一种潜艇式水下无人机投药装置
技术领域
本实用新型属于水体生态修复装置领域，尤其是涉及一种潜艇式水下无人机投药装置。
背景技术
随着工业化进程的不断加快，大量废水排入城市河道，对河道水体产生严重的污染。底泥是水体生态系统的重要组成部分，清淤是目前改善河道水体污染的主要手段之一。在水体污染源得到彻底有效控制前，即使在完成底泥清淤后，进入水体的污染物也会不断积累到底泥中，导致底泥黑臭逐渐加剧。另外一个改善底泥的方法是向河床上投放修复药剂进行底泥修复，一般操作为投放适量学药剂，如氧化剂，会改善底泥表面的结构与特性，提高底泥自净能力，同时缓解向上覆水释放污染物。然而目前在实际工程应用中，投加药学药剂都是在水面喷洒，搅拌，氧化剂在与水中的还原性物质反应后才能接触到底泥，使药剂效果打折。为解决这一问题，在一些实践案例中会加大氧化剂投加量，不但增加药剂成本而且会研究影响水中生物的生存环境，甚至导致水生生物大量死亡，造成恶劣的生态影响，这也是导致氧化剂在水体修复应用中受到抵制的重要原因之一。因此，本领域研发一种需要新的投药解决方案以提高氧化剂的使用效率，同时降低对水体生物的影响。
发明内容
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种潜艇式水下无人机投药装置，该装置为可遥控、可定位、水下投药设备，可以根据需求在不同深度进行投药，提高投药的精准性。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种潜艇式水下无人机投药装置，包括呈潜水艇式的舱体，所述舱体的尾部设置有螺旋推进器，所述舱体内包括空压机组舱、气罐舱、浮沉舱、加药舱、电池舱，所述空压机舱内安装有空压机组，所述气罐舱内安装有若干个与空压机组连通的储气罐，所述储气罐分别与浮沉舱、加药舱气体连通，所述浮沉舱分别与舱体外部、加药舱气体连通，所述加药舱内安装有搅拌组件，底部安装有投药喷口，所述电池仓内设置有为投药装置提供电能的供电组件。
进一步的，所述加药舱的底部向内凹陷，所述投药喷口设置在最低处。
进一步的，所述舱体内安装有用于将舱体外部的水分别输送至加药舱和浮沉舱内的潜水泵。
进一步的，所述储气罐分别通过气体管路与浮沉舱、加药舱气体连通，所述气体管路中安装有单向阀。
进一步的，所述浮沉舱的侧壁设置有用于与加药舱气体连通的单向阀，所述浮沉舱的顶部设置有用于与舱体外部气体连通的单向阀。
进一步的，所述加药舱通过气体管路与浮沉舱顶部的单向阀连通。
进一步的，所述投药装置还包括导航舱、遥控舱，所述导航舱内安装有GPS卫星导航系统，所述遥控舱内安装有遥控装置接收器。
进一步的，所述舱体的顶部安装有带有照明设备的摄像头，所述加药舱底部安装有带有照明设备的摄像头。
进一步的，所述舱体的底部安装有定距探测仪。
进一步的，所述浮沉舱的底部安装有用于将浮沉舱内存水排出舱体外部的单向阀。
进一步的，所述舱体的顶部安装有吊环，两侧安装有艇翼。
一种应用上述潜艇式水下无人机投药装置进行水体修复的方法，包括如下步骤：
S1：向加药舱内投入修复药剂，并启动空压机组将储气罐充满后，将上述投药装置投入需要进行水体修复的水域中；
S2：启动潜水泵向加药舱内注水，开启搅拌组件使药剂混合均匀，向浮沉舱内注水，实现投药装置的下沉，通过浮沉舱顶部的单向阀将浮沉舱内空气排向舱外；
S3：通过螺旋推进器和浮沉舱配重将投药装置行进至需要投药地点，启动储气罐与加药舱之间的单向阀向加药舱内加压，使药剂从投药喷头喷洒至底泥表面；
S4：启动储气罐与浮沉舱连通的气体管路中的单向阀向浮沉舱内充气实现投药装置的上浮，同时打开浮沉舱与舱外连通的单向阀将浮沉舱内的存水排出舱外；
