垃圾打捞装置设计

⑴ 某科技小组设计的打捞水中物体的装置示意图。A是动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机。那道受力分析图能发给我

解：（1）在物体全部露出水面匀速上升的过程中，船浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂物体时变化了3dm3，船增大的浮力F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×3×10-3m3=30N，即物体的重力为G=30N；
（2）在物体浸没水中匀速上升的过程中，船浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂物体时变化了2dm3；船增大的浮力F浮′=ρgV排′=1×103kg/m3×10N/kg×2×10-3m3=20N，即动滑轮处绳子对物体的拉力为F1=20N；
物体浸没在水中匀速上升的过程中，T1=
1
3
（F1+G动），
物体全部露出水面匀速上升的过程中，T2=
1
3
（G+G动），且T1：T2=5：7，
解得：G动=5N，
滑轮组AB的机械效率：
η=
W有用
W总
×100%=
F1h
T13h
×100%=
F1
3T1
×100%=
F1
F1+G动
×100%=
20N
20N+5N
×100%=80%；
（3）由图象可知，卷扬机做功的功率：P=
W
t
=
140J
40s
=3.5W，
∵P=Fv
∴卷扬机拉绳子的速度：v绳=
P
T2
=
3.5W

1
3
×(30N+5N)

=0.3m/s，
物体全部露出水面后匀速上升的速度：v物=
1
3
v绳=
1
3
×0.3m/s=0.1m/s．
答：（1）物体的重力为30N；
（2）滑轮组AB的机械效率为80%；
（3）物体全部露出水面后匀速上升的速度为0.1m/s．

⑵ 某课外活动小组设计了如图所示的简单机械

以下这道例题,你参考下:

最近，中央电视台科教频道播出了在我市拍摄的“汽车落水后如何水下逃生”的纪录片．纪录片中，实验人员开着小车从高处落入滚滚的岷江，并在门窗紧闭的车中，尝试用不同的方法砸碎车窗玻璃逃生，惊心动魄．为了确保实验人员的安全，摄制组精心设计了紧急救援装置，用于当实验人员无法从车中逃生时迅速吊起汽车．现某课外活动小组，照此设计了如图所示的简单机械，模拟紧急救援落水汽车．实验中用实心圆柱体A代替小车，已知A的体积为0.12m3，质量为210kg．(g取10N/kg，设整个过程A均为匀速运动状态，忽略钢缆绳重及滑轮摩擦，不考虑风浪、水流等因素的影响．)
(1)求A完全浸没在水中时受到的浮力是多大？(ρ水=1.0×103kg/m3)
(2)若A完全浸没在水中时，滑轮组的机械效率为 60%．那么A完全打捞出水面后，岸上钢绳的拉力F为多大？
(3)若A完全打捞出水面后，以0.5m/s的速度被匀速提升，求岸上钢绳拉力F的功率．
(4)从A上表面刚出水面到A完全离开水面的过程中，滑轮组机械效率如何变化？请简述理由．

（4）A从上表面刚出水面到A完全离开水面的过程中，A受到的浮力在减小，绳子对A的拉力在增大，滑轮组对A做的有用功在增加．在额外功一定的情况下，整个过程滑轮组的机械效率在变大．
答：（1）求A完全浸没在水中时受到的浮力是1200N；
（2）A完全打捞出水面后，岸上钢绳的拉力F为540N；
（3）若A完全打捞出水面后，岸上钢绳拉力F的功率为1350W；
（4）机械效率在变大；
A从上表面刚出水面到A完全离开水面的过程中，A受到的浮力在减小，绳子对A的拉力在增大，滑轮组对A做的有用功在增加．在额外功一定的情况下，整个过程滑轮组的机械效率在变大．

⑶ 如何进行湖面垃圾打捞

1：实行湖面垃圾市场化打捞机制

为将湖面垃圾打捞工作逐步推向市场，实现监管与打捞职能的分离。对湖面垃圾打捞进行市场化运作。通过专家的评审，择优选择企业具体承担湖面垃圾打捞工作。

2：设置三道拦网，把被动应付转变为主动打捞

每年汛期，由于湖面广阔，垃圾分散，垃圾打捞往往陷于被动应付状态。转变打捞方式，选择主动出击，利用湖库湾地形、风向、水流向、流速等因素，在上游科学布设拦网，实施垃圾拦截管控，有效掌握垃圾打捞主动权。
3：打捞装备升级优化

