35 m 多功能水上全自动清漂船设计

周 群，李岳洋，管义锋，2

(1.江苏现代造船技术有限公司，江苏镇江212003;2.江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江212003)

0 引言

随着全球环境生态保护意识的日益增强，河流湖泊及水利枢纽漂浮物综合治理问题成为亟待需要解决的问题。虽然政府已投入大量的人力和物力，然而由于水葫芦、蓝藻繁殖迅速，毛竹、树枝、树木及各类水面漂浮物易集聚岸边等特点，用传统的人工打捞和现有的打捞船已无法改善和治理水污染现状。通过调研和论证，提出漂浮物收集装置的概念，研究开发一种新型的35 m多功能水上自动清漂船。

1 船型和主要量度

1.1 船型

35 m多功能水上全自动清漂船主要用来收集打捞毛竹、树枝、树木及各类水面漂浮垃圾，同时能将收集的垃圾自动卸载到指定的装载船、岸上码头、垃圾运输车等设备上，且连续性好。

本船为单体双头船型，斜尖艏和平艉。船片体结构为单甲板、单底、横骨架式;全部为钢质焊接结构。收集和存储舱装设于船体主甲板上，驾驶室安装在收集舱上。存储舱两侧驾驶室下方分别设置厨房和厕浴室。

1.2 主要量度

总长 35.0 m

型宽 7.0 m

型深1.8 m

空载吃水 0.7 m

满载吃水 0.95 m

空载排水量 123.48 t

满载排水量 163.6 t

主推发动机功率 145 kW×2

发电机功率 24 kW

清漂装载量 40 t(70 m3)

轻载自由航速 22 km/h

续航力 48 h

乘员 15人

全船肋距 0.5 m

液压泵站发动机功率 75 kW

航区 B级航区J2航段

2 总体布置

35 m多功能水上全自动清漂船总布置图如图1所示。下面主要介绍舱室划分及舱面布置情况。

2.1 舱室划分

艉至Fr6:全封闭艉空舱。

Fr6至Fr22:主机舱，主要布置推进发动机、齿轮箱、推进轴系、前端输出系统。

Fr22至Fr38:辅机舱，主要设置隔离液压油柜、生活污水柜、污油水柜和排岸接头，并设置1台发电机组和1台柴油机供液压系统动力。

Fr38至Fr50:空舱，同时可兼做固定压载舱和储藏室。

Fr50至艏:全封闭艏空舱。

2.2 舱面布置

舯部:存储舱，主要用于堆装收集上来的的垃圾并通过输送带移送。存储舱中部上方设置踏步平台及前方驾驶室，全船操控在驾驶室内完成。存储舱两侧在驾驶室下方右侧设置盥洗室，左侧为空房间供出入主机舱。

艏部:收集舱。舱前口有收集臂和切割装置。全舱可由液压机构控制调节入水深度，通过船的推进和带钩输送带收集上传水面漂浮垃圾及毛竹树干等，并安装防撞保护装置。船首右侧安装机械抓手，具有打捞大型复杂的垃圾和辅助生活垃圾的接收功能。

收集舱和存储舱均采用高强度尼龙或不锈钢排链式输送装置，全部由液压马达驱动。

图1 35 m多功能水上全自动清漂船总布置图

3 性能及主要设备

3.1 稳性

本船稳性按照中国海事局《内河船舶法定检验技术规则》(2011)及修改通报对B/J2级航区船的要求核算各种装载情况。经计算，各工况状态均满足要求。

3.2 干舷

本船干舷按照中国海事局《内河船舶法定检验技术规则》(2011)修改通报对B/J2级航区非敞口船的要求校核。经校核，本船干舷为1 200 mm，满足要求。

3.3 舾装

鉴于本船通常不作水下抛锚工作，故不配锚。系船索为Φ24 mm长80 m丙纶系船索(最小破断力≥81 kN)，共3根。

3.4 推进和操纵设备

本船配置2只MAU4叶螺旋桨，桨径为1.20 m，螺距为1.00 m，推进效率为0.55，双桨系柱推力为48 kN;2只1.076 m2平板舵，由2×5 kN·m液压舵机驱动。

