缩时，所述升降组件带动罩体上升，反之，伸缩组件带动浮岛单体远离罩体时，所述升降组件带动罩体下降。
11.通过采用上述技术方案，升降组件在浮岛单体聚拢收缩时带动罩体上升，可以避免因浮岛单体上种植的浮水植物枝叶过高导致罩体在收缩过程中损伤浮水植物，同时升降组件在浮岛单体聚拢收缩时带动罩体下降，可以防止在天气较好时罩体因高度过大而对部分浮岛单体造成遮挡，保证了浮水植物的光照条件。
12.进一步设置：所述升降组件包括与外凸台中部底盘转动连接的丝杠，所述丝杠表面滑动连接有通过丝杆自转进行上下移动的滚珠螺母，所述罩体固定连接滚珠螺母，还包括贯穿底盘并与其转动连接的传动轴，所述传动轴的上端固定连接主动齿轮，所述传动轴的下端固定设有与主动齿轮同步转动的主动蜗轮，所述底盘下表面设有支座，所述支座转动连接有与主动蜗轮啮合连接的传动蜗杆，还包括用于连接传动蜗杆及丝杆的锥齿轮副。
13.通过采用上述技术方案，传动轴同时连接主动齿轮和主动蜗轮，使得升降组件和伸缩组件在单一动力源的驱动下实现同步运动，提高了机构的紧凑性，通过滚珠螺母和丝杆升降罩体，效率更高，阻力较小，更适合能源供给较为麻烦的户外使用，同时利用蜗轮蜗杆传动驱动丝杆自转，可以弥补滚珠螺母和丝杆不能自锁的缺点，有效防止因风浪击打和自身重力作用，滚珠螺母发生逆向运动。
14.进一步设置：还包括用于监测环境风速的风速仪和通过风速仪所测信号控制避风装置启动的控制器。
15.通过采用上述技术方案，可利用风速仪向控制器反馈风速信号来控制避风装置的运动，实现了浮岛的自动控制，减轻环保工作者的负担。
16.进一步设置：还包括用于供能的太阳能供电装置和用于定时控制避风装置在夜间启动的定时器，所述罩体内壁设有用于在夜间照明的日光灯带。
17.通过采用上述技术方案，很多极端天气都发生在夜晚，工作人员无法24小时持续监护生态浮岛，通过设置定时器让避风装置在夜间启动，不仅能保障生态浮岛在夜间的安全性，可通过避风装置收缩浮岛单体，使得浮岛单体在夜间集中接收日光灯带的照射，加速
浮岛植物的生长，使浮岛植物在夜间持续利用根系净化水质，提高了生态浮岛的净水效率。
18.进一步设置：所述罩体由高分子化合物组成的有机玻璃制成，整体透明且呈伞状。
19.通过采用上述技术方案，当天气为刮大风的晴天时，受大风作用，避风装置会启动聚拢浮岛单体，由于罩体整体透明，可以避免罩体阻挡阳光，保证了浮岛植物的日照，有机玻璃不仅透光性和普通玻璃一样，而抗冲击性是普通玻璃的200倍，且寿命长，适合生态浮岛在户外的长期使用。
20.进一步设置：所述浮岛单体还包括用于种植浮水植物的定植板，所述定植板上表面设有用于固定浮水植物根系的定植孔，所述定植板下表面设有用于嵌入槽体开口的插入板。
21.通过采用上述技术方案：使得定植板便于拆卸，使得浮岛单体可以种植更多种类的水生植物，可以通过拆除定植板，直接在槽体内种植水葫芦、浮萍等漂浮性较强的水生植物，也可以不拆除定植板，利用定植孔种植如芦苇、千屈菜、美人蕉等根系发达适合根植的水生植物。
附图说明
22.图1是收缩式抗风浪净水生态浮岛的立体整体示意图；图2是收缩式抗风浪净水生态浮岛的内部结构示意图；图3是浮岛单体的结构示意图；图4是避风装置的结构示意图；图5是升降组件的示意图；图6是罩体的结构示意图。
23.附图标记： 1、浮体；2、浮岛单体；21、槽体；22、网格板；23、定植板；24、定植孔； 3、罩体；4、避风装置；41、底盘；42、外凸台；43、主电机；44、内凸台；45、风速仪；46、控制器；47、定时器；48、伸缩组件；481、滑槽；482、滑块；483、齿条；484、内齿轮环；485、棒体；486、从动齿轮；487、传动轴；488、主动齿轮；49、升降组件；491、丝杆；492、主动蜗轮；493、支座；494、传动蜗杆；495、锥齿轮副；496、滚珠螺母；5、太阳能供电装置；6、日光灯带。
具体实施方式
24.以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
25.优选例1：参考图1、图2，一种收缩式抗风浪净水生态浮岛，包括浮体1，所述浮体1连接有若干用于分散种植浮岛植物的浮岛单体2，浮体1上表面设有用于遮蔽风浪的罩体3和通过聚拢收缩浮岛单体2的避风装置4，浮体1表面还设有用于供能驱动避风装置4的太阳能供电装置5。
