水面漂浮物收集的雙船結(jié)構(gòu)

王澤成+鄒勇+謝延昊

【摘 要】 通過分析國內(nèi)外水面漂浮物收集裝置及其技術(shù)優(yōu)缺點，本課題設(shè)計了一種集“收集—濾水—壓縮—運輸”于一體的新型水面漂浮物收集裝置。該裝置所應(yīng)用的雙體船模型實現(xiàn)了水面漂浮物的高效快速的收集，進而實現(xiàn)水面垃圾清理的機械化與自動化，提高水面漂浮物收集的工作效率與作業(yè)質(zhì)量，同時又起到了對水面環(huán)境的維護保障作用，有著良好的應(yīng)用前景和推廣價值。

【關(guān)鍵詞】 新型 雙船 自動化 效率

通過對目前國內(nèi)外對水面漂浮物的收集裝置的調(diào)查，傳統(tǒng)的收集方式多為人工收集，但人工收集面臨著勞動強度大、工作難度大等條件的極大限制。同時單一機械化裝置也在逐步發(fā)展，但現(xiàn)階段還處于起步階段，還需要進一步的發(fā)展。單一機械化裝置將水面漂浮物收集起來，送回岸邊，再進行人工整理回收，來回之間費人費力，效率也大大降低。針對上述問題，本課題提出了新型水面漂浮物收集裝置，將單一功能向多功能發(fā)展，不僅能收集水面漂浮物，而且能在船上將漂浮物進行濾水、壓縮，即向“收集—濾水—壓縮—運輸”于一體的多功能方向發(fā)展，這樣將極大提高對水面漂浮物收集的效率。

1 裝置的總體設(shè)計

通過對于市面現(xiàn)有裝置的研究，經(jīng)過大家的認真思索，我們最終設(shè)計出來了一種新型水面漂浮物收集的雙船結(jié)構(gòu)。雙船結(jié)構(gòu)，顧名思義，它的整體結(jié)構(gòu)為是一條主和一條副船。主船采用雙體船結(jié)構(gòu)，具有良好的耐波性；航行時靜水阻力性能好；船的推進效率高；船體的總寬度較大，甲板面積大等優(yōu)點。主船從首至尾分別為收集裝置、運輸裝置、壓縮裝置等。副船為一條可以自動卸載的運輸船。裝置的總體圖如圖1。

1.1 收集裝置

收集裝置的目的是為了把水面漂浮物打撈起來。要想高效的收集漂浮物，就要盡可能的增加收集裝置的打撈面積。因此，我們在收集裝置增加了一個旋轉(zhuǎn)滾筒，在旋轉(zhuǎn)滾筒上安裝了六個片齒，其結(jié)構(gòu)如圖1。旋轉(zhuǎn)的功能是通過旋轉(zhuǎn)運動把遠處的漂浮物吸到收集裝置附近，也可以將大量聚集的漂浮物垃圾打散開來，減小船行駛的阻力；而安裝六個片齒的目的是把水面漂浮物打撈到傳送帶上，而且片齒也可以將網(wǎng)狀的漂浮物扯斷，便于打撈。在旋轉(zhuǎn)滾筒表面安裝能濾水的鐵質(zhì)網(wǎng)，避免垃圾進入其內(nèi)部，損壞旋轉(zhuǎn)滾筒。旋轉(zhuǎn)滾筒的材料是由45號鋼，調(diào)制處理，其表面噴有防腐蝕的的漆。將其安裝在鏈傳動的側(cè)板，并靠鏈傳動帶動其旋轉(zhuǎn)。

為了保證效率，收集裝置除了旋轉(zhuǎn)滾筒結(jié)構(gòu)，還有勾臂結(jié)構(gòu)。勾臂結(jié)構(gòu)位于傳送帶上，可以通過尖部的勾臂把漂浮物勾到傳送帶上，而勾船臂結(jié)構(gòu)也可以防止漂浮物的滑落。勾臂越長，越容易撈取漂浮物，但是勾臂越長，行進的阻力和能耗也隨之增加，考慮到收集漂浮物的效率和能耗問題，將勾臂長度設(shè)定為86mm，兩個勾臂結(jié)構(gòu)間的距離設(shè)置為256mm，這樣在保證高效收集的同時，也可以減小能耗的損失。

