水面垃圾自动清理机毕业论文 - 图文 (2)

水面垃圾自动清理机毕业论文

图1-2 人工打捞水面垃圾

1.2毕业设计研究现状及特点分析

水面垃圾自动清扫机（一般是清漂船）是将水上漂浮的垃圾（主要是树枝、农作物秸秆、白色塑料、生活垃圾和水生植物、少量动物尸体等）从水面打捞后，直接装运或者经压缩后装运到垃圾处理厂进行处理。

日本“みずき”号是一艘专事回收海面或江面浮游垃圾和漏出油的环保型船，从双船体中央开口部放下垃圾回收集装箱，操船时把垃圾引入双体间，以此回收海面浮游垃圾。为提高垃圾回收宰，船型采用非对称双体型。船舶首尾两舷都设有压载舱，船体结构纵肋骨方式．船尾还载有垃圾回收补助用调查艇。该船总长30.3m，垂线间长28m，型宽11.6m，深3.8m，满载吃水2.1m， 153GT，最高航速14.65kn，续航力500n·m。可载员5～10名。有2只垃圾回收集装箱，No.1箱35m3，No.2箱15m3。主机为二台直接喷射式900四冲程V型水冷柴油发电机，MTUl2V183TE93型，连续最大输出功率 2290rpm时为735kW。

加拿大的PELICAN公司研制的A系列1010型清扫船采用单体船型，具有清扫水面垃圾、油污水处理、曝气、消防4方面功能。主要的作业机具包括翻斗、垃圾箱、油水分离设备、油箱、喷气曝气装置、消防水枪。

意大利的BALENO公司的清扫船主要用于海边保洁作业，具有清除水面垃圾和油

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物污水处理两种功能。主要作业机具包括导流装置、传送带、垃圾箱、油箱、感应泵。该船最大的特点是传送带采用了一种多孔的聚氨酯材料；这种材料允许海水透过，能吸收轻质的油污水，同时不让重质油污水穿过。在传送带的水下部位安装了一个感应泵，起抽吸导流作用。

上海市废弃物处置公司研制的水面漂浮物打捞船，以实现导流、打捞、压缩、储存、转运连续作业为目的，采用双体船型, 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，且可以实现较长时间的连续作业，减少了运转过程的损耗。独立作业能力强，单船作业便可完成从打捞到转运的全部工作。从打捞到转运全部实现机械化作业，大大提高了工作效率，并减轻了工人的劳动强度。适用于各种复杂水域环境作业。特别适合大面积水生植物污染治理,作业装置主要由喷水导流、固液分离器、螺杆压榨机组成的拦截打捞装置具有作业效率高、作业适应性强。采用机械式固液分离装置打捞水葫芦大大地减轻了工人的劳动强度。

1.3本课题的研究目的及意义

随着社会物质文明的高度进步，人们的生活都有了质的飞跃，特别是工业革命以来，由于人们过于重视工业和经济的发展，往往忽视了对环境的保护，这就使得近几年来世界环境日益恶劣，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。各种废物会通过不同的渠道进人江河,导致河面的漂浮物越来越多。由于潮起潮落的原因,河面的弃置物或水草也会流人其它的水面、港湾。它们的集结造成水面污染,影响市容卫生,甚至阻碍航道。

水面垃圾自动清扫机针对水面环境污染的问题，致力于中小型湖泊河流等水域的固体垃圾清理，如塑料袋、饮料瓶，树枝树叶以及其它易清理的水面垃圾。实现水面垃圾清理的机械化与自动化，整个打捞过程无需人工参与，安全性非常好，效率大约是人工打捞的几百倍，水面越大、风浪越大效果越显著。

本次课题最主要的目的和意义还是在于对相关水域的环境的治理与维护，水面环境的改善对于水质，乃至人类生存环境都有重大意义。希望本次课题的研究与推广，能在有效改善水面环境的过程中发挥作用，共同维护我们美丽的地球。

