36 m水面漂浮物轉(zhuǎn)運(yùn)船設(shè)計

摘要：為了解決河道、湖泊、水庫等內(nèi)河水域水生植物、垃圾的清理問題，設(shè)計了一種36 m水面漂浮物轉(zhuǎn)運(yùn)船。對該水面漂浮物轉(zhuǎn)運(yùn)船的船型和主要量度、貨艙、輪機(jī)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計，并對其穩(wěn)定性進(jìn)行了校核。該水面漂浮物轉(zhuǎn)運(yùn)船具備有濾水功能的貨艙，采用吊機(jī)、側(cè)向輸送機(jī)構(gòu)卸載漂浮物，提高了垃圾裝載量和裝卸效率。

關(guān)鍵詞：漂浮物轉(zhuǎn)運(yùn)船;艙室布置;貨艙設(shè)計;穩(wěn)性核算

0 引言

近年來，隨著長江流域經(jīng)濟(jì)帶貿(mào)易活動日益頻繁，特別是主要流域城市重慶、武漢等地的長江段均出現(xiàn)了大量漂浮垃圾。目前水域垃圾收集效率最高的船型為全輸送帶式水面清潔船，該類船型可收集各種水域漂浮物（包括水草等），可連續(xù)作業(yè)，具備垃圾收集、存儲、卸載一體化功能。然而，水面清潔船的裝載量有限，對于汛期漂浮物高發(fā)時段，一般需要采用漂浮物運(yùn)輸船配合作業(yè)。國內(nèi)早期的漂浮物運(yùn)輸船均由駁船改裝而成，不具備自動化裝卸功能，需要依靠岸上碼頭吊機(jī)卸載漂浮物?；诖耍疚尼槍Υ笠?guī)模水域垃圾水上運(yùn)輸?shù)膶?shí)際情況，開發(fā)設(shè)計了一種36 m水面漂浮物轉(zhuǎn)運(yùn)船。

1 船型和主要量度設(shè)計

36 m水面漂浮物轉(zhuǎn)運(yùn)船為接駁轉(zhuǎn)運(yùn)水面清潔船上收集的垃圾的專用工程船，滿載靠岸后通過輸送帶和吊機(jī)兩種方式進(jìn)行卸載作業(yè)。本船主要由船體、作業(yè)功能裝置、上層建筑、輪機(jī)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等五大部分組成，全面參照中國船級社（CCS）發(fā)布的《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范（2016）》、中國海事局發(fā)布的《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》，對上述部分進(jìn)行了模塊化設(shè)計。船型為單甲板、單底、橫骨架式;船體全部為鋼質(zhì)焊接結(jié)構(gòu)，采用雙體對稱線型尾機(jī)艙，雙機(jī)雙槳推進(jìn)。船體主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。

1.1? ? 船體艙室布置設(shè)計

（1）艉至Fr5：全封閉舵機(jī)艙。

（2）Fr5至Fr10：全封閉艉空艙。

（3）Fr10至Fr26：機(jī)艙，布置了推進(jìn)發(fā)動機(jī)、齒輪箱、推進(jìn)軸系、前端輸出系統(tǒng);艙段后方設(shè)隔離燃油柜;艙段前部設(shè)1臺主發(fā)電機(jī)組、1臺備用發(fā)電機(jī)組。

（4）Fr26至Fr58：左右兩側(cè)為一道邊空艙、兩道邊壓載水艙，中部為貨艙，貨艙內(nèi)布置垃圾儲存艙和運(yùn)輸艙。

（5）Fr58至Fr63：空艙。

（6）Fr63至Fr67：錨鏈艙，設(shè)錨鏈箱和吊機(jī)支座。

（7）Fr67至艏：全封閉艏空艙。

1.2? ? 主甲板布置設(shè)計

36 m水面漂浮物轉(zhuǎn)運(yùn)船的總布置圖如圖1所示，從船體艙室、主甲板兩個方面介紹布置情況。船舶首部設(shè)置1臺全回轉(zhuǎn)吊機(jī)，吊重約3 t。吊機(jī)吊重3 t時，其起吊半徑為10 m，吊機(jī)吊重1.5 t時，其起吊半徑為16 m，可將其他人工清潔船上的垃圾通過吊機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)到本船上進(jìn)行卸載轉(zhuǎn)運(yùn)。船舶中部設(shè)置貨艙，依次為存儲艙、輸送艙和側(cè)向輸送機(jī)構(gòu);船舶尾部有兩層甲板室，第一層為機(jī)艙棚，第二層為甲板室。

