沈勝權(quán)

湖州市港航管理局 湖州313000

ZS-800型水面清漂船的開發(fā)設(shè)計(jì)

沈勝權(quán)

湖州市港航管理局 湖州313000

為解決航道堵塞、水質(zhì)污染等問題研制開發(fā)ZS-800型水面清漂船，分析清漂船的性能特點(diǎn)，實(shí)船測試表明清漂船機(jī)械作業(yè)生產(chǎn)效率與人工清漂打撈效率相比有顯著提高，可大幅降低生產(chǎn)成本。

水面清漂 產(chǎn)品開發(fā) 研究

ZS-800型水面清漂船是一種雙體結(jié)構(gòu)的自航船，通過液壓控制系統(tǒng)和各機(jī)構(gòu)機(jī)械傳動裝置來實(shí)現(xiàn)水面收集、打撈輸送作業(yè)過程，達(dá)到水域清漂保潔的目的。本船以2ZD2002液電控制、機(jī)械傳動技術(shù)為核心，可根據(jù)客戶需求改制成帶有自行貯存、擠壓脫水或粉碎處理等功能的裝置，以滿足不同工況的需求。

1 船舶主要配置及性能特點(diǎn)

1．1 主要設(shè)備配置

ZS-800型水面清漂船由船體系統(tǒng)、動力裝置、推進(jìn)航行裝置、水面水葫蘆垃圾導(dǎo)向收集裝置、打撈輸送裝置等組成；并由液壓、電控元件組成的2ZD2002控制系統(tǒng)來達(dá)到各機(jī)構(gòu)正常工作狀態(tài)。作業(yè)流程見圖1。

圖1 作業(yè)流程圖

1．2 技術(shù)指標(biāo)

船長：11 m， 船寬：3．2 m，

型深：0．9 m， 吃水深：0．5 m，

總噸位：12．5 t， 載重噸：3～4 t，

額定功率：32．4 kW，轉(zhuǎn)速：2 600 r／min，

主機(jī)：N490LDI型柴油發(fā)動機(jī)，

通航不可折高度水線以上約2．5 m。

1．3 2ZD2002液壓傳動系統(tǒng)

水面清漂船由雙推進(jìn)器（無舵）航行及清掃傳動輸送兩大工作機(jī)構(gòu)組成，每個工作機(jī)構(gòu)由中央控制系統(tǒng)2ZD2002液壓控制。整個液壓系統(tǒng)的動力來自柴油機(jī)N490LDI帶動的雙聯(lián)齒輪泵。通過2ZD2002控制液壓油泵自動調(diào)節(jié)濾油器控制閥來傳動左右液壓馬達(dá)，以驅(qū)動左右推進(jìn)器達(dá)到控制作業(yè)船的目的。工作過程安全可靠，用單獨(dú)閥塊來安裝液壓元件，使全船液壓管路清晰、一目了然。本系統(tǒng)工作壓力低，流量調(diào)節(jié)簡單方便，其中清掃帶、儲存帶等主要裝置采用電子式調(diào)節(jié)。系統(tǒng)具有匹配合理、工作穩(wěn)定性高、振動噪聲小、操縱監(jiān)測集中方便等特點(diǎn)。

總布置見圖2，技術(shù)指標(biāo)如下。

船舶航速6～7 km／h，

調(diào)頭及轉(zhuǎn)向采用左、右倒順差動控制，

主泵工作壓力4～5 MPa，

輔泵工作壓力8～10 MPa，

圖2 總布置圖

左、右推進(jìn)器轉(zhuǎn)速1 000 r／min

左、右采集裝置轉(zhuǎn)速120 r／min，

水面清掃導(dǎo)向?qū)挾?．6 m，

打撈提升輸送帶寬0．8 m，

打撈帶速度16．5～18．0 m／min，

后輸送帶輸送速度10～20 m／min。

2 試驗(yàn)

在調(diào)研、考察的基礎(chǔ)上，通過技術(shù)論證，方案設(shè)計(jì)、擠壓裝置試驗(yàn)，初步完成室內(nèi)加工制作、安裝，初調(diào)工作，并進(jìn)行了空車磨合運(yùn)轉(zhuǎn)和水葫蘆清漂試車，針對試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的技術(shù)問題，進(jìn)行改進(jìn)制作，并重新進(jìn)行調(diào)試。