S5：重复步骤S2-S4直至喷洒完成后将投药装置提拉出水面即完成投药。
相对于现有技术，本实用新型所述的潜艇式水下无人机投药装置具有以下优势：
本实用新型所述的投药装置实现了可定位和可遥控功能，便于在水面之下的不同点位、不同深度进行投药，并且保证投药的精度和准度。浮沉舱的设计可实现舱体自主沉浮，大大增加舱体灵活性。加药舱的设计使得药剂即溶即混，尽可能提高药剂的利用率。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例所述的潜艇式水下无人机投药装置的内部结构示意图；
图2为本实用新型实施例所述的潜艇式水下无人机投药装置的底部结构示意图；
图3为本实用新型实施例所述的潜艇式水下无人机投药装置的舱体分布示意图；
图4为本实用新型实施例所述的潜艇式水下无人机投药装置的立体示意图。
附图标记说明：
101-遥控舱；102-空压机组舱；103-气罐舱；104-浮沉舱；105-加药舱；107-导航舱；108-电池舱；1-摄像头；2-吊环；3-螺旋推进器；4、5-LED灯；6-可旋转摄像头；7-遥控装置接收器；8-GPS卫星导航系统；9-空压机组；10-输气管；11-储气罐组；12-潜水泵；13、15、16、17、18、27-电子单向阀；14-侧输水管；17-1、17-2-通气管；19-定距探测仪；20-螺旋搅拌器；21、22-调速电机；23-蓄电池；24-潜水泵进水口；25-投药喷头；26-加药口。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
如图1和2所示，本实用新型提出的一种潜艇式水下无人机投药装置，该装置包括6个舱体和1对艇翼106，其中6个舱体分别为遥控舱101、空压机组舱102、气罐舱103、浮沉舱104、加药舱105、导航舱107和电池舱108；其中，空压机组舱、气罐舱、浮沉舱和加药舱由头至尾依次设置，遥控舱设置在舱体的最前部，导航舱设置在遥控舱和空压机组舱的上方，电池舱设置在浮沉舱和加药舱的上方。
具体地，遥控舱101中安装遥控装置接收器7；
空压机组舱102中设有空压机组9；空压机组9通过输气管10与在气罐舱103中的储气罐组11相连接，其中储气罐组11由四组储气罐组成。
如图1和图3所示，浮沉舱104主要为该装置提供上下浮沉的能力，浮沉舱104中设有潜水泵12，并通过气体管路与储气罐连通，气体管路中设置有电子单向阀门18，实现向浮沉舱104的方向单向输送气体的功能；浮沉舱104顶部设有与舱体外连通的通气管17-1，通气管17-1的末端设置有电子单向阀门17，电子单向阀门17开放方向为由舱内至装置外；当对该装置进行下沉操作时，潜水泵12通过底部的潜水泵进水口24(如图4)从水中抽水并从顶部释放进浮沉舱104内，同时舱内空气由电子单向阀门17在浮沉舱104的通气管17-1排向舱外；当对该装置进行上升操作时，电子单向阀门18开放，储气罐11中提前储存的气体单向释放进沉浮舱104，沉浮舱104的底部安装有电子单向阀门13，将沉浮舱104内的存水从电子单向阀门13处单向压出舱体。
