鄒勇 邊澤成 謝延昊 王澤成 于海峰

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)水面漂浮物收集裝備收集效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境惡劣的難題，本課題設(shè)計(jì)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(chǔ)，將“收集—濾水—壓縮—運(yùn)輸”裝置集成到一起的新型的水面漂浮物打撈船。從而實(shí)現(xiàn)水面漂浮物的高效、快速收集、進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水面垃圾清理的機(jī)械化與自動(dòng)化，提高水面漂浮物收集的工作效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

關(guān)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(yùn)會(huì)帆船比賽也差點(diǎn)因?yàn)闈G苔來(lái)襲而延期。針對(duì)如何快速打撈水面漂浮物，如何最大限度的節(jié)約勞動(dòng)成本，如何提高打撈的效率等問(wèn)題，本文提出一種新型的集收集，壓縮，濾水，運(yùn)輸?shù)裙δ苡谝惑w的裝置。

1.主船的設(shè)計(jì)

因?yàn)榭紤]到單船結(jié)構(gòu)，收集的效率無(wú)法滿足快速打撈水面漂浮物的要求，所以船體采用雙船結(jié)構(gòu)，主船負(fù)責(zé)打撈，副船負(fù)責(zé)運(yùn)輸。主船采用雙體船結(jié)構(gòu)，具有良好的耐波性；航行時(shí)靜水阻力性能好；船的推進(jìn)效率高[1]；船體的總寬度較大，甲板面積大等優(yōu)點(diǎn)。

船體的材料采用的是船體用結(jié)構(gòu)鋼，主要用來(lái)制造遠(yuǎn)航、沿海和內(nèi)河航區(qū)船舶的船體結(jié)構(gòu)，按照其最小屈服點(diǎn)劃分強(qiáng)度級(jí)別為一般強(qiáng)度鋼和高強(qiáng)度鋼。船用結(jié)構(gòu)鋼是用來(lái)制造船體及其附屬結(jié)構(gòu)的最主要金屬材料。為了使船體結(jié)構(gòu)能在現(xiàn)代造船生產(chǎn)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(shè)計(jì)和正確施工工藝外，還要求船體結(jié)構(gòu)鋼材必須具有各項(xiàng)良好的技術(shù)性能，如強(qiáng)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(fù)責(zé)將水面的漂浮物收集起來(lái)，在動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下，傳送帶將漂浮物向后運(yùn)輸，運(yùn)到副船上。

針對(duì)收集的對(duì)象主要是水面的浮游植物，含有較多水的特點(diǎn)。所以傳送帶采用履帶式結(jié)構(gòu)，便于及時(shí)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(jié)構(gòu)，其上有勾臂結(jié)構(gòu)2，勾臂結(jié)構(gòu)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(zhì)，其摩擦系數(shù)較小，設(shè)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(gè)滾筒結(jié)構(gòu)，可以將收集到的垃圾進(jìn)行壓縮，而在副傳送帶10的上方還有一個(gè)長(zhǎng)滾筒，長(zhǎng)滾筒也可以對(duì)收集到的漂浮物進(jìn)行壓縮。而兩個(gè)壓縮裝置的運(yùn)用，可以減小漂浮物占用的空間，可以提高運(yùn)輸?shù)男?；也可以更加充分的將漂浮物中的水?dāng)D壓出來(lái)，減小漂浮物的重量，便于運(yùn)輸?shù)桨哆叀＃ㄔ摻Y(jié)構(gòu)已經(jīng)申請(qǐng)專利保護(hù)）

圖1

3.副船結(jié)構(gòu)

因?yàn)椴捎秒p船結(jié)構(gòu)，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(jié)約人力物力。

如圖2，自動(dòng)卸載漂浮物過(guò)程：首先，將滿載的船停于卸載漂浮物的位置，啟動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，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(zhuǎn)動(dòng)，另一帶鉤端就會(huì)下降，這時(shí)翻斗門扣10帶鉤端與翻斗門8分離，對(duì)于翻斗門8的約束消失，翻斗門在重力的作用下會(huì)繞著與翻斗5接觸的一端轉(zhuǎn)動(dòng)并打開(kāi)，當(dāng)液壓油缸4上升到最高點(diǎn)時(shí)，翻斗門8也達(dá)到最大開(kāi)度，這時(shí)漂浮物就會(huì)在重力的作用下從翻斗5中自動(dòng)卸出，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)卸載漂浮物的過(guò)程。

卸載漂浮物完畢后下降翻斗5，其過(guò)程與剛才相反，另外，此自動(dòng)載漂浮物的副船也可以用于貨物的運(yùn)輸。（該結(jié)構(gòu)已經(jīng)申請(qǐng)專利保護(hù)）

圖2

4.結(jié)構(gòu)創(chuàng)新點(diǎn)

4.1勾臂結(jié)構(gòu)的運(yùn)用，不僅可以起到收集漂浮物的作用，而且可以在運(yùn)輸過(guò)程中起到防滑落的作用；

4.2運(yùn)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(yùn)用，可以提高漂浮物的卸載效率。

5.結(jié)束語(yǔ)

此新型裝置運(yùn)用了“帶傳動(dòng)，四桿結(jié)構(gòu)，液壓油缸”等機(jī)械原理知識(shí)，運(yùn)用雙船結(jié)構(gòu)收集水面漂浮物，在一定程度上解決了傳統(tǒng)收集裝置效率低的問(wèn)題，能夠更好地為人類社會(huì)服務(wù)，有利于快速打撈水面漂浮物，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn) ：

[1]楊松林，楊大明.小水線面雙體船的性能優(yōu)勢(shì)及其應(yīng)用狀況[J].造船技術(shù)，2000.3.

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

基金項(xiàng)目：本裝置已獲2013年大學(xué)生國(guó)家級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目資助（201310425030）