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第二章 船体的设计

2.1船体的结构设计

首先，船体结构设计的基本思想应该明确。1）船体的设计是在结构功能、构件重量、占有空间和制造工艺等几个相互矛盾的需求中寻找一个平衡的解决方案；2）总体的结构设计解决方案也非唯一的；3)在所有的考虑因素中，安全性对结构设计是最重要的[1]。

其次，对于船体结构设计中的一些问题加以分析与解决。1）船体结构设计应尽可能满足所要求功能的合理需求；2）有些船体结构上的问题，其可行的解决方案需要遵从其他专业的设计，应积极合理配合。

根据对所搜集资料的整理和分析，最终设计出来的水面垃圾自动清扫船的整体结构如图2-1所示：

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图2-1 船体结构

图2-1为三维软件UG画出来的船体结构。船体是指整个船的主体部分，不包括任何设备、装置、系统等的船身结构物及上甲板以上的围蔽建筑。船体的结构、形状以及各部分尺寸的大小在整个船的设计计算和整个系统的设计中都起着至关重要的作用。

鉴于船上各部分零部件的安装和焊接都是在原始的船体的基础上完成的，故船体的结构设计要综合考虑多方面的因素。比如：1）船体的总体结构方面，包括单船体结构、双船体结构，以及多船体结构；2）船体的形状方面，由于风向与水流会对船体的行驶造成阻碍，故适当的流线型以及斜角在设计都必不可少；3)船体结构各部分的尺寸的设计是否合理；4)船体的材料方面（力学性能），包括制造船体所用的材料的强度、硬度、塑性与韧性是否符合要求，耐疲劳性能、耐腐蚀性能以及材料的焊接性等工艺性能能否满足需求；5）船的重量以及吃水深度是否符合需求；6）船上各零部件的安装以及相互配能否满足要求，比如焊接方式、配合方式等等；7）船的动力来源及其传输结构，等等。

在设计该水面垃圾自动打捞船的时候，我的基础理念就是实用性强。在不影响该船正常运行的基础上，简化其结构，美化外观，安全性高，易推广。

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整体方案确定后画出的船体结构二维图[2]如图2-2，图2-3所示。

1）船体采用左右船体对称，中空布置的双船体结构，再在两船体之间用杆件焊接起来，以起到连接加固的作用，该结构既减轻了船体重量，而且降低了船在行驶中的阻力；2）左右船体的外壁采用的是5mm厚的薄钢板，且船的两侧外壁有15°的倾角，因此可构成上宽下窄的船体结构，有利于减小水流阻力，此外，船的左右船体前端也要做成弧形以减小其水流阻力；3）为了便于垃圾的集中和收集，船的左右船体内侧的前端做成夹角为40°的V形结构，以便于水面垃圾更容易输送到传输带上。

如图2-2所示，除了双船体结构外，考虑到传输装置的安装与配对，还应有的结构时：1）左右船体内侧的前沿设有两块支撑板，支撑架上留有螺纹孔，其目的是通过螺栓连接来固定轴承座，以起到支撑大链轮轴的作用；2）左右船体内侧的中间设有2个留有螺纹孔的凸台，目的是用来固定轴承座，以起到支撑小链轮轴的作用；3）左右船体前面设有4块留有螺纹孔的支撑板，用于旋转传输装置的安装与固定；4）右船体内部设有一个U形支撑块，用于支撑固定电机，因为电机的输出轴和小链轮轴是通过联轴器连在一起的，采用U型块结构相对简单。此外，考虑到支撑板自身以及承受的重力，为防止其弯曲变形，在支撑板下方和船体内侧间焊接一块肋板，以起到辅助支撑的作用。

为了便于收集以及各功能区互不干扰，在船的左右船体内均有隔板。右船体设有一块隔板，其作用是将垃圾存储箱和电机装置隔开；左船体设有3块隔板，形成4个独立的空间，后面的区域属于人的坐立区域，前面的3块区域分别是：前后2块为杂物区，中间为垃圾存储箱，这样的设置有效的把人的区域和垃圾的区域分开，同时利于空间的最大利用。

如图2-3所示，考虑到动力装置的安装与固定，在船尾上部设有支架，主要是用来安装船用推进器，支架上开出2个圆形小孔，目的是保证船用推进器固定的可靠性。

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