26.工作时，当天气较好时，由浮岛单体2在目标水域分散种植浮岛植物，利用浮岛植物发达的根系来吸收去除水域中的氮、磷等污染物，当面临极端天气时，由避风装置4将分散在水域表面的浮岛单体2聚拢收缩，使浮岛单体2集中在罩体3下方，进而提高浮岛单体2的整体稳定性并帮助浮岛植物躲避风浪。
27.参考图3，浮岛单体2包括呈扇环状且内部中空的槽体21和设置在槽体21侧壁用于流通水域污水的网格板22，还包括与槽体21开口形状适配且用于种植浮水植物的定植板
23，定植板23表面设有用于固定浮水植物根系的定植孔24。参考图6，本实例中，罩体3由高分子化合物组成的有机玻璃制成，且整体呈透明伞状，罩体3下表面设有用于夜间照明的日光灯带6。
28.工作时，浮岛单体2通过槽体21漂浮在水面，定植板23通过插入板25镶嵌在槽体21开口，水域污水通过网格板22进入槽体21内，浮水植物通过定植孔24定植在定植板23表面并将根系浸没在槽体21内的污水中进行净水。
29.如图4及图5所示，避风装置4包括固定连接浮体1且设置在罩体3下方的底盘41，底盘41上表面设有整体呈圆环状的外凸台42，罩体3设置在外凸台42中心位置的正上方，底盘41表面设有用于带动浮岛单体2以罩体3为中心进行辐射收缩的伸缩组件48和与伸缩组件48同步带动罩体3垂直液面进行上下升降的升降组件49，还包括用于驱动伸缩组件48的主电机43。本实施例中，底盘41上还设有内凸台44，内凸台44设置在外凸台42内部且与外凸台42形状相同且同心设置，避风装置4还包括跟随罩体3进行上下升降并用于监测环境风速的风速仪45和设置在底盘41表面用于接收风速仪45所测风速信号并根据风速大小控制主电机43开合的控制器46，底盘41表面固定连接有用于控制主电机43在夜间启动的定时器47。
30.工作时，当风速仪45检测到环境风速大于指定值时或定时器47测到当天进入夜间时，由控制器46接收信号控制主电机43启动，在主电机43的驱动下，伸缩组件48带动分散在水域表面的浮岛单体2向罩体3下方进行聚拢收缩，浮岛单体2相互贴合组成一个完整圆环，并由升降组件49同步带动罩体3进行上升，使罩体3悬挂在浮岛单体2上方，对浮岛单体2表面的浮水植物进行遮蔽。反之，由控制器46控制主电机43进行反转，伸缩组件48推动浮岛单体2远离罩体3，同时，升降组件49同步带动罩体3下降。
31.参考图4，伸缩组件48包括设置在外凸台42上表面且整体为条形并指向外凸台42中心的滑槽481和设置在滑槽481内部与滑槽481滑动连接的滑块482，还包括设置在滑块482上端并固定连接槽体21下表面的齿条483和设置在外凸台42内部的内齿轮环484，内齿轮环484的外壁与外凸台42内壁滑动连接，底盘41表面固定设有棒体485，棒体485表面转动连接有从动齿轮486，从动齿轮486靠近底盘41的下端与内齿轮环484啮合连接，从动齿轮486远离底盘41的上端与齿条483啮合连接，还包括贯穿底盘41并与底盘41转动连接的传动轴487和设置在传动轴487上端并啮合连接内齿轮环484的主动齿轮488，传动轴487下端固定连接主电机43。本实施例中，滑槽481、滑块482及从动齿轮486的数量与浮岛单体2的数量相同。
32.工作时，主电机43通过传动轴487驱动主动齿轮488转动，主动齿轮488带动内齿轮环484转动，进而带动所有从动齿轮486转动，与从动齿轮486啮合的齿条483进而驱动滑块482在滑槽481内滑动，使浮岛单体2同步向罩体3下方聚拢，反之，电机反转，齿条483将滑块482推离罩体3。
33.参考图5，升降组件49包括设置在外凸台42中部并与底座转动连接的丝杆491，还包括固定连接传动轴487下端的主动蜗轮492和固定设置在底盘41下表面的支座493，支座493转动连接有与主动蜗轮492啮合连接的传动蜗杆494，底盘41下表面设有用于连接传动蜗杆494及丝杆491的锥齿轮副495，还包括与丝杆491滚动连接并通过丝杆491自转带动罩体3上下升降的滚珠螺母496。
34.工作时，当主电机43通过传动轴487驱动主动齿轮488转动，使伸缩组件48带动浮
岛单体2向罩体3下方聚拢收缩，同时在传动轴487的作用下，主动蜗轮492带动传动蜗杆494一同转动，并通过锥齿轮副495将动力传递给丝杆491，使得丝杆491进行自转，罩体3跟随滚珠螺母496在丝杆491的作用下进行上下升降，实现对浮岛单体2的保护。
35.上述的实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。