尹艺臻 张劲 李麒麟 张元立

研究背景

目前，国内外对水面悬浮垃圾的清理收集主要通过人力捕捞方式和机动船收集方式，对悬崖岸边附近水域、小水面水域、浅水面水域和机动船无法到达的重要水域（如取水口水域、趸船回水水域、桥墩回水水域等），以及无法依靠人力捕捞方式实现清理收集的特殊水域的水面悬浮垃圾的清理收集，还未找到根本上的解决办法。针对这一情况，我设计了水面悬浮垃圾收集装置，实现水面悬浮垃圾顺着有序水流自动进入收集装置，能很方便地进行垃圾清理收集。

系统及结构设计

系统组成

水面悬浮垃圾收集装置由驱动及转向系统、有序水流生成系统、浮力系统、集渣和储渣系统、电源系统5部分组成。

驱动及转向系统 由集渣仓两侧的防水电机在同步控制器精确控制下驱动高效叶轮实现水面悬浮垃圾收集装置的直线前进、后退和转向。两侧防水电机M1和M2由同步驱动控制器控制，使M1、M2驱动的叶轮转速同步，可以实现收集装置的直线前进或后退；使M1、M2驱动的叶轮转速不同，则可以实现收集装置的转向。

有序水流生成系统 根据流体运动的基本方程，设计采用充电式水泵，通过水泵的抽水、排水工作，在表层水流生成“集渣斗—储渣仓—排水口”完整通畅的有序水流，从而实现水面悬浮垃圾顺着有序水流方向进入集渣斗，然后到储渣仓进行有效的过滤收集。有序水流的生成极大方便了特殊重要水域、悬崖岸边附近水域、小水面水域、浅水面水域的水面悬浮垃圾清理收集，从根本上解决了机动船和人力捕捞无法进入这些水域进行垃圾收集这一技术难题。……