关于水面漂浮物收集的双船与分输装置

邹勇 边泽成 谢延昊 王泽成 于海峰

摘要：针对传统水面漂浮物收集装备收集效率低、劳动强度大、工作环境恶劣的难题，本课题设计研究了一种新型海面漂浮物收集装置，该装置以双体船模型为基础，将“收集—滤水—压缩—运输”装置集成到一起的新型的水面漂浮物打捞船。从而实现水面漂浮物的高效、快速收集、进而实现水面垃圾清理的机械化与自动化，提高水面漂浮物收集的工作效率，降低劳动强度。

关键词：主船；副船；滤水；效率

前言

众所周知，每年七月，青岛都将遭受浒苔的袭击，2008年北京奥运会帆船比赛也差点因为浒苔来袭而延期。针对如何快速打捞水面漂浮物，如何最大限度的节约劳动成本，如何提高打捞的效率等问题，本文提出一种新型的集收集，压缩，滤水，运输等功能于一体的装置。

1.主船的设计

因为考虑到单船结构，收集的效率无法满足快速打捞水面漂浮物的要求，所以船体采用双船结构，主船负责打捞，副船负责运输。主船采用双体船结构，具有良好的耐波性；航行时静水阻力性能好；船的推进效率高[1]；船体的总宽度较大，甲板面积大等优点。

船体的材料采用的是船体用结构钢，主要用来制造远航、沿海和内河航区船舶的船体结构，按照其最小屈服点划分强度级别为一般强度钢和高强度钢。船用结构钢是用来制造船体及其附属结构的最主要金属材料。为了使船体结构能在现代造船生产条件下顺利建造，也为了保证船的使用安全、可靠，船体除了需要合理的设计和正确施工工艺外，还要求船体结构钢材必须具有各项良好的技术性能，如强度、硬度、塑性、韧性、耐疲劳性能、耐海水腐蚀性能以及某些特殊性能，还必须具有良好的工艺性能，如冷热弯曲工艺性能和焊接工艺性能等[2]。

为了使船体不至于太重，故船体的钢板厚度定为5mm，在满足各方面的功能需求的情况下，选择船体材料为A32钢。

2.收集与传送装置

收集与传输装置负责将水面的漂浮物收集起来，在动力的驱动下，传送带将漂浮物向后运输，运到副船上。

针对收集的对象主要是水面的浮游植物，含有较多水的特点。所以传送带采用履带式结构，便于及时滤除水。具体的收集与传输装置如图1所示，1为主传送带，它为履带结构，其上有勾臂结构2，勾臂结构可以将水面的漂浮物收集到主传送带上，并且由于链板为不锈钢材质，其摩擦系数较小，设立倒钩板，也可以防止垃圾下滑。主传送带1与副传送带10之间有一个滚筒结构，可以将收集到的垃圾进行压缩，而在副传送带10的上方还有一个长滚筒，长滚筒也可以对收集到的漂浮物进行压缩。而两个压缩装置的运用，可以减小漂浮物占用的空间，可以提高运输的效率；也可以更加充分的将漂浮物中的水挤压出来，减小漂浮物的重量，便于运输到岸边。（该结构已经申请专利保护）

图1

3.副船结构

因为采用双船结构，在保证漂浮物收集效率的前提下，就要求副船要快速卸载放在船舱里的漂浮物。于是在副船采用翻斗式船舱，这样不仅可以提高效率，而且可以节约人力物力。

如图2，自动卸载漂浮物过程：首先，将满载的船停于卸载漂浮物的位置，启动液压油缸4提升翻斗，在翻斗一端升起，另一端绕着船体1转动的同时，翻斗5与翻斗门扣10接触的一端与翻斗5分离，翻斗门扣10在受压弹簧11的作用下翘起，随轴转动，另一带钩端就会下降，这时翻斗门扣10带钩端与翻斗门8分离，对于翻斗门8的约束消失，翻斗门在重力的作用下会绕着与翻斗5接触的一端转动并打开，当液压油缸4上升到最高点时，翻斗门8也达到最大开度，这时漂浮物就会在重力的作用下从翻斗5中自动卸出，从而实现了自动卸载漂浮物的过程。

卸载漂浮物完毕后下降翻斗5，其过程与刚才相反，另外，此自动载漂浮物的副船也可以用于货物的运输。（该结构已经申请专利保护）

图2

4.结构创新点

4.1勾臂结构的运用，不仅可以起到收集漂浮物的作用，而且可以在运输过程中起到防滑落的作用；

4.2运用双重压缩装置，减少漂浮物占用的空间，提高效率；

4.3翻斗式船艙的运用，可以提高漂浮物的卸载效率。

5.结束语

此新型装置运用了“带传动，四杆结构，液压油缸”等机械原理知识，运用双船结构收集水面漂浮物，在一定程度上解决了传统收集装置效率低的问题，能够更好地为人类社会服务，有利于快速打捞水面漂浮物，具有良好的市场应用前景。

参考文献 ：

[1]杨松林，杨大明.小水线面双体船的性能优势及其应用状况[J].造船技术，2000.3.

[2]曾平主.船舶材料与焊接[M]. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2006.4.

基金项目：本装置已获2013年大学生国家级创新创业训练项目资助（201310425030）