關于水面漂浮物收集的雙船與分輸裝置

鄒勇 邊澤成 謝延昊 王澤成 于海峰

摘要：針對傳統水面漂浮物收集裝備收集效率低、勞動強度大、工作環境惡劣的難題，本課題設計研究了一種新型海面漂浮物收集裝置，該裝置以雙體船模型為基礎，將“收集—濾水—壓縮—運輸”裝置集成到一起的新型的水面漂浮物打撈船。從而實現水面漂浮物的高效、快速收集、進而實現水面垃圾清理的機械化與自動化，提高水面漂浮物收集的工作效率，降低勞動強度。

關鍵詞：主船；副船；濾水；效率

前言

眾所周知，每年七月，青島都將遭受滸苔的襲擊，2008年北京奧運會帆船比賽也差點因為滸苔來襲而延期。針對如何快速打撈水面漂浮物，如何最大限度的節約勞動成本，如何提高打撈的效率等問題，本文提出一種新型的集收集，壓縮，濾水，運輸等功能于一體的裝置。

1.主船的設計

因為考慮到單船結構，收集的效率無法滿足快速打撈水面漂浮物的要求，所以船體采用雙船結構，主船負責打撈，副船負責運輸。主船采用雙體船結構，具有良好的耐波性；航行時靜水阻力性能好；船的推進效率高[1]；船體的總寬度較大，甲板面積大等優點。

船體的材料采用的是船體用結構鋼，主要用來制造遠航、沿海和內河航區船舶的船體結構，按照其最小屈服點劃分強度級別為一般強度鋼和高強度鋼。船用結構鋼是用來制造船體及其附屬結構的最主要金屬材料。為了使船體結構能在現代造船生產條件下順利建造，也為了保證船的使用安全、可靠，船體除了需要合理的設計和正確施工工藝外，還要求船體結構鋼材必須具有各項良好的技術性能，如強度、硬度、塑性、韌性、耐疲勞性能、耐海水腐蝕性能以及某些特殊性能，還必須具有良好的工藝性能，如冷熱彎曲工藝性能和焊接工藝性能等[2]。

為了使船體不至于太重，故船體的鋼板厚度定為5mm，在滿足各方面的功能需求的情況下，選擇船體材料為A32鋼。

2.收集與傳送裝置

收集與傳輸裝置負責將水面的漂浮物收集起來，在動力的驅動下，傳送帶將漂浮物向后運輸，運到副船上。

針對收集的對象主要是水面的浮游植物，含有較多水的特點。所以傳送帶采用履帶式結構，便于及時濾除水。具體的收集與傳輸裝置如圖1所示，1為主傳送帶，它為履帶結構，其上有勾臂結構2，勾臂結構可以將水面的漂浮物收集到主傳送帶上，并且由于鏈板為不銹鋼材質，其摩擦系數較小，設立倒鉤板，也可以防止垃圾下滑。主傳送帶1與副傳送帶10之間有一個滾筒結構，可以將收集到的垃圾進行壓縮，而在副傳送帶10的上方還有一個長滾筒，長滾筒也可以對收集到的漂浮物進行壓縮。而兩個壓縮裝置的運用，可以減小漂浮物占用的空間，可以提高運輸的效率；也可以更加充分的將漂浮物中的水擠壓出來，減小漂浮物的重量，便于運輸到岸邊。（該結構已經申請專利保護）

圖1

3.副船結構

因為采用雙船結構，在保證漂浮物收集效率的前提下，就要求副船要快速卸載放在船艙里的漂浮物。于是在副船采用翻斗式船艙，這樣不僅可以提高效率，而且可以節約人力物力。

如圖2，自動卸載漂浮物過程：首先，將滿載的船停于卸載漂浮物的位置，啟動液壓油缸4提升翻斗，在翻斗一端升起，另一端繞著船體1轉動的同時，翻斗5與翻斗門扣10接觸的一端與翻斗5分離，翻斗門扣10在受壓彈簧11的作用下翹起，隨軸轉動，另一帶鉤端就會下降，這時翻斗門扣10帶鉤端與翻斗門8分離，對于翻斗門8的約束消失，翻斗門在重力的作用下會繞著與翻斗5接觸的一端轉動并打開，當液壓油缸4上升到最高點時，翻斗門8也達到最大開度，這時漂浮物就會在重力的作用下從翻斗5中自動卸出，從而實現了自動卸載漂浮物的過程。

卸載漂浮物完畢后下降翻斗5，其過程與剛才相反，另外，此自動載漂浮物的副船也可以用于貨物的運輸。（該結構已經申請專利保護）

圖2

4.結構創新點

4.1勾臂結構的運用，不僅可以起到收集漂浮物的作用，而且可以在運輸過程中起到防滑落的作用；

4.2運用雙重壓縮裝置，減少漂浮物占用的空間，提高效率；

4.3翻斗式船艙的運用，可以提高漂浮物的卸載效率。

5.結束語

此新型裝置運用了“帶傳動，四桿結構，液壓油缸”等機械原理知識，運用雙船結構收集水面漂浮物，在一定程度上解決了傳統收集裝置效率低的問題，能夠更好地為人類社會服務，有利于快速打撈水面漂浮物，具有良好的市場應用前景。

參考文獻 ：

[1]楊松林，楊大明.小水線面雙體船的性能優勢及其應用狀況[J].造船技術，2000.3.

[2]曾平主.船舶材料與焊接[M]. 哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社，2006.4.

基金項目：本裝置已獲2013年大學生國家級創新創業訓練項目資助（201310425030）