基于太陽(yáng)能的水面垃圾智能清潔船

問(wèn)題提出

假期，我們?nèi)ズ＿呞s海，發(fā)現(xiàn)海里垃圾好多，有些掃興又有些擔(dān)憂(yōu)。后來(lái)，我們?nèi)ビ^察湖泊，發(fā)現(xiàn)情況也差不多。

大連是一座美麗的海濱城市，既是旅游的好去處，也是經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展的重地，所以保護(hù)環(huán)境可是重中之重。我們于是就想，能不能設(shè)計(jì)一款利用太陽(yáng)做動(dòng)力、行動(dòng)靈活的水面垃圾智能清潔船呢？

研究過(guò)程

我們這個(gè)作品的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程可以分為3個(gè)階段。

第一個(gè)階段的目標(biāo)是確定船體結(jié)構(gòu)，以便實(shí)現(xiàn)作品在湖泊與海洋穩(wěn)定航行。我們第一代作品是一艘木船，因?yàn)槟敬|(zhì)量太大，航行距離短，無(wú)法順利完成清潔任務(wù)，所以我們想到了3D打印。相對(duì)木船，3D打印材料輕，做出的船體質(zhì)量小，航行的距離也更遠(yuǎn)，并且容易調(diào)整方向。

經(jīng)過(guò)討論和查閱資料，我們最終決定采用雙體船的結(jié)構(gòu)。雙體船興波阻力小，水上面積大，船底中間的空當(dāng)可以作為小型垃圾的通道，而且在相同受風(fēng)情況下有更好的穩(wěn)定性。

第二個(gè)階段的目標(biāo)是確定供能方式?？紤]到環(huán)保要求，我們計(jì)劃采用清潔的能源，清理垃圾的同時(shí)做到長(zhǎng)續(xù)航、污染小。我們考慮了多種能源形式，如風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能，以及天然氣等，但經(jīng)過(guò)試驗(yàn)與安全性考量，最終我們選定了太陽(yáng)能作為主要能源方式。

經(jīng)過(guò)測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)，在天氣情況不好時(shí)，只裝配太陽(yáng)能電池板的船只航行能力受到限制，必須有備用能源。在老師的建議下，我們將蓄電池作為備用能源。天氣較好、光照充足時(shí)，太陽(yáng)能會(huì)為船只提供動(dòng)力，并為蓄電池充電；光照不足時(shí)，蓄電池會(huì)提供動(dòng)力。將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，這樣就能在降低能源消耗的同時(shí)，保證船只連續(xù)工作。

第三個(gè)階段的目標(biāo)是研究垃圾清理裝置。水面上并不是風(fēng)平浪靜的，并且垃圾的形式多種多樣，常見(jiàn)的包括生活垃圾、植被垃圾和工業(yè)垃圾。如何最大限度地收集、清理垃圾呢？我們想到了在船尾設(shè)置一張拖網(wǎng)，打撈垃圾。一開(kāi)始，我們選擇了方便購(gòu)買(mǎi)的小型捕魚(yú)網(wǎng)，并在下面安裝泡沫增加浮力，但經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，拖網(wǎng)一旦拖住較重的垃圾就會(huì)沉下去。我們帶著問(wèn)題請(qǐng)教老師，老師指導(dǎo)我們查閱了大量資料，了解到一種塑料養(yǎng)殖網(wǎng)，硬度較高。我們找到塑料養(yǎng)殖網(wǎng)進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)符合設(shè)計(jì)要求，我們又把網(wǎng)下的泡沫更換成PVC管，這樣就能夠讓拖網(wǎng)浮力更大，在拖住較重的垃圾時(shí)也不會(huì)下沉。

就這樣，我們完成了清潔船的總體設(shè)計(jì)，之后又豐富很多細(xì)節(jié)，比如對(duì)拖網(wǎng)的位置進(jìn)行調(diào)整、安裝藍(lán)牙以便更靈活地遙控船只、調(diào)整太陽(yáng)能電池板的位置等。經(jīng)過(guò)這一番完善，一款能源清潔、靈活度高的水面垃圾智能清潔船就此誕生，我們兩個(gè)興奮極了。

（本作品榮獲第七屆中國(guó)上海國(guó)際發(fā)明創(chuàng)新展覽會(huì)金獎(jiǎng)。作者：遼寧省大連市甘井子區(qū)金家街第二小學(xué)學(xué)生：指導(dǎo)教師：李靜波、賈陽(yáng)）