1.2 運輸裝置

因為收集到的漂浮物含有較多的水分，不便于后期的運輸，所以運輸裝置我們采用了履帶式傳送帶。

履帶式結(jié)構(gòu)便于水分的即時排出，因為含水量的減少，能在一定程度上提高運輸效率。傳送帶最大特點是可以自由變速、遠近傳動、結(jié)構(gòu)簡單、更換方便、經(jīng)濟，因為傳送帶具有這些優(yōu)點，所以我們采用了傳送帶結(jié)構(gòu)。傳送帶又分為很多種，各種帶結(jié)構(gòu)都有自己的優(yōu)點，窄V帶結(jié)構(gòu)具有傳遞功率大，拉伸強度高，質(zhì)量小，傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，有利于漂浮物的運輸。

1.3 壓縮裝置

收集起來的漂浮物所占的空間比較大，為了提高運輸效率，所以在船上就要對漂浮物進行壓縮。壓縮裝置主要是副傳送帶上方安裝傾斜的長滾筒，它與副傳送帶的配合擠壓，會對滸苔進行壓縮處理，從長滾筒和副傳送帶右邊的細縫中排出。要求保證兩者速度相同，轉(zhuǎn)向相反，同時要保證長滾筒足夠光滑，預(yù)防堆積。

1.4 運輸船

運輸船采用一種水面漂浮物自動卸載船。自動卸載船通過駕駛室遠程控制液壓缸，利用液壓缸的自動升降帶動翻斗一端的起落，并巧妙利用翻斗門的自動開合，從而實現(xiàn)自動卸載的目的。

2 創(chuàng)新之處

（1）旋轉(zhuǎn)滾筒的運用，不僅可以增加收集裝置打撈面積，而且可以將漂浮物打撈到傳送到上，而其不斷地旋轉(zhuǎn)，也可以減小水面阻力，利于航行。

（2）用雙體船做主船，可以充分利用雙體船甲板較寬，航行穩(wěn)定的特點；高運輸效率。

（3）各個裝置的多次濾水，減輕了水面漂浮物的質(zhì)量，減緩了對主、副船的腐蝕作用，降低了成本。

3 結(jié)語

根據(jù)現(xiàn)有所學(xué)的機械原理及設(shè)計、液壓傳動、建模軟件（CAD、solidworks等）等知識，設(shè)計了集“收集—濾水—壓縮—運輸”四位一體的新型收集裝置，在傳統(tǒng)運輸船的基礎(chǔ)上，將主體定為雙船結(jié)構(gòu)，運用旋轉(zhuǎn)滾筒作為收集裝置，運用多個傳送帶間配合傳動完成濾水、壓縮功能，運用液壓油缸進行自動卸載，對各個方面進行突破和創(chuàng)新，初步實現(xiàn)收集船的機械化與自動化，在一定程度上提高了水面漂浮物收集的工作效率，進一步發(fā)展了機械化裝置，實現(xiàn)了對水面環(huán)境的維護。

參考文獻：

[1]楊松林，楊大明.小水線面雙體船的性能優(yōu)勢及其應(yīng)用狀況[J].造船技術(shù)，2000.3.endprint

【摘 要】 通過分析國內(nèi)外水面漂浮物收集裝置及其技術(shù)優(yōu)缺點，本課題設(shè)計了一種集“收集—濾水—壓縮—運輸”于一體的新型水面漂浮物收集裝置。該裝置所應(yīng)用的雙體船模型實現(xiàn)了水面漂浮物的高效快速的收集，進而實現(xiàn)水面垃圾清理的機械化與自動化，提高水面漂浮物收集的工作效率與作業(yè)質(zhì)量，同時又起到了對水面環(huán)境的維護保障作用，有著良好的應(yīng)用前景和推廣價值。

【關(guān)鍵詞】 新型 雙船 自動化 效率

通過對目前國內(nèi)外對水面漂浮物的收集裝置的調(diào)查，傳統(tǒng)的收集方式多為人工收集，但人工收集面臨著勞動強度大、工作難度大等條件的極大限制。同時單一機械化裝置也在逐步發(fā)展，但現(xiàn)階段還處于起步階段，還需要進一步的發(fā)展。單一機械化裝置將水面漂浮物收集起來，送回岸邊，再進行人工整理回收，來回之間費人費力，效率也大大降低。針對上述問題，本課題提出了新型水面漂浮物收集裝置，將單一功能向多功能發(fā)展，不僅能收集水面漂浮物，而且能在船上將漂浮物進行濾水、壓縮，即向“收集—濾水—壓縮—運輸”于一體的多功能方向發(fā)展，這樣將極大提高對水面漂浮物收集的效率。

