趙　璐，楊晉慧，王燮仁

（中國船舶科學(xué)研究中心上海分部，上海200011）

·設(shè)計與探討·

漂浮物清掃船綜述*

趙璐，楊晉慧，王燮仁

（中國船舶科學(xué)研究中心上海分部，上海200011）

對清掃船發(fā)展歷史及現(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)梳理、研究。按照漂浮物收集裝置的不同將清掃船歸納為斗式、自流式和傳送帶式3種類型，按照作業(yè)模式分為前收進(jìn)入、前收前卸、前收后卸、前收側(cè)卸4種模式類型，同時對常見清掃船船型按照船長、作業(yè)模式進(jìn)行歸類，并對作業(yè)模式的選擇提出建議。

漂浮物；清掃船；船型

1　清掃船種類

在航行作業(yè)困難的水域，主要還是靠人工打撈［1］。隨著我國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，對環(huán)境保護(hù)日益重視，機(jī)械化清掃船的種類日趨增多，按照漂浮物收集裝置的不同大致可分為斗式、自流式和傳送帶式3種類型。

1.1人工打撈清掃船

打撈漂浮物最原始的工具是撈斗與吊網(wǎng)，依靠人工用長柄撈斗將漂浮垃圾從水面打撈上來，在船艙鋪設(shè)吊網(wǎng)，裝滿后將垃圾吊出。人工打撈勞動強(qiáng)度極大，據(jù)統(tǒng)計，強(qiáng)勞動力每天能打撈漂浮垃圾約0.5t/d。

1.2斗式漂浮物清掃船

國內(nèi)最早的機(jī)械化清掃船是1984年9月研制的斗式漂浮物清掃船，在船上設(shè)置翻斗，進(jìn)行機(jī)械打撈作業(yè)。該船為雙體船型，總長22.0 m，水線長20.0 m，型寬7.20 m，型深2.40 m，吃水1.40 m，排水量64 t，航速13 km/h；采用可調(diào)螺距螺旋槳推進(jìn)，設(shè)置液壓起重機(jī)、液壓翻斗裝置、噴水造流裝置等［2］。就斗的形式而言有翻斗、抓斗等。目前翻斗式清掃船在全國各地仍有使用，主要為小型清掃船，其特點(diǎn)是造價便宜、使用方便，能少量打撈各種漂浮垃圾。

1.3自流式漂浮物清掃船

自流式漂浮物清掃船又稱機(jī)動聚集筏，是在船上設(shè)置聚集箱進(jìn)行機(jī)械打撈作業(yè)的一種船只。1997年10月研制的“滬環(huán)機(jī)掃一號”是用于蘇州河的小型清掃船，采用不對稱片體雙體船型，依靠船型及推進(jìn)水流的作用使水面漂浮垃圾自動流入聚集箱內(nèi)，因聚集箱能自由提升而取名為自流提升式清掃船。該船為不對稱片體雙體船型，總長14.4 m；水線長14.0 m，型寬5.0 m，型深1.40 m，吃水1.0 m，排水量24 t，航速13 km/h。

該船的研制過程中攻克了船型研究、雙體單推、舷外冷卻、液壓升降等4個技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了收集和打撈水面漂浮垃圾的方式由被動形式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?，由人工打撈轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械作業(yè)。人均清掃效率比人工打撈效率提高約6倍，勞動強(qiáng)度也大幅降低。

1.4傳送帶式漂浮物清掃船

2005—2006年研制的三峽壩區(qū)300 m3綜合式漂浮物清掃船是目前國內(nèi)最大型、設(shè)備最完整的傳送帶式漂浮物清掃船，清掃能力600 m3/d。該船推進(jìn)系統(tǒng)采用2臺MWM和Rolls-Royce公司組成的可翻式Z字型推進(jìn)裝置。該船清掃機(jī)械由6個子系統(tǒng)組成，分別為：①清漂裝置子系統(tǒng)。由3條金屬網(wǎng)格式傳送帶組成，用于收集清掃垃圾。②側(cè)向輸出子系統(tǒng)。③推漂裝置子系統(tǒng)。由金屬框架、液壓系統(tǒng)等組成，用于推漂。④水炮沖洗子系統(tǒng)。由水炮等組成，用于垃圾沖洗。⑤起重機(jī)子系統(tǒng)。用于清除大型漂浮物。⑥扒漂長臂子系統(tǒng)。該船為不對稱片體雙體船型，總長49m；水線長48.0m，型寬15m，型深3.50m，吃水2.20m，排水量700t，航速18km/h。

2　作業(yè)模式及選型

2.1作業(yè)模式選型

漂浮物清掃船作業(yè)模式分為前收進(jìn)入模式、前收前卸模式、前收后卸模式、前收側(cè)卸模式4種。對于自流式清掃船和斗式清掃船主要采用前收進(jìn)入作業(yè)模式；對于傳送帶式清掃船，則4種作業(yè)模式均有采用。

2.2傳送帶式清掃船及作業(yè)模式的選擇

符合2種情況宜選用傳送帶式清掃船：①清掃大量漂浮物，要求清掃效率高，連續(xù)作業(yè)的情況；②對配套船只依賴性較小，可以和任何型式的運(yùn)輸船配套，亦可直接卸至漂浮物收集碼頭。