利用湖面垃圾拖网船，以提高湖面零散垃圾的清理效率。
4：垃圾处置将实现无害化、资源化

湖面垃圾沿岸堆放就地焚烧处置方式,既影响景观，又引起二次污染。启动湖面垃圾资源化综合利用工程项目，将打捞上岸后的垃圾先进行分类，根据不同种类的成份分别进行加工利用，将可燃植物垃圾制作成燃料，变废为宝，实现湖面垃圾无害化、资源化综合利用。

⑷ 打捞用动力头及其配套夹持器

如本章第一节所述，煤矿井下定向钻进工程中，由于多种原因导致的钻孔坍塌卡钻和沉渣卡钻事故，在采用强力回转、起下钻活动钻具的方法无法解卡的情况下，可选择采用套铣打捞的方法。套铣打捞作业需要使用φ102mm打捞钻杆配套φ107mm打捞钻头或φ127mm打捞钻杆配套φ133mm打捞钻头，采用回转钻进工艺来实现，由于目前的ZDY6000LD型钻机采用的动力头最大扭矩为6000N·m，难以满足长钻孔回转套铣钻进的需要，且其卡盘和夹持器最大通孔直径仅有89mm，无法与φ102mm和φ127mm打捞钻杆配套。

为了满足套铣打捞的需要，中煤科工集团西安研究院研制了新型定向长钻孔套铣打捞用全液压坑道钻机动力头及夹持器，该套动力头和夹持器可与ZDY6000LD(A)、ZDY6000LD和ZDY6000LD(F)定向钻机的6000N·m动力头和夹持器互换，通过更换卡瓦可与多种规格钻杆配套，动力头最大扭矩达到12000N·m。

一、打捞动力头

(一)结构介绍

12000N·m打捞用动力头是对ZDY6000系列煤矿用履带式全液压坑道钻机动力头的改型设计，两者结构原理相同，是将原动力头的最大输出转矩增大至12000N·m，主轴通孔直径扩大至135mm，与原钻机相比动力头中心升高了55mm。该打捞动力头由油马达、齿轮箱、管夹、抱紧装置、液压卡盘和拖板组成，其主要技术参数见表7-1，外观如图7-10所示，结构如图7-11所示，零部件明细见表7-2。

表7-1 12000N·m全液压坑道钻机打捞用动力头主要技术参数

图7-10 12000N·m打捞动力头

表7-2 动力头零部件明细

续表

续表

注:表中序号与图7-11中的编号对应。

图7-11 1200N m动力结构示意图

动力头液压卡盘为油压加紧、弹簧松开的胶筒式结构，具有自动对中、卡紧力大等特点，如图7-12所示。控制液压卡盘的压力油通过箱体上的滤油器和配油套进入主轴中的油孔，经过卡盘上的油孔作用于胶筒，最终实现在回转钻进及起、下钻时夹紧钻杆随同回转器一起运动。卡盘通过更换卡瓦可与φ73mm、φ89mm、φ102mm和φ127mm钻杆配套使用，更换卡瓦时，需用专用工具将卡瓦组的弹簧压缩放入橡胶筒内，液压卡盘结构如图7-13所示，零部件明细见表7-3。

图7-12 液压卡盘

图7-13 液压卡盘结构示意图

表7-3 液压卡盘零部件明细

注:表中序号与图7-13中的编号对应。

抱紧装置为常开式结构，在采用孔底马达钻进工艺时使用，由钻机系统通入高压油，使之抱紧输入轴，防止钻杆转动，外观及结构分别如图7-14、图7-15所示，零部件明细见表7-4。

图7-14 抱紧装置

图7-15 抱紧装置结构示意图

表7-4 抱紧装置零部件明细

续表

注:表中序号与图7-15中的编号对应。

(二)安装与拆卸

在更换动力头时，将连接拖板与刮泥板的十字槽半球头螺钉、连接拖板和夹板及下衬板的六角头螺栓、连接拖板和上衬板的六角头螺栓、顶紧拖板与侧衬板的紧定螺钉松掉，这时可以将拖板连同回转器一起从钻机上拆卸下来。然后将新拖板用上述螺钉及螺栓连接在给进机身上，最后用内六角螺栓将动力头与拖板连接起来。

该动力头通过螺栓与拖板连接，拖板采用卡槽式连接安装在给进装置的油缸上，给进油缸带动拖板及动力头沿机身导轨往复运动，实现钻具的给进和起拔。

二、夹持器

(一)结构介绍

配套使用的夹持器与原夹持器的结构相似，如图7-16、7-17所示，零部件明细见表7-5。为保证夹持器零部件的通用性，卡瓦的轴向定位不再采用插杆和紧定螺钉定位，而采用卡瓦凹面受压、螺栓连接的方法。更换夹持器卡瓦时，松开内六角圆柱头螺钉即可实现卡瓦的更换。

