前收前卸式全自動(dòng)清漂船設(shè)計(jì)與研究

張義軍，鄭學(xué)貴

（1.蘇州海事局，江蘇蘇州 215000；2.渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧葫蘆島 125105）

1 前收前卸式全自動(dòng)清漂船概述

前收前卸式全自動(dòng)清漂船主要用來(lái)收集打撈樹枝、樹木及各類水面漂浮垃圾，同時(shí)要將收集的垃圾自動(dòng)卸載到指定的裝載船、岸上碼頭、垃圾運(yùn)輸車等相應(yīng)設(shè)備上，且連續(xù)性好。根據(jù)漂浮物的情況、水深和漂浮垃圾調(diào)節(jié)收集深度，對(duì)該類清漂船進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究，采用了前收集艙安裝在船艏，可自由調(diào)節(jié)收集艙的入水深度，順利地對(duì)漂浮物進(jìn)行打撈。輸送帶采用高強(qiáng)度帶齒鉤的尼龍連接片；前收集艙經(jīng)液壓缸頂升，可自由上下動(dòng)作；中儲(chǔ)存艙也采用高強(qiáng)度尼龍輸送帶，結(jié)實(shí)耐用。

2 前收前卸式清漂船主要配置和技術(shù)指標(biāo)

2.1 主要設(shè)備配置

本船為鋼質(zhì)雙頭單體、座艙單機(jī)單螺旋槳推進(jìn)、液壓舵操縱。收集系統(tǒng)全部采用液壓驅(qū)動(dòng)，電氣化遠(yuǎn)程操作。

本船采用精密液壓技術(shù)對(duì)整個(gè)打撈過(guò)程進(jìn)行集中控制。通過(guò)齒輪分配器控制多路液壓油。所有動(dòng)作均能單獨(dú)作業(yè)或同時(shí)協(xié)調(diào)運(yùn)作。前收集艙輸送帶由帶齒鉤高強(qiáng)度尼龍連接片、不銹鋼鏈軸、不銹鋼連接片組成，具有垃圾鉤掛能力強(qiáng)、承重力大、結(jié)實(shí)耐用、輸送流暢的特點(diǎn)。中存儲(chǔ)艙同樣采用高強(qiáng)度尼龍輸送帶，具有高強(qiáng)、耐磨的性能，不僅使用壽命長(zhǎng)，還能對(duì)打撈的漂浮垃圾進(jìn)行充分濾水，增加收集物的裝載量。

2.2 主要技術(shù)參數(shù)

船總長(zhǎng)22.9 m、船寬4.6 m、船總高5.0 m、船體長(zhǎng)16 m、型深1.6 m、 型寬4.5 m、空載吃水0.85 m、滿載吃水1.20 m、空載排水量48.28 t、滿載排水量68.28 t、空載航速10～15 km/h、工作航速5～8 km/h、 收集最大深度1.5 m、最大收集寬度4.2 m。整船設(shè)計(jì)示意圖如圖1所示。

圖1 整船設(shè)計(jì)示意圖

3 前收前卸式清漂船結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

全自動(dòng)水面清漂船由船體、駕駛室、動(dòng)力系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、收集裝置、中部存儲(chǔ)裝置和獨(dú)立垃圾輸送裝置等幾部分組成。

3.1 船體

本船船體為全焊接鋼質(zhì)單體結(jié)構(gòu)，使用的船板、肋骨、強(qiáng)橫梁、縱梁、隔艙壁等材料均采用CCSB船用鋼板，甲板使用焊接凸點(diǎn)并涂上防滑油漆。駕駛室后設(shè)機(jī)艙出入室2個(gè)，材質(zhì)為船用CCSB。安裝有玻璃窗和排風(fēng)口，有利于機(jī)艙的通風(fēng)、透光及自動(dòng)降溫。機(jī)艙入口設(shè)置斜梯出入機(jī)艙，機(jī)艙內(nèi)設(shè)備的布置，充分考慮了操作、維修、安全與重量平衡等要求，設(shè)備的選擇也考慮了船用的要求，可靠合理。

3.2 駕駛室

本船采用門窗式駕駛室，設(shè)計(jì)在船艏中間。駕駛室四周采用3C認(rèn)證的安全玻璃和移門結(jié)構(gòu)，前玻璃窗安裝有雨刮器，達(dá)到明亮及視線清晰，充分保證航運(yùn)安全，室內(nèi)安裝格力掛式空調(diào)。同時(shí)駕駛室內(nèi)部安裝液壓舵機(jī)操縱系統(tǒng)、收集輸送系統(tǒng)的電氣開關(guān)、聲號(hào)信號(hào)燈開關(guān)及電控箱、工具箱、駕駛椅等。操縱系統(tǒng)采用電控液壓，推進(jìn)系統(tǒng)采用手動(dòng)操縱桿操縱。駕駛室面板右上角安裝了燃油表、工作壓力表和舵機(jī)壓力表，船行駛時(shí)均顯示了其各自的燃油與壓力情況。駕駛室的合理化結(jié)構(gòu)保障了所有控制設(shè)備、液壓管線閥體和儀表不受雨水侵蝕，保證其性能的安全性。駕駛室頂部設(shè)置航行燈、信號(hào)燈、探照燈、警示燈各一只，分別用于駕駛照明、機(jī)艙照明和前后艙內(nèi)照明。駕駛室外觀如圖2所示。

圖2 駕駛室外觀

3.3 動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本船主機(jī)采用濰柴道依茨船舶專用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，型號(hào)WP6C250-25、功率68 kw，采用單螺旋槳（采用錳青銅材質(zhì)）驅(qū)動(dòng)，船舶操縱采用液壓舵機(jī)轉(zhuǎn)向器，通過(guò)齒輪箱聯(lián)接機(jī)構(gòu)帶動(dòng)螺旋槳，從而給船以前進(jìn)或后退的動(dòng)力。

