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小船變身“水面垃圾收集師”

2021-07-07 02:20湖南省吉首市乾元小學黃梓傲
發(fā)明與創(chuàng)新 2021年27期
關鍵詞:葉輪水管船體

◎湖南省吉首市乾元小學 黃梓傲

一、發(fā)明背景

一些水域水面上漂浮著的垃圾以白色垃圾居多,主要是礦泉水瓶、飲料瓶、食品袋等。清除這些垃圾非常困難,因為要下水或者劃船去撿拾,而一些水塘、公園內的養(yǎng)魚池等不適合劃船,這樣導致水面垃圾越積越多,污染水體。因此,我發(fā)明了一種可以在水面上航行、搖控收集垃圾的水面垃圾收集船,使水面垃圾撿拾工作變得方便、輕松。

二、設計思路

設計能搖控的小船,這樣無需下水,在岸邊就能遙控操作——撿拾、收集水面上的垃圾。

在遙控船的前部左右各安裝一個減速馬達,減速馬達帶動葉輪,葉輪不停運轉。當船的前面有垃圾時,葉輪會將垃圾卷入船中間儲存垃圾的地方,不斷收集水面上的各種垃圾。

三、研究過程

(一)準備材料

準備好直徑10厘米的塑料水管、船模馬達、電路、船模搖控器、塑料板、減速馬達、強力膠和釘子等。

塑料水管

(二)第一次試驗研究

1.制作作品

先把水管鋸成30厘米長,再把水管兩端封住,并用膠水密封,然后把兩根水管并排放置,把它們連接起來制成一艘船。在船的后部安裝兩塊長8厘米、寬3厘米的薄鐵片,薄鐵片能上下調節(jié),在薄鐵片上安裝馬達和螺旋槳,同時裝上控制馬達的電路系統(tǒng)。接著,在船的前部左右各安裝一個減速馬達,并在減速馬達上裝上垃圾收集臂,臂長18厘米。最后在減速馬達上安裝電池和開關等。

2.作品測試

經過測試,我發(fā)現垃圾收集船笨重,在水面上行駛緩慢,轉彎也非常遲鈍,無法輕巧靈活地進行垃圾收集工作,達不到預想的設計目標,主要原因有以下3點:

(1)垃圾收集船的船體使用的水管是PU管,管壁較厚,導致船體很重,船體被放入水中后吃水很深。螺旋槳的馬力不夠。

(2)垃圾收集臂是平直的,旋轉時,前面的垃圾收集臂在水面上懸空,而在轉運垃圾時,無法很好地把垃圾收集到船上。

(3)垃圾收集臂同方向旋轉,所以在收集垃圾時,一個垃圾收集臂會從前面推開垃圾,無法把垃圾收集到船上,只有一個垃圾收集臂能起到收集作用。

(三)第二次試驗研究

1.制作作品

針對第一次測試作品時出現的問題,我和老師商量后,在設計制作及使用的材料等方面都進行了改進。

(1)改進垃圾收集船

用長方形塑料盤子制作船體。盤子質量較輕,用它們制成的船體能輕巧靈活地在水面行駛。而且,盤子后部空間較大,方便裝載垃圾。

將垃圾收集船的前端設計成約30°的傾斜面,垃圾收集船下水后,傾斜面的前部沒入水中。

(2)改進垃圾收集臂

垃圾收集臂呈約30°傾斜旋轉,這樣垃圾收集臂可以不斷地把垃圾從水面上撈起來并帶入船體。

(3)旋轉方向的更改

更改一個垃圾收集臂的電路正負極,從而使一個垃圾收集臂按順時針方向旋轉,一個垃圾收集臂按逆時針方向旋轉,這樣兩個垃圾收集臂工作時都是向內旋轉的,從而使垃圾收集船能夠輕松地把垃圾收集起來。

切割材料

安裝動力部分

安裝垃圾收集臂

遙控調試

2.作品測試

經過多次測試和調整,作品終于達到了最初的設想。

垃圾收集船在水面上行駛靈活,垃圾收集臂借助斜面把水面上的垃圾帶入船體,完成水池、水塘、河流等水域水面的垃圾收集工作。

垃圾收集船可以很好地收集水面上的礦泉水瓶、飲料瓶、食品袋等白色垃圾,但由于這種收集船比較小,對于水面上的較大的垃圾還不能很好地收集。

垃圾收集船正在收集垃圾

四、作品創(chuàng)新點

把搖控船上的部件用到水面垃圾收集船上,這種船可以靈活地遙控水面垃圾收集,人們再也不用下水去撿拾水面垃圾,減少水域環(huán)境污染。

一個垃圾收集臂按順時針方向旋轉,另一個垃圾收集臂按逆時針方向旋轉,使垃圾收集工作變得方便輕松。減速馬達帶動葉輪,使葉輪旋轉速度平穩(wěn)。

水面垃圾收集船實物說明圖

老師推薦:

這件創(chuàng)新作品設計科學合理,能解決生活中的水面垃圾難以撿拾的問題,對環(huán)境保護有積極意義。

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