21 m全自動推漂船的設計

倪 杰

(蘇州飛馳環?？萍脊煞萦邢薰荆K 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，擴散快，一般清漂船難以高效地收集大面積的漂浮物。目前應對漂浮物擴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弊端：當水流流速較大時，布施圍油欄的作業難度很大；圍油欄對漂浮物只能靜態暫時圍控，且當漂浮物聚集過量的時候，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，無法完全截斷圍控漂浮物。

國外主流清漂船設備制造公司曾應需開發了各種推污船，從設備類型和功能上看，設備主要針對小型靜水狀態河道，不適用國內急流大水域環境。長江流域作為國內漂浮物集聚的主要流域，其中三峽流域漂浮物集聚尤為嚴重。而國內大部分現有清漂船依然基于平靜水域設計，且船舶大多采用垃圾人工專運，貨艙艙容小，轉運效率低。因此，2012年長江三峽段的管理部門結合當地流域情況對原有清漂船進行改進。一是將原清漂船舶加長6 m，使貨艙容積在原有基礎上增加2倍，可放置3個垃圾吊網，配合漂浮垃圾轉運躉船卸載。二是在船艏加裝長12 m、寬1.4 m可折疊的網狀推板，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。當漂浮物阻礙航道時，可快速將垃圾推向庫岸邊再進行打撈，確保航行安全。三是更新格柵機、履帶等打撈裝置，增強漂浮垃圾附著力。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、基本結構、甲板裝置、電力系統、冷卻系統、驅動及舵機系統等6個方面來探討21 m全自動推漂船的功能。

1 21 m全自動推漂船設計基本要求

全自動推漂船是根據水域大量爆發水面漂浮樹枝、大型木頭及水面漂浮垃圾的情況設計的。大量爆發水面垃圾時，垃圾的分布范圍很廣[1]，全自動推漂船可展開推漂裝置，能夠將大面積的漂浮垃圾推到指定地點，集中收集。在不使用推漂裝置的時候，可以通過駕駛室內的按鈕控制推漂裝置，提升出水面，再通過液壓裝置自動折疊到船的兩側，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。船體結構為單甲板、單底、橫骨架式，且均為鋼質焊接結構[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

調遣航速

18 km/h

工作航速

～2.5 km/h

續航力

24 h

航區

A級

3 船體結構和性能

3.1 船體結構

船體結構按A級航區的要求設計，滿足中國船級社(CCS)《內河小型船舶建造規范》(2016)4]的要求。船體為單甲板、單底、橫骨架式鋼質焊接結構。船體為CCS-B級船用鋼板，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個全封閉水密艙，位于船連續主甲板下。從前向后依次為主機艙、輔機艙、主機艙、艉空艙。

3.2 船舶性能

船舶穩性完全符合中國海事局《內河小型船舶法定檢驗技術規則》(2016)對A級航區船的要求。

干舷和安全設備等滿足中國海事局《內河小型船舶法定檢驗技術規則》(2016)對A級航區非敞口船的要求。

4 上層建筑設計

4.1 駕駛室

駕駛采用可整體拆卸式，其內部設備布置收集輸送系統的電氣開關、液壓舵機操縱系統、聲號信號燈開關及電控箱、駕駛椅、工具箱等。操縱系統為電控液壓，推進系統由手動操縱桿操縱[7]。船行駛時均顯示其各自的燃油與壓力情況。燃油表、工作壓力表、舵機壓力表安裝在駕駛室面板右上角，通過合理優化駕駛室的結構，保障了所有控制儀表、設備以及液壓管線閥體免受雨水侵蝕。

駕駛室位于船舶頂部，前方為駕駛區域，后方為船長室，設有簡易床鋪和1臺甚高頻電話。駕駛室后下方設置廚房間、衛浴間、餐廳和船員室。船員室內有2張簡易床鋪。駕駛室、船長室、船員室和餐廳安裝空調。駕駛室上方安裝2個探照燈，滿足夜航要求。廚房和衛生間的污水由艙內污水箱儲存，使用滿后可排放到碼頭污水處理池內。

4.2 推漂系統

21 m全自動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。通過液壓機構的控制，推漂裝置能整體浮出水面0.3 m，而且整個推漂系統可以折疊和拆卸。推漂裝置折疊機構示意圖見圖1。

圖1 推漂裝置折疊機構示意圖

5 動力系統

5.1 動力

本船主機選用2臺WP6C 220-23(水冷)柴油發動機，額定轉速為2 300 r/min，功率為162 kW，滿足全船推進功率的要求。齒輪箱選用與主機相配套的MB 242型。

本船液壓泵站采用TD226B-3C1(水冷)發動機，滿足液壓推漂裝置的功率要求。發動機額定轉速為1 800 r/min，功率為50 kW 。

為了降低噪聲，本系統使用的消音裝置排放標準滿足歐二級環境保護標準。自動停車裝置和水溫、油溫自動報警裝置配置在柴油機上，可以保障設備的運行安全。柴油箱設置加油通氣口，并注明燃油標號。機艙內部配置油水分離器。

5.2 冷卻系統

本船發動機采用水冷卻方式。發動機利用皮帶驅動水泵,水泵通過濾網將水抽進來。水流經發動機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；一股流經液壓油冷卻器,進行冷卻，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部，能夠有效地防止泥沙進入艉軸管,保護艉軸，減小磨損。

5.3 驅動系統及舵機系統

本船采用雙機雙槳推進方式。其驅動系統由發動機、齒輪箱、軸系、螺旋槳組成。

駕駛室操作面板上安裝發動機的控制轉速手柄、齒輪箱的倒順車手柄和方向機，將前進、轉向、快慢速、后退實現集中控制，并且操縱方便靈活。

舵設備由液壓系統的執行元件液壓缸驅動。液壓缸與固定在舵機軸上的轉向小臂連接，控制舵葉的角度，從而控制航向。本船備有應急舵機。

6 電氣系統

本船主機帶1臺24 V/30 A直流發電機，其輸出的電源可直接為船上蓄電池進行充電。

機艙內配置DC12 V/6-QW-200MF蓄電池4只，其作用是作為主機啟動電源兼船上部分設備主電源及備用電源。

本船發電機采用CCFJ24J-W3發電機組，功率為24 kW。

7 結語

21 m全自動推漂船研發設計主要有以下幾個創新點：

(1)本船采用雙船體結構型式，能夠有效地提高推漂船作業工況下的穩定性和安全性。

(2)推漂裝置及輔助裝置設計采用可折疊推漂桁架的結構設計、推板可升降調節，并且可以折疊收到船的兩側，解決了不同推漂深度和調遣不同工作模式的問題。

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

21 m全自動清漂船解決了分步分區域收集、密集漂浮物集中圍控、上岸等一體化收集處理的難題。實際使用證明，將圍油欄、江面全自動清漂船、岸上收集輸送系統三者有機結合并共同作業是應對大規模密集漂浮物圍控的一種高效解決方案。本產品的研發同時促進了江面漂浮物治理設備向更加細分化、專業化的方向發展。