沈胜权

湖州市港航管理局 湖州313000

ZS-800型水面清漂船的开发设计

沈胜权

湖州市港航管理局 湖州313000

为解决航道堵塞、水质污染等问题研制开发ZS-800型水面清漂船，分析清漂船的性能特点，实船测试表明清漂船机械作业生产效率与人工清漂打捞效率相比有显著提高，可大幅降低生产成本。

水面清漂 产品开发 研究

ZS-800型水面清漂船是一种双体结构的自航船，通过液压控制系统和各机构机械传动装置来实现水面收集、打捞输送作业过程，达到水域清漂保洁的目的。本船以2ZD2002液电控制、机械传动技术为核心，可根据客户需求改制成带有自行贮存、挤压脱水或粉碎处理等功能的装置，以满足不同工况的需求。

1 船舶主要配置及性能特点

1．1 主要设备配置

ZS-800型水面清漂船由船体系统、动力装置、推进航行装置、水面水葫芦垃圾导向收集装置、打捞输送装置等组成；并由液压、电控元件组成的2ZD2002控制系统来达到各机构正常工作状态。作业流程见图1。

图1 作业流程图

1．2 技术指标

船长：11 m， 船宽：3．2 m，

型深：0．9 m， 吃水深：0．5 m，

总吨位：12．5 t， 载重吨：3～4 t，

额定功率：32．4 kW，转速：2 600 r／min，

主机：N490LDI型柴油发动机，

通航不可折高度水线以上约2．5 m。

1．3 2ZD2002液压传动系统

水面清漂船由双推进器（无舵）航行及清扫传动输送两大工作机构组成，每个工作机构由中央控制系统2ZD2002液压控制。整个液压系统的动力来自柴油机N490LDI带动的双联齿轮泵。通过2ZD2002控制液压油泵自动调节滤油器控制阀来传动左右液压马达，以驱动左右推进器达到控制作业船的目的。工作过程安全可靠，用单独阀块来安装液压元件，使全船液压管路清晰、一目了然。本系统工作压力低，流量调节简单方便，其中清扫带、储存带等主要装置采用电子式调节。系统具有匹配合理、工作稳定性高、振动噪声小、操纵监测集中方便等特点。

总布置见图2，技术指标如下。

船舶航速6～7 km／h，

调头及转向采用左、右倒顺差动控制，

主泵工作压力4～5 MPa，

辅泵工作压力8～10 MPa，

图2 总布置图

左、右推进器转速1 000 r／min

左、右采集装置转速120 r／min，

水面清扫导向宽度2．6 m，

打捞提升输送带宽0．8 m，

打捞带速度16．5～18．0 m／min，

后输送带输送速度10～20 m／min。

2 试验

在调研、考察的基础上，通过技术论证，方案设计、挤压装置试验，初步完成室内加工制作、安装，初调工作，并进行了空车磨合运转和水葫芦清漂试车，针对试验过程中出现的技术问题，进行改进制作，并重新进行调试。

从实际情况看，无论驾驶操纵还是打捞效果，基本达到设计要求，性能良好。

该船采用中央驾驶室集中对各机构通过液电控制操纵，并且设有相关航行信号标志。船舶作业配备2～3名船员。该船适合B、C级航区，如内河航道、港口、景区湖泊、城市乡镇河道、水库等。

3 测试结果

1）台班生产能力A为

式中：D——打捞带轮直径，取0．125 m；

n——链轮转速，取80 r／min；

B——带宽，取0．8 m；

b——大面积水葫芦平均厚度，取0．15 m；

ηg——打捞输送带机械效率，取0．75；

ηf——水葫芦面积打捞及连续复杂因素修正系数，取0．65；

t——单位时间，取8 h；

ηt——考虑进出港口和休息、停顿、辅助等时间损耗修正系数，取0．6。

2）每台班保洁作业河面能力H为

式中：H——台班保洁河面，m2，

B——每次清扫宽度，取2．6 m；

v——航行作业速度，取50～100 m／min；

ηv——速度修正系数，取0．8；

t——台班作业时间，取8 h；

ηt1——时间修正系数，取0．6～0．8。

由于湖面漂浮垃圾不均，分布较复杂，所以实际保洁面积每台班能力在30 000～80 000 m2之间。

3）样船成本分析与人工打捞效率比较

该船预测市场售价40万～45万元，按加速折旧使用5年计算，根据水葫芦生长特点取作业时间半年，每台班油费为150元，作业员工3名，台班人工费为150元，大修折旧维修每台班200元，利润每台班380元，合计台班费用880元（挤压打包费用及配套运输费另计），估计5年收回投资。

设计密集水葫芦打捞能力每台班220 m3，打捞费用为4．0元／m3或0．6元／m2。

样船实际每台班生产能力530 m3，打捞费用为1．67元／m3或0．25元／m2，样船实际清漂水葫芦能力比预测提高约2．4倍。

与人工打捞比较，一般机动驳船使用3名人工打捞，台班费用为150元，生产打捞15 m3，打捞费用为10．0元／m3或1．50元／m2。

两者比较，清漂船生产效率是人工打捞效率的35倍左右，成本仅为人工打捞的16．7%，如果按两艘10 m3机动运输船费用300元，生产成本也仅占人工打捞的22．3%。

可见，清漂船机械作业生产效率与人工清漂打捞效率相比显著提高，生产成本大幅度降低。

4 结束语

该水面清漂船属新型环保船，全液压电控，具有较高的技术含量，工作可靠，符合国家环保标准；该产品可根据市场客户需要，生产不同的船型，满足不同工况下水面清漂作业需要，如果推广使用，可从根本上解决因水葫芦泛滥所造成的水质环境严重污染问题，达到治理水环境的目的。

Development of the ZS-800 water surface clean boat

SHENSheng-quan
Huzhou Harbor and Waterway Management Bureau Huzhou 313000

The ZS-800 water surface clean boat was developed to handle the problems of the waterway blockage and water pollution．The performance and characteristics of the water surface clean boat were analyzed．The practical use of the boat showed that the efficiency of clean had been enhanced with much lower cost．

water surface clean produce development study

U674．24

B

1671-7953（2007）02-0007-03

2006-09-21

修回日期2006-10-24

沈胜权（1967—），男，学士，工程师。