2013挑战杯研究报告

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可快速拆装小型船用式水草收割机

研究报告

院（系）全称：工程学院

申报者姓名

（集体名称）：王向春、潘海

类别：

□自然科学类学术论文

□哲学社会科学类社会调查报告和学术论文

□科技发明制作A类

□科技发明制作B类

可快速拆装小型船用式水草收割机

研究报告

王向春，潘海

（上海海洋大学工程学院，上海201306）

摘要：国内生态景观及人工养殖区域面积广阔，分散程度高。通过研究显示，市场对于小型灵活作业的水草收割设备需求量大，国内外现有小型水草收割设备存在成本高、结构复杂等不足。结合小型分块水域水草生长特点，设计出一种可快速拆装小型船用式水草收割机。产品通过建模，仿真分析，优化设计，产品样机生产，调试实验等环节。本产品呈现结构简单、操作方便、动力传递效率高，价格低廉等特点，为小型水草收割机技术的发展提供了重要参考。

关键词：小型水草收割机；快速拆装；仿真分析；试验测试

1 研究背景及目的

随着人民生活水平的提高，水域生态景观旅游开发将成为今后城市环境建设的重中之重。拿上海来说，根据规划，上海市2005年的理想水域覆盖率不低于8.4%，到2010年增至9%。另外，到2020年，我国将建成300多家大型高尔夫球场[14]，每家都在都用生态的方法进行治理，其中种植水草是必不可少的，为了有效维护水域的生态平衡，收割机是不可缺少的。中国淡水总面积约20×104平方公里，养殖总产量居世界首位，占全国水产品总产量的36.7%，有很多养殖水域需要种植水草并使水草维持在一定高度。但是这些水域生态景观和人工养殖水域大部分面积小，分散度较大，造型不规则，有的地方非常狭小，不利于大型收割机械的行进和转弯。当前市场上的大型水草收割机械，满足大型湖泊水草的收割，但不适合小型河道和湖泊等小水面水域中水草的收割。

目前市场存在的小型水草收割设备多，结构较复杂，用户在购买机器的同时还要购买专用的船只，成本较高。但是无论是景观水域还是养殖池塘中都存在小型船只，为此研究成本低、小型、便捷、模块化以及可拆卸的水草收割设备，通过与普通船只安装组合实现水草收割，这样可以降低成本，增加割草机的灵活性和使用率。

所研制的小型可快速拆卸组合的水草切割装置，可以有效取代在中小型水域的人工收割，有效减轻了劳动强度，大大提高了切割效率，符合水草收割机械小型化与智能化的发展方向[35]。可快速拆卸组合的水草切割装置将通过固定装置与任意种类的船只相结合。当用户需要割草时，可以实现快速安装；当不需要割草时，可以快速拆卸，以免切割装置在

露天环境中被侵蚀破坏，延长使用寿命。这样不仅降低了成本，还能减少体积占用，更能在机器损坏时方便维修更换。因此，可快速拆卸组合将是水草切割机械方面很好的发展方向。

2 国内外研究现状

2.1 国内外产品技术现状

由于水草的疯狂蔓延造成水域生态环境的恶化，自水中作业的水草收割机产生以来，引起了越来越多的生产厂家和研究机构的重视。根据现有资料可知[7]，国外研究水草收割机的比较有影响的厂家有美国 advanced acquatics公司[30]，目前该公司已经开发出来的产品有H 系列，H 4、H 7、H 8、H 10四种型号数十种产品，典型产品长7.77m，宽3.05m，高2.2m，重2.1t，主机功率14.92 kW，适于收割各类水草，需要拖船、传送带等辅助作业；美国 USA James R.Meclure公司[30]，该公司研制有EH、H、HM三大系列产品，船体稳性比较差，不适合小船体作业，适合大面积水草治理；USA James l.Hawk公司生产的液压往复式单体水草收割船，采用滚筒式拔草装置，割收分开作业，需辅助设备，漏收率较高；USA joshua .Britton. 公司生产的液压往复式单体水草收割船，割收分开作业，漏收率高，切割器安装密封要求高；O'TOOLE C B公司生产的液压旋转式单体水草收割船，在吸引力的作用下，吸收割下的水草，主要为蓝藻等浮水植物；Charles B.Bryant公司生产的液压旋转式单体水草收割船，整机功率大，船体振动大，水草漏收率低，无二次污染[30]。荷兰 IHCCOKONIJIN 机械厂和 HEEDER 公司，英国的ROLBE公司和JOHNW ILDER(工程 )公司，澳大利亚、日本、俄罗斯、德国也有相类似的产品。

1992年北京市水利局为了清除京密运河上的各类水草，加快水的流速，减少沿路水的损耗，特邀请了水利系统几家设计和生产单位联合开发水中割草机[26]，SGY-2.5型水中割草机即是其开发的产品之一。机器长5m，宽2m，高2m，重4.4t，主机功率26.47 kW，需辅助作业。该机与国内其它型号的割草机相比，具有不缠草、割草效果好、有避让保护系统等诸多优点。

国内也有一些相关的企业及研究机构进入该领域，并且取得了一定的研究成果，如宁波农业机械研究所、象山农机厂、绍兴县农林管理总部联合研制的WH 1800型河道清草机[8-9]，长6.1m，宽2.5m，高0.75m，重5.5t，功率14.71 kW，需辅助作业；上海电器集团现代化农业装备有限公司新液压厂开发的GC2230型河道割草保洁船以及GC2000型小型河道割草作业机械，长14.3m，宽4.25m，高2.54m，重9t，适合大型水域[10 ]；内蒙古农业大学机电工程学院设计的9GSCC-1.4型水生植物收割机船队和北京劳模亚洲环保设备有限公司设计生产的LW 5000多功能劳模水草收割船，割收一体作业，需要辅助设备协同工作，切割器受冲击，损伤比较大[11]；中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室和唐山市绿浩源科技发

展有限公司研制了小型电动可遥控水草收割机，目前还在研究实验阶段[37]；山东青州拓新机

械有限公司专业生产的小型割草保洁船，集水草收割、水面垃圾清理于一体的水面保洁设备，割刀割幅1.4米，配有长4.2米，宽1.3米，型高0.6米的保洁船，还有超小型浅水区专用电动

水草收割机，动力低，需人工背负工作，适合池塘沟渠角落等水草切割作业。

2.2 国内外产品优缺点