1 裝置的總體設(shè)計

通過對于市面現(xiàn)有裝置的研究，經(jīng)過大家的認真思索，我們最終設(shè)計出來了一種新型水面漂浮物收集的雙船結(jié)構(gòu)。雙船結(jié)構(gòu)，顧名思義，它的整體結(jié)構(gòu)為是一條主和一條副船。主船采用雙體船結(jié)構(gòu)，具有良好的耐波性；航行時靜水阻力性能好；船的推進效率高；船體的總寬度較大，甲板面積大等優(yōu)點。主船從首至尾分別為收集裝置、運輸裝置、壓縮裝置等。副船為一條可以自動卸載的運輸船。裝置的總體圖如圖1。

1.1 收集裝置

收集裝置的目的是為了把水面漂浮物打撈起來。要想高效的收集漂浮物，就要盡可能的增加收集裝置的打撈面積。因此，我們在收集裝置增加了一個旋轉(zhuǎn)滾筒，在旋轉(zhuǎn)滾筒上安裝了六個片齒，其結(jié)構(gòu)如圖1。旋轉(zhuǎn)的功能是通過旋轉(zhuǎn)運動把遠處的漂浮物吸到收集裝置附近，也可以將大量聚集的漂浮物垃圾打散開來，減小船行駛的阻力；而安裝六個片齒的目的是把水面漂浮物打撈到傳送帶上，而且片齒也可以將網(wǎng)狀的漂浮物扯斷，便于打撈。在旋轉(zhuǎn)滾筒表面安裝能濾水的鐵質(zhì)網(wǎng)，避免垃圾進入其內(nèi)部，損壞旋轉(zhuǎn)滾筒。旋轉(zhuǎn)滾筒的材料是由45號鋼，調(diào)制處理，其表面噴有防腐蝕的的漆。將其安裝在鏈傳動的側(cè)板，并靠鏈傳動帶動其旋轉(zhuǎn)。

為了保證效率，收集裝置除了旋轉(zhuǎn)滾筒結(jié)構(gòu)，還有勾臂結(jié)構(gòu)。勾臂結(jié)構(gòu)位于傳送帶上，可以通過尖部的勾臂把漂浮物勾到傳送帶上，而勾船臂結(jié)構(gòu)也可以防止漂浮物的滑落。勾臂越長，越容易撈取漂浮物，但是勾臂越長，行進的阻力和能耗也隨之增加，考慮到收集漂浮物的效率和能耗問題，將勾臂長度設(shè)定為86mm，兩個勾臂結(jié)構(gòu)間的距離設(shè)置為256mm，這樣在保證高效收集的同時，也可以減小能耗的損失。

1.2 運輸裝置

因為收集到的漂浮物含有較多的水分，不便于后期的運輸，所以運輸裝置我們采用了履帶式傳送帶。

履帶式結(jié)構(gòu)便于水分的即時排出，因為含水量的減少，能在一定程度上提高運輸效率。傳送帶最大特點是可以自由變速、遠近傳動、結(jié)構(gòu)簡單、更換方便、經(jīng)濟，因為傳送帶具有這些優(yōu)點，所以我們采用了傳送帶結(jié)構(gòu)。傳送帶又分為很多種，各種帶結(jié)構(gòu)都有自己的優(yōu)點，窄V帶結(jié)構(gòu)具有傳遞功率大，拉伸強度高，質(zhì)量小，傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，有利于漂浮物的運輸。

1.3 壓縮裝置

收集起來的漂浮物所占的空間比較大，為了提高運輸效率，所以在船上就要對漂浮物進行壓縮。壓縮裝置主要是副傳送帶上方安裝傾斜的長滾筒，它與副傳送帶的配合擠壓，會對滸苔進行壓縮處理，從長滾筒和副傳送帶右邊的細縫中排出。要求保證兩者速度相同，轉(zhuǎn)向相反，同時要保證長滾筒足夠光滑，預(yù)防堆積。

1.4 運輸船

運輸船采用一種水面漂浮物自動卸載船。自動卸載船通過駕駛室遠程控制液壓缸，利用液壓缸的自動升降帶動翻斗一端的起落，并巧妙利用翻斗門的自動開合，從而實現(xiàn)自動卸載的目的。