從實(shí)際情況看，無論駕駛操縱還是打撈效果，基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，性能良好。

該船采用中央駕駛室集中對各機(jī)構(gòu)通過液電控制操縱，并且設(shè)有相關(guān)航行信號標(biāo)志。船舶作業(yè)配備2～3名船員。該船適合B、C級航區(qū)，如內(nèi)河航道、港口、景區(qū)湖泊、城市鄉(xiāng)鎮(zhèn)河道、水庫等。

3 測試結(jié)果

1）臺班生產(chǎn)能力A為

式中：D——打撈帶輪直徑，取0．125 m；

n——鏈輪轉(zhuǎn)速，取80 r／min；

B——帶寬，取0．8 m；

b——大面積水葫蘆平均厚度，取0．15 m；

ηg——打撈輸送帶機(jī)械效率，取0．75；

ηf——水葫蘆面積打撈及連續(xù)復(fù)雜因素修正系數(shù)，取0．65；

t——單位時間，取8 h；

ηt——考慮進(jìn)出港口和休息、停頓、輔助等時間損耗修正系數(shù)，取0．6。

2）每臺班保潔作業(yè)河面能力H為

式中：H——臺班保潔河面，m2，

B——每次清掃寬度，取2．6 m；

v——航行作業(yè)速度，取50～100 m／min；

ηv——速度修正系數(shù)，取0．8；

t——臺班作業(yè)時間，取8 h；

ηt1——時間修正系數(shù)，取0．6～0．8。

由于湖面漂浮垃圾不均，分布較復(fù)雜，所以實(shí)際保潔面積每臺班能力在30 000～80 000 m2之間。

3）樣船成本分析與人工打撈效率比較

該船預(yù)測市場售價40萬～45萬元，按加速折舊使用5年計(jì)算，根據(jù)水葫蘆生長特點(diǎn)取作業(yè)時間半年，每臺班油費(fèi)為150元，作業(yè)員工3名，臺班人工費(fèi)為150元，大修折舊維修每臺班200元，利潤每臺班380元，合計(jì)臺班費(fèi)用880元（擠壓打包費(fèi)用及配套運(yùn)輸費(fèi)另計(jì)），估計(jì)5年收回投資。

設(shè)計(jì)密集水葫蘆打撈能力每臺班220 m3，打撈費(fèi)用為4．0元／m3或0．6元／m2。

樣船實(shí)際每臺班生產(chǎn)能力530 m3，打撈費(fèi)用為1．67元／m3或0．25元／m2，樣船實(shí)際清漂水葫蘆能力比預(yù)測提高約2．4倍。

與人工打撈比較，一般機(jī)動駁船使用3名人工打撈，臺班費(fèi)用為150元，生產(chǎn)打撈15 m3，打撈費(fèi)用為10．0元／m3或1．50元／m2。

兩者比較，清漂船生產(chǎn)效率是人工打撈效率的35倍左右，成本僅為人工打撈的16．7%，如果按兩艘10 m3機(jī)動運(yùn)輸船費(fèi)用300元，生產(chǎn)成本也僅占人工打撈的22．3%。

可見，清漂船機(jī)械作業(yè)生產(chǎn)效率與人工清漂打撈效率相比顯著提高，生產(chǎn)成本大幅度降低。

4 結(jié)束語

該水面清漂船屬新型環(huán)保船，全液壓電控，具有較高的技術(shù)含量，工作可靠，符合國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)；該產(chǎn)品可根據(jù)市場客戶需要，生產(chǎn)不同的船型，滿足不同工況下水面清漂作業(yè)需要，如果推廣使用，可從根本上解決因水葫蘆泛濫所造成的水質(zhì)環(huán)境嚴(yán)重污染問題，達(dá)到治理水環(huán)境的目的。

Development of the ZS-800 water surface clean boat

SHENSheng-quan
Huzhou Harbor and Waterway Management Bureau Huzhou 313000

The ZS-800 water surface clean boat was developed to handle the problems of the waterway blockage and water pollution．The performance and characteristics of the water surface clean boat were analyzed．The practical use of the boat showed that the efficiency of clean had been enhanced with much lower cost．

water surface clean produce development study

U674．24

B

1671-7953（2007）02-0007-03

2006-09-21

修回日期2006-10-24

沈勝權(quán)（1967—），男，學(xué)士，工程師。