基本信息
- 项目名称：
- 小型水面漂浮垃圾快速打捞装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 针对水面上的塑料袋瓶、纸屑等漂浮垃圾，设计小型水面漂浮垃圾快速打捞装置。整个装置由前导筛、打捞传送机构、驱动电机、垃圾收集筐、浮筒等组成；打捞装置在电机驱动下前进，水面漂浮垃圾涌入前导筛，打捞机构将垃圾捞起并传送到收集框中，实现垃圾的打捞与收集，从而节省人力劳动。
- 详细介绍：
- 本装置，针对水面上的塑料袋瓶、纸屑等漂浮垃圾，设计小型水面漂浮垃圾快速打捞装置。整个装置由前导筛、打捞传送机构、驱动电机、垃圾收集筐、浮筒等组成；打捞装置在电机驱动下前进，水面漂浮垃圾涌入前导筛，打捞机构将垃圾捞起并传送到收集框中，实现垃圾的打捞与收集，从而节省人力劳动。 1.工作原理 在由电机驱动装置前进的过程中，水面漂浮垃圾或水生植物大量涌入前导筛中，并不断地向垃圾打捞与传送装置的前滚轮处靠近，同时电机带动传送带工作，将垃圾收集起，传送到垃圾收集筐，实现垃圾的最终打捞与收集，待收集筐装满后，遥控将整个装置带回岸边，由岸上人员将收集筐内的垃圾取出，处理。 2.主要部分说明 （1）打捞部分 打捞作业主要通过电机带动后滚筒转动，后滚筒通过传送带带动滚筒转动，借助传送带将水中垃圾捞起送入垃圾收集筐中来实现。传送带的张紧程度通过前滚筒左右两边的张紧机构来调节，其中，张紧机构包括撑杆头、螺杆、螺帽、挡块、轴承等五部分组成，传送带安装有一排钉子，用于在水面抓取和固定传送带上的垃圾，以使垃圾能跟着同步带一起运动，最终掉入垃圾收集筐中。 （2）浮力装置 打捞装置的船体设计成双体型，整个装置的浮力由底板底部的两个浮筒提供，两浮筒通过螺栓固定在装置底板的下面，工作时浮筒沉入水中，为整个装置提供浮力。 （3）动力推进装置 动力推进采用直流电机带动螺旋桨转动来实现前后推进，并配合打舵来实现转向。为了保证电机不与水接触，将电机进行一定的密封处理后，连同传动轴、螺旋桨同时置于水面之下。 （4）运动与打捞控制模块 整个装置的运动及打捞装置的打捞控制都是通过运动与控制模块来完成的。运动与打捞控制模块由打捞传动电机控制模块、推进电机控制模块及舵片控制模块等三部分组成。其基本原理是通过遥控器及接收器直接控制起开关作用的舵机1、2、3的偏转，将电机与电源接通或断开，或者拉动舵片使得舵片偏转一定角度，进而实现装置运动及打捞的进行或停止等功能。舵机2通过控制其左右两个开关，使得推进电机与电源正向接通或反向接通，可分别实现装置的前进或后退。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明目的和基本思路： 随着社会的进步和物质文明的高度发达，人们的生产生活都有了质的飞跃，特别是工业革命以来，人们的物质生活空前提高。但是，与此同时也带来了各种各样的环境问题，湖泊、河流中随处可见的垃圾污染，成了亟待解决的问题。本作品针对小水域或浅水域等地方的水面漂浮垃圾，发明水面打捞装置，该装置小巧、灵活，仅需一个人在岸上遥控即可方便的操作，改变传统的人划小船的作业方式，安全、高效。 创新点： 本作品针对湖面或者浅水域河道的漂浮垃圾，设计出低成本、高效率的快速打捞装置，能够无人驾驶就可以实现垃圾的快速打捞与收集，外形较小，吃水较浅，工作连续可靠，工作效率高，采用电动力推进，无污染，低噪音，由一个人在岸上即可控制整个装置的工作，安全性高，运行及维护成本低。 技术关键： （1） 要实现快速连续打捞，打捞机构的设计成为关键，针对漂浮垃圾的特点（轻、滑等）设计出能够“带动”这些垃圾到达收集框中的打捞机构是非常重要的。 （2）低能耗设计，本作品力求节能，所以在设计控制算法时考虑在有垃圾和没有垃圾的水面上，可以有不同的工作方式，在选材上也选用轻质材料，减小推进器功率的要。 主要技术指标： （1）打捞装置最大尺寸为1.5×0.8×0.5 m，重量14Kg左右，直航前进时速度为0.8m/s，转弯半径1m； （2）可实现湖泊或河道垃圾的快速打捞。
