全自动水草收割设备
（YSAWH10-30）
一、概述
全自动水面清洁船是我公司与中国水产科学院渔业机械仪器研究所、河
海大学等科研单位经过2年合作开发、吸取美国、芬兰生产的清洁船的先进理念，并结合国内河道实际情况如河道漂浮垃圾、水生植物量多的特点，经过反复实践，于2008年生产的国内最先进的全自动河道保洁船。经过在太仓、昆山、萧山、杭州、上海淀山湖、厦门、沈阳、山东菏泽等单位的使用和实际检验，均收到良好的效果。该船已经通过了有关部门专家的科学鉴定，荣获多项国家专利，并被列入2008年国家火炬计划和高新技术产品的称号。
实践证明：该船能高效收集河道水葫芦及水面漂浮物，仅需一人在驾驶室操
作,即可完成聚拢、收集、滤水、输送、存储、卸载、航行等工作，具有强大的水葫芦打捞功能兼有水面保洁功能，对各种漂浮垃圾均能顺利打捞。
该船对保障河道航运安全,美化城市水域景观,保护水源地,净化水质,缓解我
国淡水资源紧缺的矛盾,改善生态环境和提高人民生活质量都具有重要意义。
21世纪科技不断发展进步，技术创新是企业的核心竞争力！为了使产品始终保持技术领先，领跑同行，公司与中科院水生生物研究所、中国水产科学院、上海交通大学、渔业机械研究所等一直保持着紧密的合作，技术人员不断完善原有产品并进行创新。
二、基本特点
该全自动水面清洁船与国内外同类产品相比较，具有以下几大优点：
1、航速快 2、收集范围广，垃圾打捞死角小
3、操作安全，适航区广 4、操作简便，自动化程度高效率高
5、能够加装绿萍打捞装置
本船采用精密液压技术对整个打捞过程进行集中。通过齿轮分配器控制多路液压油，供收集臂开合、收集臂输送带的运转、收集轮的运转、前收集舱吃水深度的调节、中存储舱的输送和后输送舱的升降。所有动作均能单独作业或同时协调运作。前收集舱输送带由带齿钩高强度尼龙链片、不锈钢链轴、不锈钢连接片组成，具有垃圾钩挂能力强、承重力大、结实耐用、输送流畅的特点。中存储舱和后输送舱由不锈钢长城忘带组成，具有高强、耐磨的性能，不仅使用寿命长，还能对打捞的水葫芦及漂浮垃圾进行充分滤水。此外，本船能在绿萍爆发时对前收集舱加装不锈钢绿萍防滤网，对绿萍进行打捞。如今年上海黄浦江上所有的绿萍收集设备都是由我公司生产，质量已经通过检验。
三、结构特点：
本装置为双头单体、座轮单机螺旋桨推进、液压舵操纵。收集系统全部采用液压驱动，电气化远程操作。
四、主要技术参数：
总长：10.0米 总宽：2.8米
总高：2.8米 型宽：2.8米
设计吃水：0.4米 满载吃水：0.6米
水线以上高度：2.2米 空载航速：16-20km/h
工作航速：6-8km/h 垃圾装载量：2.5吨
发动机功率：30kw 收集最大深度：1.5米
收集宽度：4.5米 续航力：12小时
推进方式：单机螺旋桨 乘员：3人
摆动收集臂 前收集舱 驾驶室 机舱出入室 后输送舱
收集轮 中储物舱 舵机系统
侧视图
前视图
全船工艺流程图：
五、适用航区：
内河C级（感潮河段）
六、工作范围：
本船适用于河道水葫芦及漂浮物的收集、储存和运输，加装绿萍收集装置后还可打捞绿萍，实现收集、存储、输送自动化。
七、结构特点：
全自动水面清洁船由船体、驾驶室、动力系统、操纵系统、收集装置、中部存储装置和独立垃圾输送装置等组成。