齒輪箱使用的是杭州齒輪箱廠生產(chǎn)的HC138型倒順減速齒輪箱，與主機(jī)相配套；柴油機(jī)的快慢速控制離合器齒輪箱的倒順車控制手柄，均安裝在駕駛室操作面板上，使船舶的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、快慢速操縱輕便靈活、達(dá)到集中控制的目的。

發(fā)電機(jī)采用濰柴道依茨發(fā)電機(jī)組，型號(hào)CCFJ16J-WJ，功率16 kw；本船泵站專用發(fā)動(dòng)機(jī)采用濰柴道依茨，型號(hào)WP4C102-21，功率75 kw，額定轉(zhuǎn)速2 100 r/min。

本系統(tǒng)使用了消音裝置以降低噪音，排放標(biāo)準(zhǔn)符合環(huán)境保護(hù)歐II級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)柴油機(jī)具有水溫、油溫自動(dòng)報(bào)警裝置及自動(dòng)停車裝置，能確保運(yùn)行安全。柴油箱上標(biāo)明柴油標(biāo)號(hào)，裝有加油通氣口，本船續(xù)航能力達(dá)到40小時(shí)。

柴油機(jī)排氣管上設(shè)不銹鋼膨脹帶一只，以補(bǔ)償管路的伸縮變形。并設(shè)排氣消聲器一只，以降低噪音，排氣管上置外套式通進(jìn)冷卻水冷卻，降低機(jī)艙溫度，引到船舷內(nèi)側(cè)后排出。本船配置12 V蓄電池4只，能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)的需要，發(fā)電機(jī)可通過(guò)充電裝置對(duì)蓄電池充電。

3.4 收集、存儲(chǔ)、輸送系統(tǒng)

3.4.1 前收集艙

前收集艙利用液壓油缸可自動(dòng)調(diào)節(jié)入水深度，在航行時(shí)可伸出水面以減少阻力增加航行速度，在打撈作業(yè)時(shí)也可根據(jù)垃圾厚度自由調(diào)節(jié)收集深度。

前收集艙輸送帶由帶齒鉤高強(qiáng)度尼龍鏈片、不銹鋼鏈軸、不銹鋼連接片組成，每個(gè)齒鉤的平均承重能力達(dá)到1噸。前收集艙輸送帶如圖3所示。

圖3 前收集艙輸送帶

3.4.2 中存儲(chǔ)艙

船舶中部為存儲(chǔ)輸送艙。當(dāng)收集的垃圾達(dá)到一定量時(shí)，啟動(dòng)輸送帶向后移動(dòng)一段距離，使垃圾繼續(xù)向中艙后部移動(dòng)，繼續(xù)存放垃圾。本艙輸送帶由高強(qiáng)度尼龍連接片、不銹鋼軸及不銹鋼連接片組成，能對(duì)打撈的垃圾進(jìn)行二次濾水，減少船體載重，增加艙體垃圾容量。中艙是由2個(gè)液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，在駕駛室控制面板上操作即可，簡(jiǎn)單便利。駕駛室安裝在中艙上部，兩側(cè)設(shè)立梯子?？芍苯訌鸟{駛室左側(cè)通行到駕駛室右側(cè)，通行方便。

3.4.3 機(jī)械抓手

在清漂船的兩側(cè)前端安裝了機(jī)械抓手，能有效地分解和收集大型垃圾，提高了清漂船的收集效率，增加了清漂船的收集范圍。機(jī)械手如圖4所示。

圖4 雙機(jī)械抓手示意圖

3.5 其他

3.5.1 系泊設(shè)備

系船索為Φ24長(zhǎng)50 m丙綸系船索，共2根。帶纜樁4付，艏艉處各2個(gè)，竹蒿2根。

3.5.2 消防救生設(shè)備、信號(hào)及通訊設(shè)備

救生圈2只（中存儲(chǔ)艙側(cè)壁左右分設(shè)），救生衣5件（3件隨身、駕駛室放置2件）；泡沫滅火器2只（機(jī)艙出入口附近），干粉滅火器3只（主機(jī)艙1只、輔機(jī)艙1只、駕駛室1只），消防桶2只，太平斧1把；航行燈、信號(hào)燈、探照燈、警示燈各一只。甚高頻電話一部，配置測(cè)深儀（測(cè)量深度不低于80米）1臺(tái)。

3.5.3 涂裝

噴涂符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)保高品質(zhì)油漆，噴涂實(shí)施嚴(yán)格按照油漆廠商制定的工藝。按照國(guó)家相關(guān)部門的規(guī)定，在船的艏、舯和艉部能明顯看到水深刻度和載重標(biāo)志。涂裝前對(duì)鋼材表面應(yīng)采取有效的表面處理。清除鐵銹、氧化皮和油污等一切雜物，除銹等級(jí)達(dá)到GB8923-88船體除銹標(biāo)準(zhǔn)，Sa2-Sa2.5級(jí)要求。管系涂裝按GB3033-82船舶管路油漆顏色和級(jí)別符號(hào)要求。

4 總結(jié)

本船設(shè)計(jì)執(zhí)行了《內(nèi)河高速船入級(jí)與建造規(guī)范》 （2012）、《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》 （2011）、《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶的入級(jí)與建造規(guī)范》 （2012）等規(guī)范和規(guī)則，做到了整體外觀和諧、美觀大方，收集范圍廣、靈活、抗風(fēng)能力強(qiáng)，能收集復(fù)雜、大型垃圾，振動(dòng)小、噪音低、油耗小，操作安全簡(jiǎn)便，自動(dòng)化程度高、效率高。

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