科学性、先进性
- 先进性与科学性： 目前，虽然也有各种水面垃圾清理船，但是它们一般是依靠燃油驱动，存在空气污染、噪声污染和油污污染等问题，体积较大、运行成本高、能耗大，不容易推广普及，尤其是在水域范围较小或较浅的情况下，此装置成功的解决这些问题，既能够在水库等大的水域打捞，也能在公园湖泊等处的小水域作业，不需人工驾驶，可操作性强，简单方便。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年6月通过西北工业大学第四届“航海杯”学生科技创新项目结题验收，并获得二等奖； 2010年7月通过西北工业大学研究生创新实验中心验收，并被评为优秀项目。
作品所处阶段
- 演示阶段
技术转让方式
- 有偿转让
作品可展示的形式
- 实物、产品，图纸，现场演示，图片，录像，样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 功能说明： 打捞装置在电机驱动下前进，打捞机构将垃圾捞起并传送到收集框中，实现垃圾的连续打捞与收集，节省人力劳动。 技术特点： 本装置含电机、船体、控制单元等部分，集机械电子、控制驱动为一体。主要零件选材轻巧灵便，船体由浮力材料搭建，推进靠电机驱动，转向由舵实现，打捞传送通过传送带完成，收集部分有垃圾收集筐。整个设计操作灵活简单，适应各种环境的漂浮垃圾打捞。 使用范围和优势： 本作品主要适用于水库公园湖泊、池塘或河道等地方的漂浮垃圾打捞；优势是无需人工驾驶，操作简便，噪声小，连续作业效率高，能耗小易推广。 市场和经济效益分析： 目前，池塘或湖泊或多或少的都存在着人为的垃圾污染，其中很多质轻又难降解的垃圾则一直漂浮在水面上，既污染环境又影响美观。而由于现有的水面漂浮垃圾清理装置多为建立在大型水面舰船的基础上的，对于这种小水域或浅水域不适用，而传统的人工收集又存在效率低、费用高和安全性差等缺点，所以，本装置的研制及推广，定能在社会上产生不错的社会效益，具有很高的使用价值。
同类课题研究水平概述
- 公园等处的湖泊或者池塘的水面上一般都有塑料袋、纸屑等水面垃圾，影响景观，污染环境。 现在，虽然也有各种水面垃圾清理船，但是它们一般是依靠燃油驱动，存在空气污染、噪声污染和油污污染等问题，体积较大、运行成本高、能耗大，不容易推广普及，尤其是在水域范围较小或较浅的情况下。而且现有的垃圾清理船基本都是采用在船首加装一个垃圾打捞铲的方式来收集垃圾，其收集的过程是间断的，无法连续收集，这也在很大程度上影响了垃圾清理的效率。虽然也有人设计出了类似吸尘器的垃圾收集装置，但此类装置消耗的功率大、清理效率低，而且对于体形大的垃圾无法达到清理的目的。目前大多数公园一般还是采用人工驾驶小船进行水面垃圾清理，而这种垃圾清理方式存在效率低、费用大和安全性差的问题。 针对上述这些问题，我们设计了一种小型水面漂浮垃圾快速打捞装置。整个装置主要由垃圾打捞与传送机构、驱动电机、垃圾收集筐、船体等几部分组成，船体采用双体型设计，工作时具有较高的稳定性。其工作过程为：水面漂浮垃圾涌入打捞与传送机构的前滚轮处，同时电机带动垃圾打捞与传送带工作，将垃圾或水生植物收集起，传送到垃圾收集筐后掉入筐内，实现垃圾的最终打捞与收集，待收集筐装满后，由外部驱动力将整个装置带回岸边，由岸上人员将收集筐内的垃圾取出处理。整个的打捞过程是连续进行的，除非收集筐装满或有其它特殊情况，否则整个装置可以一直工作，工作效率高。同时，由于整个装置的结构简单、体积小，运行成本低，也非常适用于小水域或浅水域的场合。因此，本作品具有很高的实用价值，非常适用于小面积水域和浅水域范围的垃圾清理作业。