2 貨艙設(shè)計

垃圾儲存艙主要用來存儲其他船舶輸送至本船的垃圾，采用工程塑料勾齒鏈軸式組合輸送帶，帶面間隙能在整個清掃打撈過程中保證漂浮物充分濾水。儲存艙截面為倒梯形上開口形式，底部凈寬3.2 m，上端凈寬6 m，對接運(yùn)輸艙坡度為45°，輸送帶線速度為20 m/min，總有效倉容約200 m3。儲存艙底部距船體內(nèi)底板0.6 m，并通過邊空艙與貨艙的密閉艙門進(jìn)入貨艙檢修空間，方便清理和沖洗殘余垃圾及污水。側(cè)向輸送機(jī)構(gòu)采用雙節(jié)伸縮式電動輸送機(jī)，輸送帶有效寬度約為1 000 mm，工作速度為60 m/min，輸送機(jī)伸展后最大長度達(dá)14 m，可將輸送帶伸出船舶右舷5 m以外，將漂浮物輸出至岸上對接轉(zhuǎn)運(yùn)車上。Fr26至Fr58貨艙段剖面結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 穩(wěn)性核算

本船根據(jù)《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則（2011）》第5篇第8章第2節(jié)的穩(wěn)性基本要求，以內(nèi)河A級航區(qū)要求為準(zhǔn)，計算初穩(wěn)性高度和復(fù)原力臂曲線特征值、風(fēng)壓穩(wěn)性衡準(zhǔn)數(shù)、回航靜傾角;以第3節(jié)的穩(wěn)性特殊要求中的旋轉(zhuǎn)吊臂式起重船為例，計算吊臂伸出舷外的傾側(cè)力矩。為計算簡便，采用內(nèi)河船舶完整穩(wěn)性計算程序（2016）計算，穩(wěn)性計算工況如表2所示。

4 輪機(jī)系統(tǒng)設(shè)計

本船采用2臺濰柴WD10C312-18柴油機(jī)作為主機(jī)，功率為230 kW，匹配杭齒HC201船用齒輪箱;采用1臺90 kW柴油發(fā)電機(jī)組向吊機(jī)和貨艙輸送帶供電，另采用1臺40 kW發(fā)電機(jī)組向全船其他用電設(shè)備供電。艙底水系統(tǒng)、壓載水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)共用1組一備一用的5.5 kW艙底壓載泵，其中一路通至貨艙底部用于漂浮物濾水排放。4個壓載艙內(nèi)各布置1組雙排截止閥箱，用于壓載艙的注排水。根據(jù)規(guī)范要求，還設(shè)置了機(jī)艙通風(fēng)系統(tǒng)和防污染系統(tǒng)等。

5 電氣系統(tǒng)設(shè)計

本船采用3種電制：（1）動力系統(tǒng)采用AC380 V、50 Hz、三相三線制;（2）照明系統(tǒng)采用AC220 V、單相雙線制;（3）監(jiān)控報警系統(tǒng)、航行燈、信號燈、應(yīng)急照明系統(tǒng)、通信和導(dǎo)航系統(tǒng)、作業(yè)系統(tǒng)采用DC24 V、雙線制。駕駛室設(shè)集中控制臺，按照規(guī)范要求配置主配電板、充放電板、助航分電箱、照明分電箱等。

6 結(jié)語

該36 m水面漂浮物轉(zhuǎn)運(yùn)船具備以下設(shè)計特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）轉(zhuǎn)運(yùn)船靠岸卸載漂浮物時，可根據(jù)水域環(huán)境和碼頭情況采用兩種方案卸載，即液壓吊機(jī)卸載、側(cè)向輸送機(jī)構(gòu)卸載，這兩種卸載方案的作業(yè)適應(yīng)性高。

（2）采用倒梯形上開口形式的垃圾輸送艙沉入甲板的設(shè)計方案，大大提高了有效倉容;輸送艙工程塑料勾齒鏈軸式組合輸送帶能保證漂浮物的濾水排放;貨艙內(nèi)設(shè)計的檢修空間，可以方便機(jī)械裝置的檢修和垃圾碎屑的清理。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 趙璐，楊晉慧，王燮仁.漂浮物清掃船綜述[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2016，24（3）：44-46.

[2] 蔣瓊珠.連續(xù)運(yùn)輸機(jī)[M].北京：人民交通出版社，1986.

[3] 中華人民共和國海事局.內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則[M].北京：人民交通出版社，2011.

收稿日期：2020-03-29

作者簡介：吳培松（1974—），男，江蘇蘇州人，工程師，從事全自動水面清潔船的設(shè)計和建造工作。