◎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(xiàn)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(xiàn)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。