傳送帶式清掃船的作業(yè)模式選型：前收進(jìn)入模式（見圖1）適用于單船作業(yè)，小型清掃船本身無卸出能力的場合；前收前卸模式（見圖2）適合于所有作業(yè)場合；前收后卸模式是最常用的作業(yè)模式（見圖3），適合于單船作業(yè)，漂浮物收滿后可直接卸至其他船只或碼頭；前收側(cè)卸模式（見圖4）適用于收集大量漂浮物的場合，需有其他運(yùn)輸船只配合作業(yè)。

圖1　傳送帶式清掃船、前收進(jìn)艙模式

圖2　傳送帶式清掃船、前收前卸模式

圖3　傳送帶式清掃船、前收后卸模式

圖4　傳送帶式清掃船、前收側(cè)卸模式

2.3斗式清掃船及作業(yè)模式的選擇

斗式清掃船有翻斗式、抓斗式2種，每種又可分為機(jī)械式和液壓式，通常為前收進(jìn)艙作業(yè)模式。符合3種情況宜選用斗式清掃船：①清掃零星漂浮垃圾；②船上設(shè)置艙（柜）能獨(dú)立作業(yè)；③對于一般漂浮物可采用翻斗清掃，對大件漂浮物或樹枝等可采用抓斗清掃。翻斗式清掃船和抓斗式清掃船前收進(jìn)入模式分別見圖5、圖6。

圖5　翻斗式清掃船、前收進(jìn)入模式

圖6　抓斗式清掃船、前收進(jìn)入模式

2.4自流式清掃船及作業(yè)模式的選擇

自流式清掃船的聚集箱有帶升降裝置和不帶升降裝置2種，通常為前收進(jìn)艙作業(yè)模式（圖7～8）。

符合3種情況宜選用自流式清掃船：①清掃大量漂浮物的情況，不能連續(xù)作業(yè)；②當(dāng)卸出地點(diǎn)帶起吊設(shè)備的情況可采用不帶升降裝置的自流式清掃船；③當(dāng)有配合船只，要求高效的情況，可采用帶升降裝置的自流式清掃船。

圖7　帶升降裝置自流式清掃船、前收進(jìn)入模式

圖8　不帶升降裝置自流式清掃船、前收進(jìn)入模式

3　漂浮物清掃船系列船型研究

按船長來分，8、10、12、18 m構(gòu)成小型漂浮物清掃系列。斗式清掃船、自流式清掃船、傳送帶式清掃船均有上述小型系列清掃船。其中傳送帶式清掃船有前收進(jìn)入、前收前卸、前收后卸作業(yè)模式。且8、10 m傳送帶式清掃船符合蘇州飛馳科技股份有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，12、18 m傳送帶式清掃船符合上海市綠化市容環(huán)衛(wèi)局行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［3］。

22、28、40、48 m構(gòu)成漂浮物清掃船系列，自流式清掃船、傳送帶式清掃船均有上述清掃船系列。其中22、28m前收后卸式清掃船符合蘇州飛馳科技股份有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，28 m傳送帶式清掃船符合上海市綠化市容環(huán)衛(wèi)局行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

40、48 m清掃船一般用于清掃大量的漂浮物，例如千島湖、三峽壩區(qū)。當(dāng)垃圾高峰期每天需清掃幾百噸甚至上千噸的漂浮垃圾，只能依靠傳送帶前收側(cè)卸配以其他運(yùn)輸船連續(xù)作業(yè)。

4　結(jié)束語

隨著環(huán)境保護(hù)要求的逐步提升，機(jī)械化漂浮物清掃船的需求日益增強(qiáng)、清掃船的種類也日趨增多。但是截止目前，尚不存在一項(xiàng)專業(yè)、統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范和約束漂浮物清掃船市場。本漂浮物清掃船綜述涵蓋了國內(nèi)主要的清掃船、作業(yè)設(shè)備及作業(yè)模式的情況，對船型系統(tǒng)進(jìn)行歸類并提出選型建議，最后對3種常見清掃船型按照船長、作業(yè)模式的不同進(jìn)行歸納，并根據(jù)分類提出目前較為常用的行業(yè)與企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為研制清掃船相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)奠定基礎(chǔ)。

［1］何偉文.淺談水面垃圾清掃船［J］.廣東造船，1998（4）:14-18.

［2］張夏生.城市水域環(huán)境衛(wèi)生作業(yè)實(shí)務(wù)［M］.北京：中國勞動社會保障出版社，2004.

［3］上海市綠化和市容管理局.上海水面清掃船技術(shù)要求：LHSR 02—2012［S］.2012.

Review of Floating Debris Cleaning Boats

Zhao Lu，Yang Jinhui，Wang Xieren
（Shanghai Branch，China Ship Scientific Research Center，Shanghai200011）

The historical development and current situation of cleaning boats were systematically combed and studied. According to different floating debris collection devices，cleaning boats can be divided into three types like bucket-type，scoop-type and conveyor-type，and four typeslike entering from the front，entering and discharging both from the front，entering from the front and discharging from the rear，entering from the front and discharging from the side according to different operation modes.The common cleaning boats were categorized according to the lengths and operation modes.Suggestions on operation modesselection were also proposed.

floating material；cleaning boat；hull form

U674.247

A

1005-8206（2016）03-0044-03

趙璐（1986—），工程師，主要從事環(huán)保節(jié)能與流體力學(xué)等方面的研究。

“內(nèi)河水面清掃船”系統(tǒng)國家標(biāo)準(zhǔn)研制項(xiàng)目（13ZD0501301）

2015-12-17