4 船体结构和材料

本船为钢质焊接双体船，片体为单底、单甲板、横骨架式钢质焊接结构，两片体间以箱型连接桥连接。本船连续主甲板下设4道水密横舱壁，分隔出5个水密舱，自后向前依次为艉空舱、主机舱、辅机舱、空舱和艏空舱。

船体结构按CCS《钢质内河船舶建造规范》(2009)及修改通报(2012)对B/J2级航区船舶的要求设计。全船肋距0.5 m，梁拱0.1 m。船体钢板选用CCS-B级船用钢板，型钢及辅料采用Q235钢。

5 轮机设计

本船机舱布置在艉部Fr5至Fr21，全长8.0 m。推进机组采用2台WP6C198-23增压柴油机与船用齿轮箱HC138组成双机双桨推进系统，主机额定功率为145 kW，额定转速为2 300 r/min。齿轮箱减速比为5.56。连接传动轴设一中间轴，以利装拆，艉管轴承采用铜背轴承。江水箱设在Fr20至Fr22之间，左右舷各1只，靠近江水箱的江水总管上设滤器和进水阀门。

机舱内设水泵2台，1台为卧式自吸式舱底泵，另1台为卧式自吸式消防泵;燃油柜2只，日用燃油柜2只，艉管滑油箱2只;设油污水处理装置1台，满足IMO MEPC107(49)决议，达标清水排至舷外，污油排至污油箱;设生活污水粉碎消毒储存柜1台，满足IMO MEPC159(55)决议;设液压舵机泵2台，电动空气压缩机组1台。

从安全经济的角度出发，对管路材料、管路附件、管系通径计算等进行了优化设计，以求科学合理。管路布置则考虑到系统操作、可靠性以及船舶建造规范等。海水总管、舱底水管、消防水管和油管均采用无缝钢管，其中油管采用酸洗处理并串油，海、淡水管采用热镀锌处理。所有阀门的阀体采用铸钢材料，阀门的法杆及阀盘采用铸钢或者铜材质。

6 电气设计

6.1 电制

本船配电采用交流400 V、50 Hz，三相三线绝缘系统;生活用电、正常照明采用三相交流AC220 V、50 Hz，双线绝缘系统;低压及应急照明系统采用DC24V、双线绝缘系统。

6.2 电源设备

本船设有1台24 kW柴油发电机和1台20 kW轴带发电机作为全船主电源;蓄电池共4只，2只1组，共2组;低压设备的供电电源，同时兼作应急照明，防止当主电源失电后，保证自动供电的可靠性。充放电板设置在驾驶甲板充放电室，蓄电池组设置在驾驶甲板蓄电池室。岸电箱1只，停泊时接岸电用，船电、岸电间设有可靠的联锁。

6.3 其他电气设备

本船设有无线电通信设备、航行设备、信号设备、船内通信设备等系统，其照明系统、通讯、导航等设备均按照规范和法规要求配置。驾驶室设集中控制台，在驾控台上设有主机和舵机监控仪表及消防泵遥控装置等。

7 结语

通过35 m多功能水上自动清漂船的设计和建造，该船设计的主要特点有以下几点:

(1)全自动水面清漂船主要由船体、驾驶室、动力系统、电气及液压系统、收集装置、中前部存储装置和专用机械手组成。

(2)船体为全焊接钢质双体结构，使用的船板、肋骨、强横梁、纵梁、隔舱壁等材料均采用CCS-B船用钢板，甲板使用焊接凸点并涂上防滑油漆。

(3)收集装置所有操纵均为自动化(行进、转向、倒退、收集、打捞、滤水、输送、卸载)都在驾驶室操作台上控制，操作简便，自动化程度高，效率高。

(4)前收集舱输送带由带齿钩高强度尼龙链片、不锈钢链轴、不锈钢连接片组成，每个齿钩的平均承重能力达到1 t，具有垃圾钩挂能力强、承重力大、结实耐用、输送流畅的特点。

(5)设计带齿钩的尼龙连接片有利于水葫芦等大型漂浮垃圾的收集，能及时勾住漂浮垃圾(水面漂浮物、长毛竹、树枝)，提高了工作效率。

经实船运用，多功能水上自动清漂船航速快、稳性好、操作安全，作业范围广。

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