35 m 多功能水上全自動清漂船設計

周 群，李岳洋，管義鋒，2

(1.江蘇現代造船技術有限公司，江蘇鎮江212003;2.江蘇科技大學船舶與海洋工程學院，江蘇鎮江212003)

0 引言

隨著全球環境生態保護意識的日益增強，河流湖泊及水利樞紐漂浮物綜合治理問題成為亟待需要解決的問題。雖然政府已投入大量的人力和物力，然而由于水葫蘆、藍藻繁殖迅速，毛竹、樹枝、樹木及各類水面漂浮物易集聚岸邊等特點，用傳統的人工打撈和現有的打撈船已無法改善和治理水污染現狀。通過調研和論證，提出漂浮物收集裝置的概念，研究開發一種新型的35 m多功能水上自動清漂船。

1 船型和主要量度

1.1 船型

35 m多功能水上全自動清漂船主要用來收集打撈毛竹、樹枝、樹木及各類水面漂浮垃圾，同時能將收集的垃圾自動卸載到指定的裝載船、岸上碼頭、垃圾運輸車等設備上，且連續性好。

本船為單體雙頭船型，斜尖艏和平艉。船片體結構為單甲板、單底、橫骨架式;全部為鋼質焊接結構。收集和存儲艙裝設于船體主甲板上，駕駛室安裝在收集艙上。存儲艙兩側駕駛室下方分別設置廚房和廁浴室。

1.2 主要量度

總長 35.0 m

型寬 7.0 m

型深1.8 m

空載吃水 0.7 m

滿載吃水 0.95 m

空載排水量 123.48 t

滿載排水量 163.6 t

主推發動機功率 145 kW×2

發電機功率 24 kW

清漂裝載量 40 t(70 m3)

輕載自由航速 22 km/h

續航力 48 h

乘員 15人

全船肋距 0.5 m

液壓泵站發動機功率 75 kW

航區 B級航區J2航段

2 總體布置

35 m多功能水上全自動清漂船總布置圖如圖1所示。下面主要介紹艙室劃分及艙面布置情況。

2.1 艙室劃分

艉至Fr6:全封閉艉空艙。

Fr6至Fr22:主機艙，主要布置推進發動機、齒輪箱、推進軸系、前端輸出系統。

Fr22至Fr38:輔機艙，主要設置隔離液壓油柜、生活污水柜、污油水柜和排岸接頭，并設置1臺發電機組和1臺柴油機供液壓系統動力。

Fr38至Fr50:空艙，同時可兼做固定壓載艙和儲藏室。

Fr50至艏:全封閉艏空艙。

2.2 艙面布置

舯部:存儲艙，主要用于堆裝收集上來的的垃圾并通過輸送帶移送。存儲艙中部上方設置踏步平臺及前方駕駛室，全船操控在駕駛室內完成。存儲艙兩側在駕駛室下方右側設置盥洗室，左側為空房間供出入主機艙。

艏部:收集艙。艙前口有收集臂和切割裝置。全艙可由液壓機構控制調節入水深度，通過船的推進和帶鉤輸送帶收集上傳水面漂浮垃圾及毛竹樹干等，并安裝防撞保護裝置。船首右側安裝機械抓手，具有打撈大型復雜的垃圾和輔助生活垃圾的接收功能。

收集艙和存儲艙均采用高強度尼龍或不銹鋼排鏈式輸送裝置，全部由液壓馬達驅動。

圖1 35 m多功能水上全自動清漂船總布置圖

3 性能及主要設備

3.1 穩性

本船穩性按照中國海事局《內河船舶法定檢驗技術規則》(2011)及修改通報對B/J2級航區船的要求核算各種裝載情況。經計算，各工況狀態均滿足要求。

3.2 干舷

本船干舷按照中國海事局《內河船舶法定檢驗技術規則》(2011)修改通報對B/J2級航區非敞口船的要求校核。經校核，本船干舷為1 200 mm，滿足要求。

3.3 舾裝

鑒于本船通常不作水下拋錨工作，故不配錨。系船索為Φ24 mm長80 m丙綸系船索(最小破斷力≥81 kN)，共3根。

3.4 推進和操縱設備

本船配置2只MAU4葉螺旋槳，槳徑為1.20 m，螺距為1.00 m，推進效率為0.55，雙槳系柱推力為48 kN;2只1.076 m2平板舵，由2×5 kN·m液壓舵機驅動。

4 船體結構和材料

本船為鋼質焊接雙體船，片體為單底、單甲板、橫骨架式鋼質焊接結構，兩片體間以箱型連接橋連接。本船連續主甲板下設4道水密橫艙壁，分隔出5個水密艙，自后向前依次為艉空艙、主機艙、輔機艙、空艙和艏空艙。