2 創(chuàng)新之處

（1）旋轉(zhuǎn)滾筒的運用，不僅可以增加收集裝置打撈面積，而且可以將漂浮物打撈到傳送到上，而其不斷地旋轉(zhuǎn)，也可以減小水面阻力，利于航行。

（2）用雙體船做主船，可以充分利用雙體船甲板較寬，航行穩(wěn)定的特點；高運輸效率。

（3）各個裝置的多次濾水，減輕了水面漂浮物的質(zhì)量，減緩了對主、副船的腐蝕作用，降低了成本。

3 結(jié)語

根據(jù)現(xiàn)有所學(xué)的機械原理及設(shè)計、液壓傳動、建模軟件（CAD、solidworks等）等知識，設(shè)計了集“收集—濾水—壓縮—運輸”四位一體的新型收集裝置，在傳統(tǒng)運輸船的基礎(chǔ)上，將主體定為雙船結(jié)構(gòu)，運用旋轉(zhuǎn)滾筒作為收集裝置，運用多個傳送帶間配合傳動完成濾水、壓縮功能，運用液壓油缸進行自動卸載，對各個方面進行突破和創(chuàng)新，初步實現(xiàn)收集船的機械化與自動化，在一定程度上提高了水面漂浮物收集的工作效率，進一步發(fā)展了機械化裝置，實現(xiàn)了對水面環(huán)境的維護。

參考文獻：

[1]楊松林，楊大明.小水線面雙體船的性能優(yōu)勢及其應(yīng)用狀況[J].造船技術(shù)，2000.3.endprint

【摘 要】 通過分析國內(nèi)外水面漂浮物收集裝置及其技術(shù)優(yōu)缺點，本課題設(shè)計了一種集“收集—濾水—壓縮—運輸”于一體的新型水面漂浮物收集裝置。該裝置所應(yīng)用的雙體船模型實現(xiàn)了水面漂浮物的高效快速的收集，進而實現(xiàn)水面垃圾清理的機械化與自動化，提高水面漂浮物收集的工作效率與作業(yè)質(zhì)量，同時又起到了對水面環(huán)境的維護保障作用，有著良好的應(yīng)用前景和推廣價值。

【關(guān)鍵詞】 新型 雙船 自動化 效率

通過對目前國內(nèi)外對水面漂浮物的收集裝置的調(diào)查，傳統(tǒng)的收集方式多為人工收集，但人工收集面臨著勞動強度大、工作難度大等條件的極大限制。同時單一機械化裝置也在逐步發(fā)展，但現(xiàn)階段還處于起步階段，還需要進一步的發(fā)展。單一機械化裝置將水面漂浮物收集起來，送回岸邊，再進行人工整理回收，來回之間費人費力，效率也大大降低。針對上述問題，本課題提出了新型水面漂浮物收集裝置，將單一功能向多功能發(fā)展，不僅能收集水面漂浮物，而且能在船上將漂浮物進行濾水、壓縮，即向“收集—濾水—壓縮—運輸”于一體的多功能方向發(fā)展，這樣將極大提高對水面漂浮物收集的效率。

1 裝置的總體設(shè)計

通過對于市面現(xiàn)有裝置的研究，經(jīng)過大家的認真思索，我們最終設(shè)計出來了一種新型水面漂浮物收集的雙船結(jié)構(gòu)。雙船結(jié)構(gòu)，顧名思義，它的整體結(jié)構(gòu)為是一條主和一條副船。主船采用雙體船結(jié)構(gòu)，具有良好的耐波性；航行時靜水阻力性能好；船的推進效率高；船體的總寬度較大，甲板面積大等優(yōu)點。主船從首至尾分別為收集裝置、運輸裝置、壓縮裝置等。副船為一條可以自動卸載的運輸船。裝置的總體圖如圖1。

1.1 收集裝置

收集裝置的目的是為了把水面漂浮物打撈起來。要想高效的收集漂浮物，就要盡可能的增加收集裝置的打撈面積。因此，我們在收集裝置增加了一個旋轉(zhuǎn)滾筒，在旋轉(zhuǎn)滾筒上安裝了六個片齒，其結(jié)構(gòu)如圖1。旋轉(zhuǎn)的功能是通過旋轉(zhuǎn)運動把遠處的漂浮物吸到收集裝置附近，也可以將大量聚集的漂浮物垃圾打散開來，減小船行駛的阻力；而安裝六個片齒的目的是把水面漂浮物打撈到傳送帶上，而且片齒也可以將網(wǎng)狀的漂浮物扯斷，便于打撈。在旋轉(zhuǎn)滾筒表面安裝能濾水的鐵質(zhì)網(wǎng)，避免垃圾進入其內(nèi)部，損壞旋轉(zhuǎn)滾筒。旋轉(zhuǎn)滾筒的材料是由45號鋼，調(diào)制處理，其表面噴有防腐蝕的的漆。將其安裝在鏈傳動的側(cè)板，并靠鏈傳動帶動其旋轉(zhuǎn)。

