近海域25 m雙體全自動水面清潔船的總體設計

吳培松

（蘇州飛馳環保科技股份有限公司，江蘇 蘇州 215621）

0 引言

我國大陸海岸線全長18 000 km，近年來，隨著我國經濟的發展，海洋垃圾對海洋環境的污染十分嚴重。海洋垃圾主要包括海面漂浮垃圾、海灘垃圾、海底垃圾。其中海面漂浮垃圾80%以上為塑料類垃圾（廢棄漁網浮漂、生活垃圾），另外還有木制品垃圾，密度最高的區域為各種農漁業區、港口航運區等近海域。入海排污口的不達標排放，滸苔、水浮蓮等水生植物污染近海域事件也頻繁爆發。另外，某些漁港類近海域也存在漁船偷排廢機油等污染物。加拿大、日本、韓國開發過相應的海洋垃圾清掃船，主要收集方式采用鏟斗式和抓斗式[1]，但國內目前對海面漂浮垃圾水草收集和相關清掃船的研究基本屬于空白。該文針對我國近海域漂浮物的實際情況，研發了一種25 m雙體全自動水面清潔船。

1 設計方案

25 m雙體全自動水面清潔船主要用來收集各類水面漂浮垃圾水草及污油水，同時能將收集的垃圾自動卸載到指定的裝載船、岸上、碼頭、垃圾運輸車等適應設備上[2]。該船主要由船體、作業功能裝置、上層建筑、動力系統和電氣系統等5個部分組成，全面參照CCS《鋼質海船入級規范》（2015）、《國內航行海船建造規范》（2012）、《國內航行海船法定檢驗技術規則2011》，對各大部分進行模塊化設計。清潔船的設計流程如圖1所示，船體主要結構參數見表1 。

表1 船體主要結構參數

2 詳細布置設計

25 m雙體全自動水面清潔船的總布置圖如圖1所示，從船體艙室、主甲板、駕駛甲板三方面詳細說明布置情況。

2.1 船體艙室布置設計

該船船體采用雙頭雙體船型，其中包括位于兩側片體和位于中間的連接橋。連接橋的結構按照中國船級社《國內航行海船建造規范》（2015）以及修改通報（2016、2017）第2篇第19章雙體船附錄1雙體船結構強度計算，其中抗扭箱體段約為Fr4（Fr N：指船舶肋位編號，N為0.5 m的倍數，以下同）至Fr4之間。為滿足垃圾收集的需要，收集口設置在約為Fr34～Fr40。兩側片體的艙室結構布置包括7個部分。1）艉至Fr3：全封閉艉尖艙，設水密人孔蓋。2）Fr3至Fr8：空艙兼壓載艙，設出入口。3）Fr8至Fr26：主機艙，布置推進發動機、齒輪箱、推進軸系、前端輸出系統。艙段前方設隔離燃油柜，艙中設隔離液壓油柜。Fr20至Fr25，左舷為液壓系統提供動力的柴油機，右舷為發電機艙。4）Fr26至Fr27：燃油艙。5）Fr27至Fr38：輔機艙，設置對外油水分離裝置和污水箱。6）Fr38至Fr43：空艙兼壓載艙，設置泡沫儲液罐。7）Fr43至艏：艏尖艙，艙內設置錨鏈艙。

2.2 主甲板布置設計

上層建筑為雙層整體結構，為全鋁合金結構[3]。主甲板上布置作業功能裝置。其中，首部為油污水收集裝置，采用喇叭口式收集頭，油污吸口寬度為4 m，吸口升降調節高度為水下0～1 m。收集的污油水經過油水分離裝置處理后，清水直接排出舷外，污油排至污油箱。主甲板上設有標準排放接頭，污油箱污油通過標準排放接頭定期排至岸上接收裝置。

中部為收集艙、存儲艙。收集艙和存儲艙之間的輸送帶由帶齒鉤高強度尼龍鏈片、鏈軸、連接片組成，該種輸送帶可以各類漂浮垃圾和水草。當漂浮垃圾存放到一定量及高度時，啟動存儲艙輸送帶向后移動一段距離，使垃圾繼續向存儲艙后部移動，繼續存放垃圾。存儲艙完全包覆在上層建筑內；尾部為卸載艙。該船卸載方式是在船體側面卸載。卸載艙安裝在船體中后部，能伸出船側2 m，可單獨動作。卸載艙通過2個液壓缸頂升至一定高度后卸載。收集艙、存儲艙、卸載艙均采用液壓驅動。

2.3 駕駛甲板布置設計

駕駛甲板前部為上下斜梯和駕駛室，中部為休息室和會議室，會議室后部左右舷分別布置廚房間、衛生間，最后部為休息平臺。駕駛甲板尾部左右舷各設有1套電動水炮、1套電動泡沫炮，射程為80 m，電動水炮用于沖散密集漂浮物，電動泡沫炮用作應急消防水泡。

圖1近海域25 m雙體全自動水面清潔船的總體設計流程

3 動力系統設計

該船采用2臺濰柴WD10C278-15柴油機作為主機，功率，匹配杭齒HC201船用齒輪箱[4]。采用一臺205 kW柴油機供液壓系統和消防炮，另采用一臺64 kW發電機組向全船用電設備供電。根據規范要求設置艙底水系統、機艙通風系統和防污染系統等。

4 電氣系統設計

該船采用3種電制。1）動力系統采用AC380V，50 Hz，三相三線制。2）照明系統采用AC220V，單相雙線制。3）該船監控報警系統、航行燈信號燈、應急照明系統、通訊和導航系統采用DC24V，雙線制。按照規范要求配置主配電板、充放電板、助航分電箱、照明分電箱等[5]。該船電氣控制系統包括為船舶主機和舵機遠程監控系統、收集作業視頻遠程監控系統和收集裝置控制系統[6]。其中，收集作業視頻遠程監控系統設置在駕控臺，船尾、船首、左右機艙、駕駛室等設航行工況攝像探頭，在主甲板作業區設作業工況攝像探頭，監控系統具備攝像、多畫面、回放，儲存和傳輸等功能。收集裝置控制系統主要用于工作艙液壓缸升降和輸送帶的運轉。

5 結語

該文是對近海域25 m雙體全自動水面清潔船的總體設計。船體采用對稱片體雙體船船型，既滿足了穩性、操縱性和安全性方面的要求，又能充分利用雙體船片體間的負壓吸附機理和船首變曲面吸漂流道線型，實現高效清漂。充分利用船首2個片體之間的豁口增加了油污收集裝置，采用輸送帶式的收集方式和前收側卸的收集卸載模式，保證了垃圾在收集和存儲作業的銜接連續性，可實現垃圾水草日常清掃、應急油污收集和消防作業等多種用途功能，提高了收集效率和作業范圍。采用仿游艇式造型，造型美觀大方，上層駕駛辦公區與下層收集作業區相對獨立；駕駛室集中操控的收集作業視頻遠程監控系統和收集裝置控制系統，提高了清掃作業的安全性和舒適性。