船體結構按CCS《鋼質內河船舶建造規范》(2009)及修改通報(2012)對B/J2級航區船舶的要求設計。全船肋距0.5 m，梁拱0.1 m。船體鋼板選用CCS-B級船用鋼板，型鋼及輔料采用Q235鋼。

5 輪機設計

本船機艙布置在艉部Fr5至Fr21，全長8.0 m。推進機組采用2臺WP6C198-23增壓柴油機與船用齒輪箱HC138組成雙機雙槳推進系統，主機額定功率為145 kW，額定轉速為2 300 r/min。齒輪箱減速比為5.56。連接傳動軸設一中間軸，以利裝拆，艉管軸承采用銅背軸承。江水箱設在Fr20至Fr22之間，左右舷各1只，靠近江水箱的江水總管上設濾器和進水閥門。

機艙內設水泵2臺，1臺為臥式自吸式艙底泵，另1臺為臥式自吸式消防泵;燃油柜2只，日用燃油柜2只，艉管滑油箱2只;設油污水處理裝置1臺，滿足IMO MEPC107(49)決議，達標清水排至舷外，污油排至污油箱;設生活污水粉碎消毒儲存柜1臺，滿足IMO MEPC159(55)決議;設液壓舵機泵2臺，電動空氣壓縮機組1臺。

從安全經濟的角度出發，對管路材料、管路附件、管系通徑計算等進行了優化設計，以求科學合理。管路布置則考慮到系統操作、可靠性以及船舶建造規范等。海水總管、艙底水管、消防水管和油管均采用無縫鋼管，其中油管采用酸洗處理并串油，海、淡水管采用熱鍍鋅處理。所有閥門的閥體采用鑄鋼材料，閥門的法桿及閥盤采用鑄鋼或者銅材質。

6 電氣設計

6.1 電制

本船配電采用交流400 V、50 Hz，三相三線絕緣系統;生活用電、正常照明采用三相交流AC220 V、50 Hz，雙線絕緣系統;低壓及應急照明系統采用DC24V、雙線絕緣系統。

6.2 電源設備

本船設有1臺24 kW柴油發電機和1臺20 kW軸帶發電機作為全船主電源;蓄電池共4只，2只1組，共2組;低壓設備的供電電源，同時兼作應急照明，防止當主電源失電后，保證自動供電的可靠性。充放電板設置在駕駛甲板充放電室，蓄電池組設置在駕駛甲板蓄電池室。岸電箱1只，停泊時接岸電用，船電、岸電間設有可靠的聯鎖。

6.3 其他電氣設備

本船設有無線電通信設備、航行設備、信號設備、船內通信設備等系統，其照明系統、通訊、導航等設備均按照規范和法規要求配置。駕駛室設集中控制臺，在駕控臺上設有主機和舵機監控儀表及消防泵遙控裝置等。

7 結語

通過35 m多功能水上自動清漂船的設計和建造，該船設計的主要特點有以下幾點:

(1)全自動水面清漂船主要由船體、駕駛室、動力系統、電氣及液壓系統、收集裝置、中前部存儲裝置和專用機械手組成。

(2)船體為全焊接鋼質雙體結構，使用的船板、肋骨、強橫梁、縱梁、隔艙壁等材料均采用CCS-B船用鋼板，甲板使用焊接凸點并涂上防滑油漆。

(3)收集裝置所有操縱均為自動化(行進、轉向、倒退、收集、打撈、濾水、輸送、卸載)都在駕駛室操作臺上控制，操作簡便，自動化程度高，效率高。

(4)前收集艙輸送帶由帶齒鉤高強度尼龍鏈片、不銹鋼鏈軸、不銹鋼連接片組成，每個齒鉤的平均承重能力達到1 t，具有垃圾鉤掛能力強、承重力大、結實耐用、輸送流暢的特點。

(5)設計帶齒鉤的尼龍連接片有利于水葫蘆等大型漂浮垃圾的收集，能及時勾住漂浮垃圾(水面漂浮物、長毛竹、樹枝)，提高了工作效率。

經實船運用，多功能水上自動清漂船航速快、穩性好、操作安全，作業范圍廣。

［1］ 劉何稚.新型清漂船的設計與研究［J］.中國科技博覽，2009(8):263-263.

［2］ 徐筱欣，巢峰，韓曉波，周曉潔.三峽壩區清漂船垃圾箱轉運裝置開發研究［J］.造船技術，2007(4):23-24.

［3］ 石峰.三峽壩區1#清漂船專用清潔裝置的設計及改進［J］.船舶工程，2009，31(4):30-32.

［4］ 張銀南，凌勇堅.ZS-800型水面清漂船設計與研究［J］.中國農機化，2004(2):26-27.

［5］ 顧敏童.船舶設計原理［M］.上海:上海交通大學出版社，2001.

［6］ 中華人民共和國海事局.內河船舶法定檢驗技術規則［M］.北京:人民交通出版社，2011.