ZS-800型水面清漂船的開發設計

沈勝權

湖州市港航管理局 湖州313000

ZS-800型水面清漂船的開發設計

沈勝權

湖州市港航管理局 湖州313000

為解決航道堵塞、水質污染等問題研制開發ZS-800型水面清漂船，分析清漂船的性能特點，實船測試表明清漂船機械作業生產效率與人工清漂打撈效率相比有顯著提高，可大幅降低生產成本。

水面清漂 產品開發 研究

ZS-800型水面清漂船是一種雙體結構的自航船，通過液壓控制系統和各機構機械傳動裝置來實現水面收集、打撈輸送作業過程，達到水域清漂保潔的目的。本船以2ZD2002液電控制、機械傳動技術為核心，可根據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

1．1 主要設備配置

ZS-800型水面清漂船由船體系統、動力裝置、推進航行裝置、水面水葫蘆垃圾導向收集裝置、打撈輸送裝置等組成；并由液壓、電控元件組成的2ZD2002控制系統來達到各機構正常工作狀態。作業流程見圖1。

圖1 作業流程圖

1．2 技術指標

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，轉速：2 600 r／min，

主機：N490LDI型柴油發動機，

通航不可折高度水線以上約2．5 m。

1．3 2ZD2002液壓傳動系統

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

總布置見圖2，技術指標如下。

船舶航速6～7 km／h，

調頭及轉向采用左、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、右推進器轉速1 000 r／min

左、右采集裝置轉速120 r／min，

水面清掃導向寬度2．6 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

在調研、考察的基礎上，通過技術論證，方案設計、擠壓裝置試驗，初步完成室內加工制作、安裝，初調工作，并進行了空車磨合運轉和水葫蘆清漂試車，針對試驗過程中出現的技術問題，進行改進制作，并重新進行調試。

從實際情況看，無論駕駛操縱還是打撈效果，基本達到設計要求，性能良好。

該船采用中央駕駛室集中對各機構通過液電控制操縱，并且設有相關航行信號標志。船舶作業配備2～3名船員。該船適合B、C級航區，如內河航道、港口、景區湖泊、城市鄉鎮河道、水庫等。

3 測試結果

1）臺班生產能力A為

式中：D——打撈帶輪直徑，取0．125 m；

n——鏈輪轉速，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——打撈輸送帶機械效率，取0．75；

ηf——水葫蘆面積打撈及連續復雜因素修正系數，取0．65；

t——單位時間，取8 h；

ηt——考慮進出港口和休息、停頓、輔助等時間損耗修正系數，取0．6。

2）每臺班保潔作業河面能力H為

式中：H——臺班保潔河面，m2，

B——每次清掃寬度，取2．6 m；

v——航行作業速度，取50～100 m／min；

ηv——速度修正系數，取0．8；

t——臺班作業時間，取8 h；

ηt1——時間修正系數，取0．6～0．8。

由于湖面漂浮垃圾不均，分布較復雜，所以實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

該船預測市場售價40萬～45萬元，按加速折舊使用5年計算，根據水葫蘆生長特點取作業時間半年，每臺班油費為150元，作業員工3名，臺班人工費為150元，大修折舊維修每臺班200元，利潤每臺班380元，合計臺班費用880元（擠壓打包費用及配套運輸費另計），估計5年收回投資。

設計密集水葫蘆打撈能力每臺班220 m3，打撈費用為4．0元／m3或0．6元／m2。

樣船實際每臺班生產能力530 m3，打撈費用為1．67元／m3或0．25元／m2，樣船實際清漂水葫蘆能力比預測提高約2．4倍。

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

兩者比較，清漂船生產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機動運輸船費用300元，生產成本也僅占人工打撈的22．3%。

可見，清漂船機械作業生產效率與人工清漂打撈效率相比顯著提高，生產成本大幅度降低。

4 結束語

該水面清漂船屬新型環保船，全液壓電控，具有較高的技術含量，工作可靠，符合國家環保標準；該產品可根據市場客戶需要，生產不同的船型，滿足不同工況下水面清漂作業需要，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環境嚴重污染問題，達到治理水環境的目的。

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（1967—），男，學士，工程師。