本發(fā)明屬于海面溢油實(shí)時(shí)追蹤和監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種海上溢油跟蹤定位裝置，具體是一種仿生溢油跟蹤定位裝置，該裝置是采用仿生結(jié)構(gòu)吸油材料結(jié)合浮標(biāo)定位裝置制備，浮標(biāo)周邊固定的吸油材料吸附海面油污，與大塊油膜相互粘連、粘附在一起，跟蹤溢油油膜的漂移運(yùn)動(dòng)軌跡，浮標(biāo)所在位置即溢油油膜漂移的位置，浮標(biāo)內(nèi)定位系統(tǒng)將位置信息通過北斗衛(wèi)星傳送到監(jiān)控及應(yīng)急處置中心，控制中心即可實(shí)時(shí)了解溢油油膜所處位置，為及時(shí)、準(zhǔn)確處置泄漏事故提供決策依據(jù)。

背景技術(shù)：

隨著近年來(lái)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增加,對(duì)海洋的開發(fā)活動(dòng)也越來(lái)越多，伴隨而來(lái)的是發(fā)生溢油等海洋污染事故的概率也逐漸增加。溢油跟蹤定位浮標(biāo)是利用浮標(biāo)在發(fā)生海上溢油事故時(shí)，對(duì)海面溢油進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤和監(jiān)測(cè)的一種技術(shù)。它可以及時(shí)、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地跟蹤水上溢油飄移的軌跡，為應(yīng)急管理部門提供實(shí)時(shí)可靠的溢油擴(kuò)散信息，以便及時(shí)采取應(yīng)急和救援措施。

目前國(guó)內(nèi)已有水面溢油的跟蹤浮標(biāo)研究、生產(chǎn)及應(yīng)用，但是這些浮標(biāo)外部結(jié)構(gòu)主要采用光滑桶形結(jié)構(gòu)，桶內(nèi)安裝信號(hào)發(fā)射裝置。往往溢油事故發(fā)生后，光滑的外壁與海面油污結(jié)合不緊密，與油塊相隨性差，在海浪、風(fēng)力作用下，浮標(biāo)與水面油塊分離，定位裝置與油污實(shí)際漂移軌跡吻合度差，不能真實(shí)反應(yīng)油污運(yùn)行軌跡，無(wú)法滿足跟蹤浮標(biāo)長(zhǎng)時(shí)間跟蹤海上溢油的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在為海上溢油提供一種跟蹤定位裝置，該裝置克服了常規(guī)溢油浮標(biāo)因浮筒外形結(jié)構(gòu)光滑，與油團(tuán)油塊結(jié)合不緊密，帶來(lái)跟隨過程中浮標(biāo)與油塊在風(fēng)浪、洋流等作用下，二者漂移易分離帶來(lái)定位不準(zhǔn)確難題。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：跟蹤裝置外殼上需要安裝高性能油污吸附材料，提高浮標(biāo)裝置與油塊結(jié)合力，從而提高浮標(biāo)跟蹤油污準(zhǔn)確率。

本發(fā)明鑒于泄漏油污在海面風(fēng)力、海浪、洋流作用下漂移、聚攏或者擴(kuò)散等特點(diǎn)，故設(shè)計(jì)思路是首先需要選擇一種抗風(fēng)浪、強(qiáng)度高、吸油速度快，吸附的油污保油率高的特效吸附材料，然后按照仿生學(xué)原理，將吸附材料裁剪成多翼片狀，采用大網(wǎng)孔夾持裝置固定在浮標(biāo)裝置周邊，溢油事故中將其投放到油塊中，吸附材料吸附油污使之帶動(dòng)跟蹤系統(tǒng)與油塊同步漂移。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種仿生溢油跟蹤定位裝置，包括中間浮筒部分和周邊仿生吸附翼部分；