加药舱105中设有螺旋搅拌器20，作为优选地，螺旋搅拌器20的搅拌头的位置位于距离加药舱底部向上1/3处，螺旋搅拌器20上方连接带有防水外壳的调速电机21，调速电机21与加药舱105顶部连接；加药舱105与沉浮舱104连接处还设有三个电子单向阀门15、16、27，其中电子单向阀门15通过侧输水管14与浮沉舱中的潜水泵12相连接，电子单向阀门16通过通气管(图中未视出)与气罐舱103中的储气罐11相连接，电子单向阀门27通过通气管17-2与通气管17-1相连接，也可将通气管17-2直接延伸至舱体外；加药舱105底部靠近沉浮舱104处设有定距探测仪19，可探测该装置与水体底部的距离；加药舱105底部设有两个投药喷头25(如图3和4)；该装置在陆地上时可通过加药口26将固体药剂加入到加药仓105中，当该装置潜入水体中时，在洒药之前可通过潜水泵12抽取受用水体中的水通过电子单向阀门15进入到加药舱105，同时电子单向阀门27将舱中多余空气通过电子单向阀门17排出，以保证舱内气压平衡，此时水作为溶剂将提前加入的药剂溶解，并通过螺旋搅拌器20将药剂与溶剂充分混匀，之后通过电子单向气阀16将储气罐11中的气体排入到加药舱105，将充分溶解后的药剂通过投药喷口25压出。
如图4所示，装置后部设有两个螺旋推进器3，其与在加药舱105内的带有防水外壳的调速电机22相连接，当对两个螺旋推进器3的速度进行调节控制后，可改变该装置的前进速度和方向。
作为优选方案，如图4所示，加药舱105底层外部设有360度可旋转摄像头6和照明组件(LED灯4和5)，以便观察水体底部的状况。
导航舱107内安装GPS卫星导航系统8，实时定位投药装置的位置，并于底面的移动控制装置匹配连接，在实际操作过程中，可提前设定该投药装置的运行轨迹，通过控制螺旋推进器3来控制投药装置的位置使其按照设定的轨迹行走运行。
导航舱107外顶部安装带有照明设备(可为LED灯)的摄像头1，可以实现实时监控装置在水下前方状况。
电池舱108中安装蓄电池23，为整个装置的运行供电。
作为优选方案，气罐舱103的上方设有吊环2，可固定绳索方便提拉该装置。
当然，本实用新型还包括控制模块，该控制模块设置在舱体内，该控制模块与投药装置内所有的用电部件连接，需要说明的是，该控制模块为现有的控制模块，如单片机、PLC等，与其他用电部件的连接关系也为现有的连接关系，如线连接、信号连接等。
本实用新型所述投药装置的工作过程为：
S1：在陆地上时可通过加药口26将固体药剂加入到加药仓105中，并启动空压机组将储气罐充满后，将上述投药装置投入需要进行水体修复的水域中；
S2：启动潜水泵分别向加药舱内注水，同时打开单向阀17、27将加药舱内的空气通过通气管17-1和17-2排出舱外，保证加药舱内的气压为常压，开启搅拌组件使药剂混合均匀；
S3：通过加药舱底部设置的定距探测仪19，实时将舱体底部与底泥表面距离反馈给控制模块，提前将舱体底部与底泥表面距离设定相应的范围，一般情况下在20cm-100cm之间，距离过小通过控制模块控制相关部件进行上浮操作拉大距离，距离过大通过控制模块控制相关部件进行下沉操作缩小距离。
具体地，下沉操作：通过潜水泵向浮沉舱内注水，实现投药装置的下沉，同时将浮沉舱内的空气通过通气管17-1和单向阀17排出舱外。
上浮操作：启动储气罐与浮沉舱连通的气体管路中的单向阀18向浮沉舱内充气，实现投药装置的上浮，同时打开浮沉舱与舱外连通的单向阀13将浮沉舱内的存水排出舱外。
S4：通过控制两个螺旋推进器的速度来控制行进速度和方向，实现投药装置按照提前设定的行进地图行进，将投药装置行进至需要投药的区域后，打开投药喷口25使药剂从投药喷头喷洒至底泥表面，同时打开储气罐与加药舱之间的单向阀向加药舱充气，保证加药舱内压力。
S5：重复步骤S2-S4直至喷洒完成后将投药装置通过吊环2提拉出水面即完成投药，当然药液用完，也可中途提拉出水面，装药后重复步骤S1-S4步骤直至按照设定的行进路线完成投药即可。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
