倪 杰

(蘇州飛馳環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，江蘇 蘇州 215619)

0 引言

每年汛期，大量樹枝秸稈、生活垃圾及水草等漂浮物沖入江河水庫中，且漂浮物量大而面廣，擴(kuò)散快，一般清漂船難以高效地收集大面積的漂浮物。目前應(yīng)對(duì)漂浮物擴(kuò)散的主要方法是采用圍油欄圍控，但是此方法存在以下幾個(gè)弊端：當(dāng)水流流速較大時(shí)，布施圍油欄的作業(yè)難度很大；圍油欄對(duì)漂浮物只能靜態(tài)暫時(shí)圍控，且當(dāng)漂浮物聚集過量的時(shí)候，容易造成圍油欄松脫；圍油欄的布置選址較困難，通航水域中需要考慮其他船只的通航，無法完全截?cái)鄧仄∥铩?/p>

國外主流清漂船設(shè)備制造公司曾應(yīng)需開發(fā)了各種推污船，從設(shè)備類型和功能上看，設(shè)備主要針對(duì)小型靜水狀態(tài)河道，不適用國內(nèi)急流大水域環(huán)境。長江流域作為國內(nèi)漂浮物集聚的主要流域，其中三峽流域漂浮物集聚尤為嚴(yán)重。而國內(nèi)大部分現(xiàn)有清漂船依然基于平靜水域設(shè)計(jì)，且船舶大多采用垃圾人工專運(yùn)，貨艙艙容小，轉(zhuǎn)運(yùn)效率低。因此，2012年長江三峽段的管理部門結(jié)合當(dāng)?shù)亓饔蚯闆r對(duì)原有清漂船進(jìn)行改進(jìn)。一是將原清漂船舶加長6 m，使貨艙容積在原有基礎(chǔ)上增加2倍，可放置3個(gè)垃圾吊網(wǎng)，配合漂浮垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)躉船卸載。二是在船艏加裝長12 m、寬1.4 m可折疊的網(wǎng)狀推板，加大了漂浮垃圾的收集面，便于集中清理，提高零散垃圾打撈效率。當(dāng)漂浮物阻礙航道時(shí)，可快速將垃圾推向庫岸邊再進(jìn)行打撈，確保航行安全。三是更新格柵機(jī)、履帶等打撈裝置，增強(qiáng)漂浮垃圾附著力。為解決長江流域大水面和大水流漂浮物的難題，本文從船型、基本結(jié)構(gòu)、甲板裝置、電力系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)及舵機(jī)系統(tǒng)等6個(gè)方面來探討21 m全自動(dòng)推漂船的功能。

1 21 m全自動(dòng)推漂船設(shè)計(jì)基本要求

全自動(dòng)推漂船是根據(jù)水域大量爆發(fā)水面漂浮樹枝、大型木頭及水面漂浮垃圾的情況設(shè)計(jì)的。大量爆發(fā)水面垃圾時(shí)，垃圾的分布范圍很廣[1]，全自動(dòng)推漂船可展開推漂裝置，能夠?qū)⒋竺娣e的漂浮垃圾推到指定地點(diǎn)，集中收集。在不使用推漂裝置的時(shí)候，可以通過駕駛室內(nèi)的按鈕控制推漂裝置，提升出水面，再通過液壓裝置自動(dòng)折疊到船的兩側(cè)，不影響船只的航行，能有效提高船只的利用率[3]。

2 船型及主要量度

2.1 船型

本船船型為雙體船，采用平艉、斜尖艏形式，通過連接橋連接兩片體。船體結(jié)構(gòu)為單甲板、單底、橫骨架式，且均為鋼質(zhì)焊接結(jié)構(gòu)[4]。

2.2 主要量度

最大船長

21.87 m

總寬

7.55 m

船長

16.60 m

片體中心距

3.80 m

型深

2.00 m

滿載吃水

1.20 m

滿載排水量

72.53 t

調(diào)遣航速

18 km/h

工作航速

～2.5 km/h

續(xù)航力

24 h

航區(qū)

A級(jí)

3 船體結(jié)構(gòu)和性能

3.1 船體結(jié)構(gòu)

船體結(jié)構(gòu)按A級(jí)航區(qū)的要求設(shè)計(jì)，滿足中國船級(jí)社(CCS)《內(nèi)河小型船舶建造規(guī)范》(2016)4]的要求。船體為單甲板、單底、橫骨架式鋼質(zhì)焊接結(jié)構(gòu)。船體為CCS-B級(jí)船用鋼板，型鋼以及輔料為Q235鋼。全船肋距 0.5 m，梁拱50 mm。

全船由3道水密橫艙壁分隔出4個(gè)全封閉水密艙，位于船連續(xù)主甲板下。從前向后依次為主機(jī)艙、輔機(jī)艙、主機(jī)艙、艉空艙。

3.2 船舶性能

船舶穩(wěn)性完全符合中國海事局《內(nèi)河小型船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2016)對(duì)A級(jí)航區(qū)船的要求。

干舷和安全設(shè)備等滿足中國海事局《內(nèi)河小型船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2016)對(duì)A級(jí)航區(qū)非敞口船的要求。

4 上層建筑設(shè)計(jì)

4.1 駕駛室

駕駛采用可整體拆卸式，其內(nèi)部設(shè)備布置收集輸送系統(tǒng)的電氣開關(guān)、液壓舵機(jī)操縱系統(tǒng)、聲號(hào)信號(hào)燈開關(guān)及電控箱、駕駛椅、工具箱等。操縱系統(tǒng)為電控液壓，推進(jìn)系統(tǒng)由手動(dòng)操縱桿操縱[7]。船行駛時(shí)均顯示其各自的燃油與壓力情況。燃油表、工作壓力表、舵機(jī)壓力表安裝在駕駛室面板右上角，通過合理優(yōu)化駕駛室的結(jié)構(gòu)，保障了所有控制儀表、設(shè)備以及液壓管線閥體免受雨水侵蝕。