八、全船主要系统详细说明
1.船体
本船船体为全焊接钢质整体结构，使用的船板、肋骨、强横梁、纵梁、
隔舱壁等材料均采用CCSA船用钢板，甲板使用花纹板并涂上防滑油漆。
本船驾驶室后设机舱出入室一个，为棚室结构，材质为船用CCSA。安装有铝合金移动窗和排风扇，有利于机舱的通风、透光及自动降温。机舱入口设置直梯一架出入机舱，机舱内设备的布置，充分考虑了操作、维修、安全与重量平衡等要求，设备的选择也考虑了船用的要求，可靠合理。
机舱出入室
船体设计安装流程图：
2、驾驶室
门窗式驾驶室，设计在左侧船首处。驾驶室四周采用3C认证的安全玻璃和
移门结构，前玻璃窗安装有雨刮器，达到明亮及视线清晰，充分保证航运安全。
驾驶室内部安装液压舵机操纵系统、收集输送系统的电气开关、声号信号
灯开关及电控箱、工具箱、驾驶椅等。操纵系统采用电控液压，推进系统采用手动操纵杆操纵。驾驶室面板右上角安装了燃油表，工作压力表，舵机压力表，船行驶时均显示了其各自的燃油与压力情况驾驶室的合理化结构保障了所有控制设备、液压管线阀体和仪表不受雨水侵蚀，保证其性能的安全性！
驾驶室顶设置航行灯、信号灯、探照灯、警示灯各一只，分别用于驾驶照明、机舱照明和前后舱内照明。
3、收集、存储、输送系统
（1）机械摆动收集臂
本船前艏安装2个全自动机械摆动收集臂，为排链式结构，不同于传统的机械臂。其臂上已加装了本公司自主设计的垫片和排链，可有效防止摆动机械收集臂在工作时脱落。该收集臂为摆动式旋转收集臂，可自由开合，开合的角度达到160度，大大增加了水葫芦和水面漂浮垃圾的收集范围，使垃圾的收集宽度达到4.5米。该收集臂上的排链式输送带可正反运转，形成一定的水流，将垃圾“吸”入前收集舱打捞范围内，同时还可防止垃圾堵塞，保证垃圾的顺利收集。同时在收集臂的两端安装有防撞保护装置以保护收集臂。
机械收集臂工作原理及运作：
机械摆动收集臂输送带由一个液压马达驱动，通过输送带的正反向运转形成一定水流将垃圾“吸”入前收集舱。通过涨紧螺栓还可以调节输送带的松紧度，以达到合适的状态，提高马达的利用效率。收集臂开合的角度则由上部的液压马达驱动，根据漂浮垃圾的宽度情况，通过液压缸改变收集角度。
液压缸 机械收集臂（本公司专利产品）
图1
图2
图解：
代号 名称 数量 代号 名称 数量
1 摆臂固定轴 1 16 主动端底板 上部 1
2 主动轴 1 17 连接支架 2
3 从动轴 1 18 M10X35六角螺栓 6
4 前端防护杆 1 19 涨紧螺栓 2
5 马达 1 20 从动端底板 2
6 M12X35六角螺栓 2 21 M14x40 螺栓 2
7 液压马达连接法兰 1 22 主动端底板 下部 1
8 主驱动轴联轴器 1 23 从动端轴承盖 3
9 主动端轴承盖 1 24 主动端 导轨支架 2
10 30306轴承 4 25 连接杆 1
11 42x62x10 油封 8 26 M22螺母 1
12 M8x30内六角螺栓 8 27 轨道 支架 4
13 齿轮顶紧环 4 28 整体框架 1
14 摆臂齿轮 4 29 从动端 导轨支架 2
15 M12X35六角螺栓 16 30 M8x25内六角螺栓 24
图3
机械收集臂设计安装流程图：
（2）机械收集轮
