基于太阳能的水面垃圾智能清洁船

问题提出

假期，我们去海边赶海，发现海里垃圾好多，有些扫兴又有些担忧。后来，我们去观察湖泊，发现情况也差不多。

大连是一座美丽的海滨城市，既是旅游的好去处，也是经济文化发展的重地，所以保护环境可是重中之重。我们于是就想，能不能设计一款利用太阳做动力、行动灵活的水面垃圾智能清洁船呢？

研究过程

我们这个作品的整个设计过程可以分为3个阶段。

第一个阶段的目标是确定船体结构，以便实现作品在湖泊与海洋稳定航行。我们第一代作品是一艘木船，因为木船质量太大，航行距离短，无法顺利完成清洁任务，所以我们想到了3D打印。相对木船，3D打印材料轻，做出的船体质量小，航行的距离也更远，并且容易调整方向。

经过讨论和查阅资料，我们最终决定采用双体船的结构。双体船兴波阻力小，水上面积大，船底中间的空当可以作为小型垃圾的通道，而且在相同受风情况下有更好的稳定性。

第二个阶段的目标是确定供能方式。考虑到环保要求，我们计划采用清洁的能源，清理垃圾的同时做到长续航、污染小。我们考虑了多种能源形式，如风能、太阳能、水能，以及天然气等，但经过试验与安全性考量，最终我们选定了太阳能作为主要能源方式。

经过测试，我们发现，在天气情况不好时，只装配太阳能电池板的船只航行能力受到限制，必须有备用能源。在老师的建议下，我们将蓄电池作为备用能源。天气较好、光照充足时，太阳能会为船只提供动力，并为蓄电池充电；光照不足时，蓄电池会提供动力。将太阳能转化为电能，电能转换成动能，这样就能在降低能源消耗的同时，保证船只连续工作。

第三个阶段的目标是研究垃圾清理装置。水面上并不是风平浪静的，并且垃圾的形式多种多样，常见的包括生活垃圾、植被垃圾和工业垃圾。如何最大限度地收集、清理垃圾呢？我们想到了在船尾设置一张拖网，打捞垃圾。一开始，我们选择了方便购买的小型捕鱼网，并在下面安装泡沫增加浮力，但经过测试发现，拖网一旦拖住较重的垃圾就会沉下去。我们带着问题请教老师，老师指导我们查阅了大量资料，了解到一种塑料养殖网，硬度较高。我们找到塑料养殖网进行测试，发现符合设计要求，我们又把网下的泡沫更换成PVC管，这样就能够让拖网浮力更大，在拖住较重的垃圾时也不会下沉。

就这样，我们完成了清洁船的总体设计，之后又丰富很多细节，比如对拖网的位置进行调整、安装蓝牙以便更灵活地遥控船只、调整太阳能电池板的位置等。经过这一番完善，一款能源清洁、灵活度高的水面垃圾智能清洁船就此诞生，我们两个兴奋极了。

（本作品荣获第七届中国上海国际发明创新展览会金奖。作者：辽宁省大连市甘井子区金家街第二小学学生：指导教师：李静波、贾阳）