駕駛室位于船舶頂部，前方為駕駛區(qū)域，后方為船長室，設(shè)有簡易床鋪和1臺(tái)甚高頻電話。駕駛室后下方設(shè)置廚房間、衛(wèi)浴間、餐廳和船員室。船員室內(nèi)有2張簡易床鋪。駕駛室、船長室、船員室和餐廳安裝空調(diào)。駕駛室上方安裝2個(gè)探照燈，滿足夜航要求。廚房和衛(wèi)生間的污水由艙內(nèi)污水箱儲(chǔ)存，使用滿后可排放到碼頭污水處理池內(nèi)。

4.2 推漂系統(tǒng)

21 m全自動(dòng)推漂船推漂裝置寬度為15 m，入水最大深度為0.7 m，水上高度為0.3 m。通過液壓機(jī)構(gòu)的控制，推漂裝置能整體浮出水面0.3 m，而且整個(gè)推漂系統(tǒng)可以折疊和拆卸。推漂裝置折疊機(jī)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 推漂裝置折疊機(jī)構(gòu)示意圖

5 動(dòng)力系統(tǒng)

5.1 動(dòng)力

本船主機(jī)選用2臺(tái)WP6C 220-23(水冷)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為2 300 r/min，功率為162 kW，滿足全船推進(jìn)功率的要求。齒輪箱選用與主機(jī)相配套的MB 242型。

本船液壓泵站采用TD226B-3C1(水冷)發(fā)動(dòng)機(jī)，滿足液壓推漂裝置的功率要求。發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為1 800 r/min，功率為50 kW 。

為了降低噪聲，本系統(tǒng)使用的消音裝置排放標(biāo)準(zhǔn)滿足歐二級(jí)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。自動(dòng)停車裝置和水溫、油溫自動(dòng)報(bào)警裝置配置在柴油機(jī)上，可以保障設(shè)備的運(yùn)行安全。柴油箱設(shè)置加油通氣口，并注明燃油標(biāo)號(hào)。機(jī)艙內(nèi)部配置油水分離器。

5.2 冷卻系統(tǒng)

本船發(fā)動(dòng)機(jī)采用水冷卻方式。發(fā)動(dòng)機(jī)利用皮帶驅(qū)動(dòng)水泵,水泵通過濾網(wǎng)將水抽進(jìn)來。水流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻器及齒輪箱冷卻器，被分成兩股：一股流過排氣管冷卻器；一股流經(jīng)液壓油冷卻器,進(jìn)行冷卻，最后排出船外。艉軸采用水潤滑軸承，將齒輪箱的冷卻水接入水潤滑艉軸管內(nèi)部，能夠有效地防止泥沙進(jìn)入艉軸管,保護(hù)艉軸，減小磨損。

5.3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及舵機(jī)系統(tǒng)

本船采用雙機(jī)雙槳推進(jìn)方式。其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪箱、軸系、螺旋槳組成。

駕駛室操作面板上安裝發(fā)動(dòng)機(jī)的控制轉(zhuǎn)速手柄、齒輪箱的倒順車手柄和方向機(jī)，將前進(jìn)、轉(zhuǎn)向、快慢速、后退實(shí)現(xiàn)集中控制，并且操縱方便靈活。

舵設(shè)備由液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件液壓缸驅(qū)動(dòng)。液壓缸與固定在舵機(jī)軸上的轉(zhuǎn)向小臂連接，控制舵葉的角度，從而控制航向。本船備有應(yīng)急舵機(jī)。

6 電氣系統(tǒng)

本船主機(jī)帶1臺(tái)24 V/30 A直流發(fā)電機(jī)，其輸出的電源可直接為船上蓄電池進(jìn)行充電。

機(jī)艙內(nèi)配置DC12 V/6-QW-200MF蓄電池4只，其作用是作為主機(jī)啟動(dòng)電源兼船上部分設(shè)備主電源及備用電源。

本船發(fā)電機(jī)采用CCFJ24J-W3發(fā)電機(jī)組，功率為24 kW。

7 結(jié)語

21 m全自動(dòng)推漂船研發(fā)設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：

(1)本船采用雙船體結(jié)構(gòu)型式，能夠有效地提高推漂船作業(yè)工況下的穩(wěn)定性和安全性。

(2)推漂裝置及輔助裝置設(shè)計(jì)采用可折疊推漂桁架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、推板可升降調(diào)節(jié)，并且可以折疊收到船的兩側(cè)，解決了不同推漂深度和調(diào)遣不同工作模式的問題。

(3)為應(yīng)對(duì)漂浮物聚集水域的水體泥沙雜物較多的情況，設(shè)計(jì)了防堵塞的甲板貫穿式海水箱。將海水箱設(shè)置在甲板面上，在箱體內(nèi)設(shè)置方便抽拉清理的易拆卸格柵，能夠做到在不停機(jī)的情況下及時(shí)清理進(jìn)入海水箱的各種垃圾，提高了工作效率。

21 m全自動(dòng)清漂船解決了分步分區(qū)域收集、密集漂浮物集中圍控、上岸等一體化收集處理的難題。實(shí)際使用證明，將圍油欄、江面全自動(dòng)清漂船、岸上收集輸送系統(tǒng)三者有機(jī)結(jié)合并共同作業(yè)是應(yīng)對(duì)大規(guī)模密集漂浮物圍控的一種高效解決方案。本產(chǎn)品的研發(fā)同時(shí)促進(jìn)了江面漂浮物治理設(shè)備向更加細(xì)分化、專業(yè)化的方向發(fā)展。