第三届河海大学“水工创新杯”竞赛作品

24-变形机械清漂船

薛向华（0702070211），齐慧君（0702070209），周文斌（0702070221）

水利水电学院水利土木类基地强化班

关键字：清漂机械三峡水库河流

1.概述

创意背景及适用场合

去年的暑期实践，我所在小组就三峡漂浮物在三

峡库区进行了有关调查访问，了解到三峡工程蓄水

后，每年汛期枢纽都要经历多次漂浮物的考验。大量

的漂浮物聚集在坝前水面，严重威胁着工程安全运

行，对坝前水面环境也造成不良影响。库区现有的清

漂措施主要是依靠人工打捞，机械技术装备落后，效

率低，又不便于管理。因此，三峡水库的清漂技术应

急需改进和完善。

我们有幸来到了清漂现场，亲眼目睹了现行清漂机械船的作业过程，并了解到现用清漂机械船的一些缺点，主要表现为：

1、机械化程度不高，需要大量人力，且打捞效率很低。

2、打捞垃圾的梳齿状传输带窄，打捞空间小，致使打捞面积小，对漂浮物不能很好的进行积聚打捞。

3、多部分漂浮物被船前体激起的水波荡到了船体两侧，滞留在了船体后面，进一步降低了打捞效率，增加作业时间。

为弥补现行清漂船的这些不足，对其进行了再创造，构思发明了该模型——变形机械清漂船。该机械清漂船适用于江河湖海等水域，主要用于库区河流漂浮物的打捞，除非特别恶劣（比如暴风雨）的环境下，一般情况下（比如小雨）都可进行作业。

新型船体主要组成部分

1）主船体，新型船体的后大半部分为常规船体。

2）垃圾舱，放在船体后半部分处于梳齿状履带末端。

3）操作台，可脱离船体悬空的前部甲板部分。

4）千斤顶支撑杆，分离倾斜支撑操作台。

5）机械爪，操作台含有辅助打捞设备机械爪两个和垃圾整理机械爪一个。

6）机械腿，辅助支撑操作台，增加安全系数。

7）梳齿履带，主要打捞装置，安装于船体下部，两侧含有高压水枪用于冲击漂浮物。

1）新型船体结构，前半部分悬空作业。这样拓宽操作人员视野，使得工人更好的观察漂浮物量的多少及其聚集形态，便于指挥，从而更好的控制船的方向和打捞角度，提高打捞效率。

2）机械腿的设计，脚部为硬质塑料性质的充气气囊，轮胎形，可浮于水面，增加前部稳定性；可移动，增加前部灵活性。

3）机械爪的设计，前面两个机械爪尖端为弹簧指，用于山体边、狭缝、拐角等处的漂浮物的挑拨；还可用于抓取大型漂浮物，如圆木等。后面一机械爪用于对打捞上来的垃圾舱中的漂浮物进行整理，使得垃圾舱空间合理利用，增加垃圾舱漂浮物的装载量。

4）垃圾舱可分离措施，垃圾舱可从后面船舱里分离出来，直接装在转运车等转运工具上，便于转运垃圾。

5）履带两侧有特殊结构和特殊功能的高压水枪，整个水枪由细管组成，内部侧面多孔，长杆水枪成弯月形，冲击漂浮物使其向中间靠拢，利于梳齿传输带的打捞

制作难点

1）船体分离技术

2）船体平衡技术

3）机械腿的设计

4）机械爪的设计

5）操作台平衡问题

2.原理

为减少船体前部激起的水波对漂浮物产生的冲击，造成漂浮物分散不易打捞，故想到如果船体前部分脱离水面，独立出空间来放置履带，这样一方面消除了水波的影响，还能够扩宽打捞的宽度，增加打捞面积，提高打捞的效率。经过讨论分析，方案最终确定为船前的甲板升起，前挡板放下，这样同样可以达到预期效果，而且难度较小容易操作。该机械清漂船的主要特色就是新型的能够变形的船体结构，其各部分功能前面已经有所叙述，而其总体工作原理很简单，基本上与现行清漂船的原理一样，就是利用梳齿状传输带的转动将漂浮物卷到垃圾舱中，但增加了辅助打捞装置（如前面所述），完善了机械自动打捞程序，减少了人力，提高了打捞效率。

具体的操作流程为：当船正常行驶时，和普通船只几乎一样。当遇到漂浮物时便能够变形，而且能根据具体情况进行二次变形，即根据漂浮物的聚集形状还有量的多少，用最合理的方式进行打捞。当漂浮物为细线形时，则仅放下船的前面的挡板，突出梳齿状传输带即可进行打捞；当漂浮物量比较大而且不是线形时，前板放下，突出履带，船的前面甲板操作台升起，机械腿放下支撑操作台，前面两个机械爪放到船的前面，可挑拨、抓取漂浮物，便于集中到履带中间，有利于打捞；后面一个机械爪及时将打捞上来的大量漂浮物整理，腾出更多的空间装更多的垃圾。

就该活动来说，增加了我们的思考能力和动手能力，同时也锻炼了我们吃苦耐劳认真负责等良好工作素质。通过参与本次活动，我们深刻的认识到应该注重团队合作，因为个人思维单一，容易僵化，来自团队的共同思维综合了每个人的思想，因而往往给人耳目一新的感觉；再有就是务必向自己的队友说明自己的想法，有利于合作分工，节约劳动时间，提高效率，否则或许会事倍功半。

就单模型来说，由于缺少经验，考虑不周，模型船主船体体积有些小，显得头重脚轻，平衡性不好。另外由于时间和材料的限制，加上自身能力有限，一些特殊部件没能够做出模型来，而且制作出来的模型为静止的，需要手动操作，所以一些功能还不能完善的演示。

虽然对现有打捞船的不足进行了充分考虑和改进，但该新型船还有一些改进的地方，主要有如下设想：

1、增加履带自动清洗装置，进一步提高其自动机械性能，减少人工劳力。

2、增加漂浮物粉碎装置，进而能够装载更多的漂浮物。

3、增加垃圾舱排水装置，使得漂浮物所携带的水能够排出垃圾舱，减轻船体承载重量。

4、机械腿能够在水上走动，更精确有效地移动船体，改变行进方向和打捞角度，进一步提高打捞效率。

5、机械打捞船船能够水陆两用，减少垃圾转运步骤，节省时间。

6、装配照明设备，使得夜间也可进行作业，减缓库区蓄水期漂浮物对水利工程正常运作造成的紧张压力。

4.视图、

一、原理图

二、模型照片

1、正常行驶时