近海沼澤地螺旋推進船

萬玉春 張洪燕 李萬田 徐圣智

（重慶交通大學 航運與船舶工程學院，重慶400074）

中國國土面積遼闊，環境條件復雜，沼澤濕地的面積，全世界以加拿大和前蘇聯為最大，我國位于第三，總面積8.04 億畝;濕地不僅是人類賴以生存的寶貴資源,還具有重要的生態價值。沿海沼澤濕地蘊含著大量油、氣、煤和泥炭等礦藏資源；同時也為近海魚類提供豐富的營養，廣闊的沼澤是野生動物的棲息地，也是天然的牧場、人工養殖場和鹽場。但其主要分布在海邊、河邊、湖泊和?？谶吘壧?，特殊的地理環境導致其交通工具開發一直都是一個難題。二戰期間，前蘇聯曾研制螺旋推進車，這種車輛不能在平坦路邊行駛，且耗油太大，所以未能得到推廣。英國研究的濕地交通工具- 氣墊船同樣存在一些不足，航程較短、耗油量大、經濟效益較低，氣墊圍裙容易磨損，常需更換。

為了解決這些近海沼澤地帶的作業問題，我們設計螺旋推進多功能船舶，它能輕松實現在復雜的沼澤地環境下的航行，完成牽引、負重等功能，降低特殊環境下人工作業的危險系數。

1 系統設計原理

1.1 結構設計

1.1.1 整體結構設計

近海沼澤地的螺旋推進雙體船舶主要包括船身本體、支撐裝置、驅動裝置、螺旋推進器、機械臂等部分。如圖1 為近海沼澤地的新型雙體船舶螺旋推進行駛模式時的狀態結構示意圖。支撐裝置主要用于鏈接船體與驅動裝置，并傳遞動力。驅動裝置布局在船底，通過鏈條傳動為螺旋推進器及螺旋槳提供驅動力。

1.1.2 支撐裝置的結構設計

支撐裝置主要包括由連桿組成。如圖2 所示為支撐裝置和驅動裝置結構示意圖。連桿、電動推桿的末端分別與船身本體鉸接。連桿兩端分別與連桿鉸接。

圖1 近海沼澤地的螺旋推進雙體船結構圖

圖2 支撐裝置和驅動裝置結構示意圖

1.1.3 驅動裝置的結構設計

驅動裝置主要包括動力源、減速器、齒輪、鏈條等。驅動裝置的結構示意圖參見圖2。動力源與減速器布置于船身本體內。兩齒輪分別與連桿的兩端鉸接。鏈條與齒輪相互嚙合傳動。同時螺旋推進器也通過快拆式聯軸器與齒輪相互連接。通過操控差速電機的轉速與旋轉方向，進而可以實現船舶任意方向航行。

1.1.4 螺旋推進器的結構設計

螺旋推進器由螺旋卷筒、連接盤、轉軸等組成。螺旋卷筒由具有一定彈性的橡膠材料制成，可實現充放氣折疊，以此節省空間；螺旋管兩端分別與硬質連接盤連接。后端連接盤上設置有排氣口，通過排氣口可以實現對螺旋管的充放氣。連接盤通過轉軸以及快拆式聯軸器與齒輪相互連接，進而將驅動裝置的扭矩傳遞到螺旋管、驅動螺旋管旋轉。

圖4 螺旋推進器的結構設計圖

1.1.5 多功能機械臂的結構設計

由于沼澤濕地的復雜性，一般的常規工程（挖掘機、推土機等）機械設備難以滿足濕地作業，濕地的工程作業也是一大難題?；诖嗽诮Ｕ訚傻氐穆菪七M雙體船加裝多功能機械臂，并且機械臂可加裝不同的功能，可實現濕地的疏浚、挖掘等各種工作，從而降低濕地施工的難度系數。

1.2 航行模式

兩棲船具有排泥板、支架螺旋推進器;兩塊排泥板對中固定在車架前部;兩個螺旋推進器設置在車架底部,分別位于支架左面、右面位置;所述的螺旋推進器由螺旋葉片、推進器外殼、電機、行星減速器和軸用密封件組成;推進器外殼的.端與固定在電機座體端面的支撐軸構成轉動副，另一.端與電機的輸出軸構成轉動副，支撐軸與車架固定;電機和行星減速器均設置在推進器外殼內;電機的輸出軸通過行星減速器驅動推進器外殼;發電機通過臍帶纜給電機供電，控制柜通過臍帶纜給電機傳輸控制信號;所述的螺旋葉片固定在推進器外殼外;固定在電機座體端面的支撐軸與車架之間、電機的輸出軸與車架之間均設有軸用密封件, 兩端的軸用密封件用于密封電機與推進器外殼之間的縫隙。兩個螺旋推進器的電機轉動方向不同,從而分配兩個螺旋推進器的螺旋葉片轉向,使得車架的行進方式不同，可以實現向前推進、向后推進、向左轉向、向右轉向、向左推進、向右推進。其操作性能較好，在沼澤濕地上不易被水草、雜物所纏住。

2 創新點

2.1 螺旋動力推進的采用可適應復雜的沼澤環境

螺旋推進式雙體船主要采用螺旋推進的方式作為動力，有效解決了現有船舶不能在海灘及沼澤地軟濕地航行的問題，其不僅能良好地適應各種不同環境航行，也能夠讓諸多濕地管理問題變得簡單。

2.2 螺旋線帶板的設計可減小與沼澤接觸的壓強

在卷筒的表面螺旋線加裝帶板，增大了與泥沼的接觸面積，減小了螺紋所承受的壓強，同時可以在粗糙地面與濕地的工作模式快速切換。

2.3 滾筒和螺紋采用了硬質橡膠的設計，保證強度的同時避免了打滑現象

硬質橡膠具有較強的耐磨性和耐腐蝕形，同時強度很高，滾筒和螺紋采用硬質橡膠可以有效防止磨損，延長使用壽命，并防止了滾筒打滑現象。

3 結論

本作品設計的近海沼澤地的新型螺旋推進雙體船，采用螺旋推進的方式作為動力，卷筒的表面螺旋線加裝帶板，有效解決了現有船舶不能在海灘及沼澤地軟濕地航行的問題；彌補了傳統濕地交通工具工作環境受限制等缺點，可廣泛應用于治安巡邏、水文勘測、石油勘探、濕地保護、旅游觀光等領域；為未來近海沼澤濕地的開發利用提供了可靠技術支撐。