所述浮筒部分包括浮筒外殼、以及位于浮筒外殼內(nèi)的浮標(biāo)終端；所述浮筒外殼由浮筒、浮筒蓋形成中空殼體筒狀物；所述仿生吸附翼部分包含中間浮筒轉(zhuǎn)軸、吸附材料、吸附材料固定組件；所述吸附材料固定組件由內(nèi)浮圈、外浮圈及內(nèi)外圈之間不銹鋼雙層環(huán)狀網(wǎng)組成；所述不銹鋼雙層環(huán)狀網(wǎng)內(nèi)襯吸附材料，其為強(qiáng)度高、吸附速度快的高性能油污吸附片材；所述中間浮筒轉(zhuǎn)軸將所述浮筒轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在所述內(nèi)浮圈上。

所述浮筒外殼是由工程塑料或者橡膠料硬質(zhì)材料制作，其厚度0.9-1.2cm，外罩橘紅色高光漆，其高度23-28厘米，直徑13-15厘米，其排水量約2.5-2.9千克；所述浮筒與所述浮筒蓋通過墊圈與螺栓連接在一起，形成中空殼體筒狀物。

所述浮標(biāo)終端包含控制開關(guān)、發(fā)射塊、高能電池組件、信號(hào)發(fā)射單元、微型開關(guān)、充電接口；所述充電接口與高能電池組件件通過軟質(zhì)電纜線連接；所述高能電池組件通過電纜導(dǎo)線與微型開關(guān)連接，微型開關(guān)再依次通過電纜線與發(fā)射塊及信號(hào)發(fā)射單元連接；發(fā)射塊通過控制開關(guān)，利用電纜線與信號(hào)發(fā)射單元連接。

所述高能電池組件放置在浮筒筒體內(nèi)最底層，在高能電池組件上方安裝發(fā)射塊，發(fā)射塊上方安裝控制開關(guān)；在浮筒蓋上安置信號(hào)發(fā)射單元；筒體內(nèi)各單元依次放置好后，利用填充膠固定。

所述浮筒的底部開設(shè)有一圓口，該圓口通過密封墊圈連接有可旋緊的底蓋，在圓口部位安裝有接口板，在接口板上安裝有充電接口和微型開關(guān)。

所述內(nèi)浮圈和外浮圈采用中空不銹鋼管加工，外浮圈直徑46厘米，內(nèi)浮圈直徑25厘米；所述不銹鋼雙層環(huán)狀網(wǎng)夾層根據(jù)油污粘度更換不同吸附材料，其厚度為4-5厘米，雙層網(wǎng)采用大孔徑不銹鋼絲網(wǎng)，上下網(wǎng)層通過一端鉸鏈連接，開合夾持吸附材料，通過另一端鎖扣閉合。

所述吸附材料為低密度大孔徑吸油材料或低密度小孔徑吸油材料，高粘度原油選擇大孔徑吸附材料，中低粘度原油選擇小孔徑吸附材料。

所述中間浮筒轉(zhuǎn)軸采用實(shí)心不銹鋼制作，其是將中間浮筒固定在仿生吸附翼內(nèi)浮圈上的兩根同心軸，一端固定于內(nèi)浮圈外側(cè)，另一端安裝在浮筒外側(cè)支耳孔內(nèi)，浮筒通過轉(zhuǎn)軸安裝好后，任意360°翻轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明利用高性能吸油材料作為吸附翼，吸附翼上吸附材料因與油污吸附作用，相互緊密抱合，確保跟蹤裝置與油塊漂移相隨性，極大提高了油污跟蹤準(zhǔn)確性；

本發(fā)明吸附翼采用了抗風(fēng)浪、洋流等惡劣環(huán)境的高強(qiáng)度吸附材料與網(wǎng)孔夾持組合，吸附材料可根據(jù)跟蹤油污的粘度、油品品種、海域溫度來(lái)選擇，對(duì)于高粘度原油泄漏，裝置上可選用大孔徑吸附材料的吸附和粘附，確保高粘度油污能夠快速進(jìn)入吸附材料內(nèi)部，保證裝置與油塊緊密結(jié)合；

