1.背景
1.1海洋垃圾的分布及其影响
统计资料表明,人类活动产生的海洋垃圾数量惊人。海洋垃圾是在全球海洋中遍布最广、最困扰世界各国的海洋环境污染问题之一，也是受到公众高度关生的环境问题之一。海洋生物的死亡最终导致海洋生态系统被打乱。
海洋垃圾不仅会带视觉污染，还会威胁到海洋生物的生存、威胁航行安全。专家们认为，海洋垃圾正在吞噬着人类和其他生物赖以为生的海洋。如再不采取措施，海洋将无法负荷，人类和其他生物都将无法生存，收集海洋垃圾迫在眉睫。
1.2现有收集装置分析
清理海洋塑料垃圾的方法可按照区域分为海岸、海滩收集法和海上船舶收集法。其中海岸、海滩收集法要比海上船舶收集法简单许多，因为垃圾一旦进入海洋便会具备持续性强和扩散范围广两个特点，这两个特点加大了海上船舶收集垃圾的难度。同时，海上收集垃圾时对船只的技术要求也很高。船只要能形成高速水流通道，同时还要具备翻斗设备和可升降聚集箱，这样才能将漂浮在海上的塑料垃圾聚集起来。
2.本作品设计的意义
由于海洋垃圾数量太大，目前现有的海洋垃圾收集装置均难以实现高效率大范围收集。因此，为了解决现目前所存在的问题，我们设计新型高效海洋垃圾收集船，它能实现大部分海面垃圾的收集，不受地域限制，对船体要求不高。这种船舶的设计，对解决迫在眉睫的海洋垃圾收集问题具有重大意义。
3.新型高效垃圾收集船舶的结构设计
3.1整体结构设计
新型高效垃圾收集船舶主要包括船体本身、垃圾收集装置、垃圾存储舱、提升推送装置以及动力装置等部分。动力装置主要为船舶正常航行及垃圾收集以及垃圾回收提供动力。动力装置布局在船尾机舱，通过传动轴传动给螺旋桨来提供驱动。
3.2垃圾收集装置的结构设计
垃圾收集装置由垃圾桶、有轨道梁等组成。垃圾桶由具有一定直径小孔的钢板筛子制成，可实现垃圾桶出水过后一定时间内将垃圾桶内的水排掉又不会漏掉垃圾，垃圾桶外形呈流线型贴合在船体舷侧 ，以减少船舶航行阻力，提高效率。垃圾桶前侧开有一定面积的收集口，在收集时垃圾桶与水面成一定向上倾斜角度，防止收集过程中垃圾丢失。
3.3垃圾储存仓的结构设计
垃圾存储舱主要由箱体、压缩装置组成。垃圾存储的箱体放置在船体的中间与船体形成一体，垃圾收集装置设有一个高度传感器，当垃圾高度超出该高度可以利用压缩装置将垃圾压缩提高收集容量。
3.4提升推送装置的结构设计
提升推送装置主要由门吊、有轨道梁、链条传动系统、滑块、转动电机组成，门吊的两个支腿架于舷侧，主梁横跨船宽，主梁中间还加有一竖梁，可以将垃圾桶前倾一定角度将垃圾倾倒入垃圾收集舱。主梁高出甲板高度4米左右。门吊内外侧（靠近船体侧为内测）均设置安装链条的卡槽，外侧卡槽较窄安装有齿条；滑块外侧与垃圾桶相连，内侧中心装有齿轮分别与门吊外侧齿条以及内侧链条啮合。在门吊各转角处均设有齿轮，电机带动齿轮转动从而使链条带动垃圾桶上升，从而实现提升传送功能。
3.5动力装置的结构设计
动力装置主要包括动力源、减速器、传动轴、螺旋桨等。动力源、减速器传动轴布置于船身本体内。传动轴与螺旋桨相连接，通过动力源提供动力，带动螺旋桨推动船舶航行，同时可以通过减速箱改变螺旋桨的转向使船舶任意方向航行。(如有内河船舶可设计成双轴系动力以减少回旋半径)，同时也为垃圾收集装置提供动力来源。
4.结语
该新型垃圾收集船舶容量大，灵活性强、收集效率高、能不局限于定点收集垃圾，可以广泛应用于海洋垃圾收集、湖泊垃圾收集。本船对船舶本身无太大特殊要求，可由其他船舶改装，对于废旧船舶的二次利用有一定意义，还可以与治安巡逻、水文勘测、渔政执勤、打捞救疗、海岸科考、野生动物保护、交通运输、等公共事业结合；应用前景十分广泛。综合国内外研究现状可以发现，国内外许多学者在海洋垃圾收集方面做了一定的工作，并取得了一定的成果，但关于垃圾收集船舶行驶理论方面的研究还存在着较多的空白，关于该种船舶的设计理论有待进一步深入探讨。目前文献中关于垃圾收集计算收集很少，所存在的理论公式也是基于一定的假设，与实际相差很大。所以在后续的工作中，还需要在实验中进行探讨。
参考文献
[1]赵肖,綦世斌,廖岩,陈清华,黄道建.我国海滩垃圾污染现状及控制对策[J].环境科学研究,2016,29(10):1560-1566.
[2]毛达.海洋垃圾污染及其治理的历史演变[J].云南师范大学学报(哲学社会科学版),2010,42(06):56-66.
[3]国峰,李志恩,秦玉涛,范海梅.上海市海洋垃圾分布、组成与来源分析[J].海洋开发与管理,2014,31(09):110-113.
[4]海洋垃圾桶Seabin[J].装饰,2016(09):10.
[5]张雷.对垃圾船垃圾收集方式的探讨[J].珠江水运,2000(11):42-43.
[6]李光斌.一种高效的水面水底废弃物收集船[J].发明与革新,2001(12):17.
[7]邱成果.大峡水电厂库区水面垃圾清理船的设计[J].船海工程,2003(04):12-13.
[8]须雷.现代起重机的特征和发展趋向[J].起重运输机械,1997(10):3-7.
[9]董杰.门式起重机结构动态仿真与动力学分析[D].西南交通大学,2015.
[10]张晓丽,李德建,张雄,鄂立军,车明岩.门式起重机静动力特性分析[J].重庆工学院学报,2006(05):29-32.