為了保證效率，收集裝置除了旋轉(zhuǎn)滾筒結(jié)構(gòu)，還有勾臂結(jié)構(gòu)。勾臂結(jié)構(gòu)位于傳送帶上，可以通過尖部的勾臂把漂浮物勾到傳送帶上，而勾船臂結(jié)構(gòu)也可以防止漂浮物的滑落。勾臂越長，越容易撈取漂浮物，但是勾臂越長，行進的阻力和能耗也隨之增加，考慮到收集漂浮物的效率和能耗問題，將勾臂長度設(shè)定為86mm，兩個勾臂結(jié)構(gòu)間的距離設(shè)置為256mm，這樣在保證高效收集的同時，也可以減小能耗的損失。

1.2 運輸裝置

因為收集到的漂浮物含有較多的水分，不便于后期的運輸，所以運輸裝置我們采用了履帶式傳送帶。

履帶式結(jié)構(gòu)便于水分的即時排出，因為含水量的減少，能在一定程度上提高運輸效率。傳送帶最大特點是可以自由變速、遠近傳動、結(jié)構(gòu)簡單、更換方便、經(jīng)濟，因為傳送帶具有這些優(yōu)點，所以我們采用了傳送帶結(jié)構(gòu)。傳送帶又分為很多種，各種帶結(jié)構(gòu)都有自己的優(yōu)點，窄V帶結(jié)構(gòu)具有傳遞功率大，拉伸強度高，質(zhì)量小，傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，有利于漂浮物的運輸。

1.3 壓縮裝置

收集起來的漂浮物所占的空間比較大，為了提高運輸效率，所以在船上就要對漂浮物進行壓縮。壓縮裝置主要是副傳送帶上方安裝傾斜的長滾筒，它與副傳送帶的配合擠壓，會對滸苔進行壓縮處理，從長滾筒和副傳送帶右邊的細縫中排出。要求保證兩者速度相同，轉(zhuǎn)向相反，同時要保證長滾筒足夠光滑，預(yù)防堆積。

1.4 運輸船

運輸船采用一種水面漂浮物自動卸載船。自動卸載船通過駕駛室遠程控制液壓缸，利用液壓缸的自動升降帶動翻斗一端的起落，并巧妙利用翻斗門的自動開合，從而實現(xiàn)自動卸載的目的。

2 創(chuàng)新之處

（1）旋轉(zhuǎn)滾筒的運用，不僅可以增加收集裝置打撈面積，而且可以將漂浮物打撈到傳送到上，而其不斷地旋轉(zhuǎn)，也可以減小水面阻力，利于航行。

（2）用雙體船做主船，可以充分利用雙體船甲板較寬，航行穩(wěn)定的特點；高運輸效率。

（3）各個裝置的多次濾水，減輕了水面漂浮物的質(zhì)量，減緩了對主、副船的腐蝕作用，降低了成本。

3 結(jié)語

根據(jù)現(xiàn)有所學(xué)的機械原理及設(shè)計、液壓傳動、建模軟件（CAD、solidworks等）等知識，設(shè)計了集“收集—濾水—壓縮—運輸”四位一體的新型收集裝置，在傳統(tǒng)運輸船的基礎(chǔ)上，將主體定為雙船結(jié)構(gòu)，運用旋轉(zhuǎn)滾筒作為收集裝置，運用多個傳送帶間配合傳動完成濾水、壓縮功能，運用液壓油缸進行自動卸載，對各個方面進行突破和創(chuàng)新，初步實現(xiàn)收集船的機械化與自動化，在一定程度上提高了水面漂浮物收集的工作效率，進一步發(fā)展了機械化裝置，實現(xiàn)了對水面環(huán)境的維護。

參考文獻：

[1]楊松林，楊大明.小水線面雙體船的性能優(yōu)勢及其應(yīng)用狀況[J].造船技術(shù)，2000.3.endprint