图7-16 打捞动力头配套夹持器

图7-17 打捞动力头配套夹持器结构图

表7-5 打捞动力头配套夹持器零部件明细

注:表中序号与图7-17中的编号对应。

(二)安装与拆卸

更换夹持器时，松掉内六角螺钉，利用六角头螺栓将夹持器顶起，将销钉拆掉，即可将夹持器从钻机上拆卸下来。然后利用垫片调整新夹持器中心高与动力头中心高一致，用销钉将夹持器在给进装置上定位，最后上紧内六角螺钉，并装上六角头螺栓，夹持器的更换即可完成。

三、使用与维护

1.使用

12000N·m全液压坑道钻机打捞用动力头及配套夹持器用于定向钻具的卡钻套铣打捞，用配套φ102mm打捞钻杆+φ107mm打捞钻头或φ127mm打捞钻杆+φ133mm打捞钻头，采用回转钻进工艺进行套铣打捞;可从动力头后通孔中进行打捞钻杆的加接、拧卸作业，手柄操作方法和原6000N·m动力头相同，详见第三章所述。

2.维护

12000N·m打捞动力头及配套夹持器维护方法和原6000N·m动力头及配套夹持器相同，详见第三章所述。

⑸ 图甲是某科技小组设计的打捞水中物体的装置示意图．AB是以O点为支点的水平杠杆，杠杆A端通过细绳竖直拉着

（1）物体完全露出水面后，由图象得电动机的功率P=

W

t

=

4800J

40s

=120W，
又物体上升速度为v=0.2m/s．
故电动机向上提升的力F=

P

3v

=

120W

3×0.2m/s

=200N；
（2）F=

GD+G动

3

，故G_D+G_动=600N ①
又

F浮

GD

=

ρ水gV物

ρDgV物

=

ρ水

ρD

=

2

5

，得F_浮=

2

5

G_D ②
η₁=

W有

W总

=

GD?F浮

GD?F浮+G动

③
η₂=

W有′

W总′

=

GD

GD+G动

④
已知η₁：η₂=9：10 ⑤
①②式代入③④，③④代入⑤得：
G_D=500N
F_浮=200N
G_动=100N；
（3）对杠杆进行受力分析如图甲、乙所示：

根据杠杆平衡条件：
（G+G_动+G_D-F_浮）×OB=（G_C-N₁）×OA
（G+G_动+G_D）×OB=（G_C-N₂）×OA 

⑹ 图甲是某科研小组设计从井底打捞物体A的装置示意图．图中虚线框里是滑轮组（未画出），滑轮组绳子的自由

出水前：物体和动滑轮M；定滑轮K及与电动机Q；杠杆BC；配重E受力分析如图1、2、3、4．34.2kg0.03m3=1.14×10³kg/m³．
答：（1）动滑轮M的质量为1.8kg；
（2）物体A全部露出水面匀速上升时电动机的功率为216W；
（3）物体A的密度为1.14×10³kg/m³．

⑺ 俄摧毁卫星产生大量碎片，这些太空垃圾该如何处理

现阶段对这种太空垃圾没有办法处理；但是在未来设想中有几种方法：巨型磁铁网、机械臂、打捞卫星、激光烧毁等办法。

4.激光烧毁

这一办法还处于科学论证阶段，就是采用激光武器直接点对点烧毁太空垃圾，现阶段反卫星武器的原理和其类似，但是反卫星武器至今都只成功了4次，更不谈将普通的动能武器，换成激光武器，这其中的难度还是很大的，虽然我们在不少科幻电影中看到激光武器层出不穷，但现实社会中，还是难以实现。

⑻ 如图甲是海洋中学科技小组设计的打捞水中物体的装置示意图．DB是以O点为转轴的水平杠杆，OD的长度为1.6m

（1）物体A在水中匀速上升h₁的过程中，
F₁=m_Ag-F_浮
F_浮=ρ_水Vg=200N
F₁=300N
此时，滑轮组的机械效率η1＝

W有

W总

＝

F1h1

1 3 (F1+G动)×3h1

物体A离开水面后匀速上升h₂的过程中，滑轮组机械效率η2＝

W有′

W总′

＝

mAgh2

1 3 (mAg+G动)×3h2

根据η₁：η₂=9：10，解得：G_动=100N．
物体A在水中匀速上升过程中，以行走装置、动滑轮M和物体A为研究对象，受力分析图如图a所示，配重E的受力分析图如图b所示，杠杆上C点、D点受力分析图如图c所示．
50J10s=5W
P=T×2v，解得：T=50N
F=2T=100N；
答：拉力F为100N．