节能环保型水面垃圾清理船的设计与实现

节能环保型水面垃圾清理船的设计与实现

王法鑫，倪云林，骆文彬

（浙江海洋大学港航与交通运输工程学院，浙江舟山316022）

摘要：为清理城市河道、水库、景观湖等各种限制性水域内的漂浮垃圾，设计并制造了一款绿色环保型水面垃圾清理船。船体为链式结构包裹箱式结构，动力推进系统采用喷水泵，能源供应系统采用24V锂电池，并引进了机械、微型控制电路和无线遥控的机电一体化技术进行绿色智能控制，应用G-SLAM技术，可实现路径规划和实时避障。船体轻便灵活、节能环保、节约人力资源，避免了传统的螺旋桨系统易被水草缠绕的缺点，且装置制作、运行和保养成本低廉，能在较少投入的情况下带来较大的经济效益，具有良好的应用前景。

关键词：链斗式挖泥船；垃圾收集；喷水泵；机电一体化；高效节能；无线遥控

中图分类号:TH132文献标志码:A文章编号：1002-2333（2019）09-0025-03 Design and implementation of environment-friendly Water-surface Litter Clean-up Ship

Wang Faxin,Ni Yunlin,Luo Wenbin

(School of port and transportation engineering,Zhejiang Ocean University,Zhoushan316022)

Abstract:In order to clean up floating garbage in restricted waters such as urban rivers,reservoirs and landscape lakes,a green surface garbage cleaner was designed and implemented.The hull is a chain-type wrapped box structure.The power propulsion system uses a water jet pump,the energy supply system uses a24V lithium battery,and the mechanical,micro-control circuit and wireless remote control technology are introduced for green intelligent control.The application of G-SLAM technology can realize path planning and real-time obstacle avoidance.The hull is portable,flexible,energy-saving and environmental protection,saving human resources,avoiding the shortcomings of traditional propeller system which is easy to be wrapped by water and grass,and the cost of making,running and maintaining the device is low,which can bring greater economic benefits with less investment,and has a good application prospect. Keywords:bucket dredger；garbage gathering；water jet pump；electromechanical integration；High efficient energy saving；wireless remote control

0引言

塑料袋、塑料瓶、泡沫浮体等是城市河道、景观水池、饮用水库的主要漂浮垃圾。高效、彻底地清理水面垃圾是环保工作的基本任务。目前国内水面垃圾清理的方式主要有两种：一是依靠人工清理的方式，即采用半舱式或甲板机动驳船，由环卫工人手持网兜站在甲板上直接把垃圾捞上来，这种传统的打捞方法劳动强度大、工作环境恶劣，人身安全没有保证，清理垃圾效率低，且一般的机械化打捞设备作业面小，不能到达滩涂、狭窄河边工作，无法彻底清除垃圾[1-2]；二是使用燃油驱动和人工驾驶的机械装置，例如，天津新港船厂建造的水上清扫船“方通号”，可以实现自动清扫、收集、储存水面垃圾等功能，上海市废弃物处置公司研制的水面漂浮物打捞船，采用双船体设计，打捞装置采用传送带形式，克服了以往人工打捞及抓斗间隙打捞的缺点，打捞速度快，劳动强度低[3]。

综上所述，虽然国内外已经开发出比较先进的水面垃圾清理装置，但是体积较大，结构复杂且难以携带，不利于面积较小或形状复杂多变的城市河道、景观水池、饮用水库的垃圾清理，而且这些装置绝大多数使用燃油驱动，对清理水域会造成二次污染。因此，研发一套绿色、高效、便携、智能的水面垃圾清理装置是十分必要的。

1工作原理

节能环保型水面垃圾清理船的主体主要采用了如下4种技术：1)构造新型链斗包裹式船体布置机构，解决传统的双体船结构收集量少或局部链斗式船体庞大的缺陷；2)将机械、微型控制电路和无线遥控结合的机电一体化技术；3)吊装式垃圾储存舱实现垃圾的自动收集储存，降低后期垃圾转运的人工劳动强度，采用绿色能源系统，确保运行高效、零排放；4)采用喷水泵推进系统，能够保证船体复杂水域的作业高效性，降低后期运行保养费用。

图1为用SolidWorks软件制作的装置透视图，其主体结构由储存舱、

部分组成。

装置的工作

原理为：船体在双

喷水泵推进水流

实现前行、转弯等

动作，船体前面板

倾斜60°，减小前

进阻力，随后垃圾

收集斗在履带的带动下自水面以下向上运动，从而捞起聚拢于船首的垃圾，随后收集斗经快速出水提升，将斗中

基金项目：2018年浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗

人才计划（2018R411018）

图1装置的透视图

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网址：电邮：hrbengineer@2019年第9期