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海洋卫士-多功能海洋垃圾处理器

设计说明书

摘要：海洋覆盖地球表面的70%，它产生了人类呼吸的50%的氧气；海洋作为地球最大的生

物圈，为数十亿人提供蛋白质；数百万人以海洋为生，海洋渔业为全球提供了5700万个工

作岗位；同时它吸收了地球25%的二氧化碳排放，是人类面对全球变暖挑战最大的盟友之

一。然而，长久以来，人类却没有友善地对待海洋这位朋友。放眼全球，不计其数的陆源排

污口，时刻向海洋排放各种垃圾，2021年7月，国家海洋局通报了2020年中国近海海域的

海洋垃圾情况。从监测的情况看，我国近海海域的海面漂浮垃圾主要是塑料袋、塑料瓶和聚

苯乙烯泡沫碎片等，海洋垃圾对人类、自然界生物及环境的危害是多方面的，其中最直观的

的影响是造成视觉污染，影响海滨景观。此外，海洋垃圾会遮蔽阳光进而阻碍光合作用的进

行，造成水体缺氧和水质恶化，导致鱼类及其他水中生物大量死亡。因此，解决海洋垃圾污

染问题，加强海洋垃圾的回收利用具有重要的现实意义。对于海洋垃圾最常见是人工捕捞以

及借助大型的捕捞船捡拾。但这两种手段都存在不同程度的局限性，不仅耗费大量的人力物

力，而且对工作环境要求较高。特别是，在恶劣天气下人工打捞可能直接危及生命安全。而

现有的海洋垃圾收集装置还是存在一些瓶颈，例如，常用的海洋垃圾桶利用桶身内外壁的升

降产生吸力达到了收集垃圾的效果，然而缺乏合理垃圾分类功能，这对于垃圾进一步回收利

用增加人力成本，此外需要在海上布置许多数量才能实现垃圾收集目的，这大大增加了收集

成本。针对这一情况，我们小组依据机械基础相关知识，巧妙的运用机构创新，设计出一款

移动式多功能海洋垃圾处理器。

本装置设计的目的在于为海洋生态修复提供一种便于治理的装置，弥补当前海洋垃圾收

集器的不足，最大限度的利用机器为人类解决海洋垃圾污染问题，此装置结构合理，机构巧

妙。

关键词：移动式、海洋垃圾、收集处理、生态修复。

1、研制背景及意义

海洋垃圾是指在海洋和海岸环境中被丢弃的人为来源的固体物质，包括人们故意弃置于

海里和海岸的已使用过的物件；由河流、污水、暴风雨或大风直接携带入海的被故意丢弃的

物件；恶劣天气条件下意外遗失的渔具、货物等。其中海面漂浮垃圾是海洋垃圾最主要的组

成部分，对于生态环境的的污染也是最直观的，过多的海洋漂浮垃圾会遮蔽阳光进而阻碍光

合作用的进行，造成水体缺氧和水质恶化，导致鱼类及其他水中生物大量死亡。此外，海洋

垃圾还是多种污染物的载体，通过生物链危害人类，如垃圾中的重金属和有毒化学物质可通

过食物链在人体内富集，危害人类健康。因此，解决海洋垃圾的污染，加强海洋垃圾的回收

利用对于人类自身与海洋环境的治理具有重要的现实意义。目前，海洋上漂浮的垃圾中塑料

类垃圾数量最多，占84.1%，其次为木制品类，占11.4%。塑料类垃圾主要为泡沫、塑料瓶

和塑料袋等。

目前国内外已经出现了许多海洋塑料垃圾的打捞和拦截方法，包括：人工打捞、漂浮垃

圾收集船、海洋垃圾桶和其他被动收集装置等。这些手段都存在不同程度的局限性。捕捞船

捕捞垃圾效率高，但不适用于近海，成本较为高昂，对捕捞人员的要求较高，使用过程中还

会对海洋造成二次污染，海洋垃圾桶位置固定且投放数量大，成本昂贵。因此，开发出一种

新的方便快捷的近海垃圾捕捞方式成为亟待解决的问题，对于当前海洋垃圾处理进行市场调

研，结果如图1所示，可以看到开发一种移动式多功能海洋垃圾处理器，可以有效的降低了

治理近海垃圾的成本，具有很高的可行性和实用性，因此具有较好的推广价值。

图1当前海洋垃圾处理行业的市场调研结果

2、总体设计方案

针对当前海洋垃圾处理装置存在的许多不足与缺陷，提出一种移动式多功能海洋垃圾处

理器，具体设计框架如图2所示。本项目研究的是一款收集、分类处理的多功能海洋垃圾处

理装置。通过使用太阳能板及风力发电装置，保证海上垃圾收集的能源供给。该装置内部采

用不同内径的“鼠笼状”滚筒嵌套而成，通过电机带动链条动力机构进行实现滚筒转动。在

回转的过程中将收集到的垃圾通过不同的网孔大小的筛网进行分类收集，并通过压榨机构将

收集垃圾压缩打包处理；此外，装置下方安装与滚筒同轴转动的链传动机构，带动螺旋桨推

动处理器移动可以快速实现垃圾收集，结合水车原理排出装置内多余的水，适用于海面上海

漂垃圾的收集与处理。且整个装置原理简单、安装及使用方便快捷、投入成本低等优点，

在节省人力的同时，降低了捕捞船排放物的二次污染，因此