本發(fā)明通過浮標(biāo)終端的設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控浮標(biāo)終端及其水下半潛油漂移軌跡跟蹤探測(cè)信息。

附圖說(shuō)明

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2位本發(fā)明裝置組裝效果圖；

圖3位本發(fā)明裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)號(hào)：1-外浮圈、2-內(nèi)浮圈、3-吸油材料固定組件、4-中間浮筒轉(zhuǎn)軸、5-浮筒、6-高能電池組件、7-發(fā)射塊、8-控制開關(guān)、9-浮筒蓋、10-墊圈、11-螺栓、12-信號(hào)發(fā)射單元、13-填充膠、14-接口板、15-微型開關(guān)、16-充電接口、17-底蓋、18-密封墊圈。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

參見圖1-2，本發(fā)明一種仿生溢油跟蹤定位裝置，包括中間浮筒部分和周邊仿生吸附翼部分，它們相互之間的關(guān)系是：定位裝置投放到發(fā)現(xiàn)半潛油的受溢油污染水域后，仿生吸附翼可與半潛油快速吸附，并一道跟隨近表層水流漂流，其漂流動(dòng)態(tài)信息由內(nèi)置于浮標(biāo)終端的通信控制定位裝置中的定位模塊從外部數(shù)據(jù)鏈中的衛(wèi)星定位系統(tǒng)獲取，其水中溢油探測(cè)信息由所攜帶的溢油探測(cè)傳感器按一定規(guī)律傳送至內(nèi)置于浮標(biāo)終端的檢測(cè)電路模塊，再通過內(nèi)置于浮標(biāo)終端的通信控制定位裝置中的通信模塊借助外部數(shù)據(jù)鏈中的通信衛(wèi)星系統(tǒng)及地面基站傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控浮標(biāo)終端及其水下半潛油跟蹤探測(cè)信息；

所述浮筒部分包括浮筒外殼、以及位于浮筒外殼內(nèi)的浮標(biāo)終端；

其中，浮筒外殼是由工程塑料或者橡膠料硬質(zhì)材料制作的、具有厚度并抗撞擊的中部呈圓柱狀，頂部為半球形殼的中空殼體柱狀物，半球形殼可與中間圓柱體旋緊、螺旋裝配連接在一起；其中圓柱狀下半殼的底部開了一個(gè)圓口，用于安裝外設(shè)電源開關(guān)和充電插口并與內(nèi)置電源模塊相連接；在將下部柱狀體殼和頂部半球形殼咬合粘接之前，先通過填充膠將內(nèi)置設(shè)備固定在殼體內(nèi)，再采用防滲墊片和緊固件將上下殼體緊固；

具體地，如圖2所示，浮筒外殼厚度約0.9-1.2cm，外罩橘紅色高光漆，其高度23-28厘米，直徑13-15厘米，其排水量約2.5-2.9千克，由中部的浮筒5、頂部的浮筒蓋9組成，浮筒5與浮筒蓋9通過墊圈10與螺栓11連接在一起，形成中空殼體筒狀物；

浮標(biāo)終端位于浮筒外殼內(nèi)，包含內(nèi)置可充電的高能電池組件6(由多個(gè)高能電池組成)、信號(hào)發(fā)射單元12、填充膠13；高能電池組件6放置在浮筒筒體內(nèi)最底層(中間浮筒轉(zhuǎn)軸4下方約5厘米處)，在高能電池組上方安裝發(fā)射塊7，發(fā)射塊7上方安裝控制開關(guān)8；在浮筒外殼的頂部(浮筒蓋9上)安置信號(hào)發(fā)射單元12，為防止海浪對(duì)筒體內(nèi)工作單元影響挪位損壞，將筒體內(nèi)各單元依次放置好后，利用填充膠13固定；

浮筒5的底部開設(shè)有一圓口，該圓口通過密封墊圈18連接有可旋緊的底蓋17，在圓口部位安裝有接口板14，在接口板14上安裝有充電接口16和微型開關(guān)15；在安裝底蓋17前，需要將充電接口16和微型開關(guān)15從中間柱狀殼體最底端(浮筒5的底部圓口)引出，然后纏繞密封膠帶，再旋合底蓋17，即組合構(gòu)成一個(gè)密封的、與油塊緊密相隨、帶有內(nèi)置設(shè)備及外設(shè)電源開關(guān)、充電接線插口的浮標(biāo)終端；

充電接口16與高能電池組件件6通過軟質(zhì)電纜線連接；高能電池組件6通過電纜導(dǎo)線與微型開關(guān)15連接，微型開關(guān)15再依次通過電纜線與發(fā)射塊7及信號(hào)發(fā)射單元12連接，為其工作提供電能；同時(shí)，發(fā)射塊7通過控制開關(guān)8，利用電纜線與信號(hào)發(fā)射單元12連接，發(fā)射塊7生成的信號(hào)通過信號(hào)發(fā)射單元12轉(zhuǎn)化為電磁波對(duì)外發(fā)射到空中，信號(hào)被衛(wèi)星接收，為防止各組件之間位置挪移，采用發(fā)泡材料固定；

如圖1、圖3所示，所述仿生吸附翼部分包含中間浮筒轉(zhuǎn)軸4、吸附材料、吸附材料固定組件3；

吸附材料固定組件3由內(nèi)浮圈1、外浮圈2及內(nèi)外圈之間不銹鋼雙層環(huán)狀網(wǎng)組成，內(nèi)浮圈1和外浮圈2采用中空不銹鋼管加工，既保證了強(qiáng)度，又能為浮標(biāo)裝置提供一定的浮力，外浮圈直徑約46厘米，內(nèi)浮圈直徑約25厘米；

不銹鋼雙層環(huán)狀網(wǎng)夾層根據(jù)油污粘度更換不同吸附材料，其厚度為4-5厘米，內(nèi)襯不同型號(hào)的高性能吸附材料；為方便吸附材料更換，便于油污滲透浸入吸附材料內(nèi)，雙層網(wǎng)采用大孔徑不銹鋼絲網(wǎng)，上下網(wǎng)層通過一端鉸鏈連接，可開合夾持吸附材料，通過另一端鎖扣閉合，保證夾持吸附材料穩(wěn)定性；

內(nèi)襯的高性能吸附材料具有吸附油污速度快、吸油倍率高(20倍以上)、保油率好(超過95％)、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)海面油污品種、粘稠度等對(duì)吸附材料要求，備選了低密度大孔徑吸油材料和低密度小孔徑吸油材料，高粘度原油選擇大孔徑吸附材料，中低粘度原油選擇小孔徑吸附材料(如高粘度原油泄漏采用孔隙率70-90％吸附材料，中等粘度泄漏原油采用孔隙率30-70％吸附材料，低粘度原油泄漏采用孔隙率10-30％吸附材料)，其目的是保證吸附材料與油塊之間足夠粘附力、吸附力，從而有效帶動(dòng)浮筒內(nèi)終端裝置隨油塊任意漂移；

中間浮筒轉(zhuǎn)軸4采用實(shí)心不銹鋼制作，其是將中間浮筒固定在仿生吸附翼內(nèi)浮圈上的兩根同心軸，一端固定于內(nèi)浮圈外側(cè)，另一端安裝在浮筒外側(cè)支耳孔內(nèi)，浮筒通過轉(zhuǎn)軸安裝好后，可任意360°翻轉(zhuǎn)，活動(dòng)自如，這保證了浮標(biāo)裝置在海上發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)也能保證發(fā)射端朝上，信號(hào)不中斷；中間浮筒轉(zhuǎn)軸4穿入浮筒支耳內(nèi)裝配，并位于筒體上端三分之一處，該設(shè)計(jì)有利于保證在風(fēng)浪作用下，即時(shí)浮標(biāo)裝置被海浪掀翻，能夠通過自身重心調(diào)整，保證浮標(biāo)發(fā)射單元始終朝上處于工作狀態(tài)；

仿生吸附翼部分通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸與中間浮筒連接，浮筒內(nèi)部轉(zhuǎn)軸下端4-5厘米放置密度大的電池組，確保了在風(fēng)浪影響下，浮標(biāo)即使被海浪打翻，因重心位置在電池端，發(fā)射端始終位于海面上，保證了裝置運(yùn)行有效性。

本發(fā)明提供的裝置，它們相互之間的工作關(guān)系是：

發(fā)現(xiàn)海面油污或者油船石油泄漏，打開浮筒外殼底蓋，開啟微型開關(guān)，再旋緊底蓋，將浮筒外殼投放到發(fā)現(xiàn)受溢油污染水域，浮筒外殼上的仿生吸附翼快速吸附油污，與油塊緊密結(jié)合一道跟隨近表層水流漂流，其漂流動(dòng)態(tài)信息由內(nèi)置于浮標(biāo)終端的定位模塊從外部數(shù)據(jù)鏈中的衛(wèi)星定位系統(tǒng)獲取，其水中溢油探測(cè)信息由所攜帶的溢油探測(cè)傳感器按規(guī)律傳送至內(nèi)置于浮標(biāo)終端的檢測(cè)電路模塊，再通過內(nèi)置于浮標(biāo)終端的通信模塊借助外部數(shù)據(jù)鏈中的通信衛(wèi)星系統(tǒng)及地面基站傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺(tái)，迅即通過外部數(shù)據(jù)鏈向監(jiān)控平臺(tái)發(fā)出警報(bào)，實(shí)現(xiàn)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和快速預(yù)警海面溢油。

該裝置是在海面發(fā)生大規(guī)模溢油事故后，及時(shí)向油塊中投放的定位裝置，定位裝置上仿生吸附翼快速與油污纏結(jié)、粘連、吸附，與油塊形成一體，跟隨油塊漂移，裝置上信號(hào)單元定時(shí)向衛(wèi)星發(fā)射浮標(biāo)裝置位置，即通過浮標(biāo)裝置軌跡，確定油污團(tuán)漂移軌跡，為后續(xù)油污準(zhǔn)確應(yīng)急處理提供決策。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：

①本裝置利用高性能吸油材料作為吸附翼，吸附翼上吸附材料因與油污吸附作用，相互緊密抱合，確保跟蹤裝置與油塊漂移相隨性，極大提高了油污跟蹤準(zhǔn)確性；而目前已有浮標(biāo)裝置其外壁采用直桶結(jié)構(gòu)，外壁光滑，完全依靠油塊與裝置外壁粘附性，結(jié)合不緊密，在風(fēng)浪等外部因素干擾下，二者極易分離，達(dá)不到跟蹤定位效果。

②本裝置吸附翼采用了抗風(fēng)浪、洋流等惡劣環(huán)境的高強(qiáng)度吸附材料與網(wǎng)孔夾持裝置(雙層環(huán)狀網(wǎng))組合系統(tǒng)，裝置上的吸附材料可根據(jù)跟蹤油污的粘度、油品品種、海域溫度來(lái)選擇，對(duì)于高粘度原油泄漏，裝置上可選用大孔徑吸附材料的吸附和粘附，確保高粘度油污能夠快速進(jìn)入吸附材料內(nèi)部，保證裝置與油塊緊密結(jié)合。對(duì)于中低粘度油污，裝置換選孔徑較小或者致密的吸附材料，這樣避免大孔徑吸附材料保油率差的、油污易從材料內(nèi)部滲出，裝置與油塊結(jié)合差的缺陷。而目前的溢油浮標(biāo)結(jié)構(gòu)單一，均采用外壁直通式結(jié)構(gòu)，不論高粘度油污還是低粘度油污都只有采用桶式或者浮球式，尤其跟蹤低粘度原油效果差。

以上公開的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實(shí)施例并沒有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施方式。顯然，根據(jù)本說(shuō)明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說(shuō)明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。