本船前收集舱上方还安装了一个旋转式收集轮，可将大片的水葫芦及垃圾迅速输送到带钩齿的尼龙收集输送带上，然后将收集的水葫芦及垃圾输送到存储舱内。同时在水葫芦密集连结的时候将水葫芦打散，再顺利地打捞入前收集舱中。极大地提高了打捞效率。
机械收集轮工作原理及运作：
本机械收集轮由一个液压马达控制，通过液压缸来调节升降高度，在不需要使用收集轮时可将收集轮升起，在需要使用时降下。
收集轮液压缸
机械收集轮抬升示意图
收集轮设计安装流程图：
（3）前收集舱
前收集舱利用液压油缸可自动调节入水深度，在航行时可伸出水面以减少阻力增加航行速度，在打捞作业时也可根据垃圾厚度自由调节收集深度。前舱安装的弹簧也能在撞击中起到缓冲作用。
前收集舱输送带由带齿钩高强度尼龙链片、不锈钢链轴、不锈钢连接片组成，每个尼龙钩的平均承重能力达到1吨。具有垃圾钩挂能力强、承重力大、结实耐用、输送流畅的特点。同时，在绿萍爆发时，本收集输送带可加装不锈钢防滤网。
前舱工作原理及运作：
该输送带由一个液压马达驱动，同样可通过调节涨紧螺栓来调节输送带的松紧度，以达到合适的状态，提高马达的利用效率，轴承座的固定螺栓规格是M12x30外六角螺栓,轴承采用1307K,油封采用。60×40×10前收集舱通过一根轴固定在中储物舱上，如图：
前舱升降控制液压缸 前收集舱（本公司专利产品）
前、中舱连接处——驱动轴
尼龙连接片 带齿钩的尼龙连接片
（本公司专利产品）
带齿钩的尼龙连接片更有利于水葫芦等大型漂浮垃圾的收集，能及时勾住水葫芦等。
前收集舱输送带实图
（四）中存储舱
船舶中部为存储输送舱。当水葫芦及漂浮垃圾存放到一定量及高度时，启动输送带向后移动一段距离，使垃圾继续向中舱后部移动，继续存放垃圾。本舱输送带使用不锈钢长城网带，与美国、芬兰等先进国家生产的类似输送带具有相同的优越性，与国内生产的不同。国内生产的输送带长城网格是用小螺丝锁紧固定的，易松动、在链条间卡草卡垃圾，影响打捞效率。而我公司生产的不锈钢长城网带与国外的一样，并进行了优化设计，是用一次冲压成型带锁钩，直接压入不锈钢钢片中，使钢带两端光滑过渡，无突出的螺母存在，一方面增加了网带的强度，另一方面工作过程中不会松动、跳链和被垃圾卡住，直接提高了打捞效率。
同时长城网格的结构具有良好的滤水效果，能对打捞的垃圾进行充分的滤水，减少船体载重，增加舱体垃圾容量。
中舱工作原理及运作：中舱是由2个液压马达驱动，在驾驶室控制面板上操作即可，简单便利。中舱上部设过道一个，均为不锈钢材质。可直接从船体左侧走到船体右侧，方便通行、垃圾输送管理及船体维护。
过道 中储物舱
中后舱衔接处——驱动轴
不锈钢长城网输送带
不锈钢长城网格（本公司专利产品）
（五）后输送舱）
后输送舱安装在船体艉部，能伸出船尾3米，可单独动作。后舱通过2个液压缸顶升，将输送舱抬升到一定高度，以便将水葫芦及垃圾卸载到运输船岸上码头或者或垃圾装载车。后输送舱也是由不锈钢长城网带组成，具有高强、耐磨的性能，不仅使用寿命长，还能对打捞的水葫芦及漂浮垃圾进行充分滤水。
后舱工作原理及运作：后舱的运转也是通过2个液压马达来实现的，其中一个驱动后舱液压缸顶升完成后舱升降，另外一个完成后舱输送带的运转。后舱舱底及船尾均加装了橡胶防撞块，在运输及驳船时能有效保护船体。
后舱顶升液压缸
前、中、后舱设计安装流程图：
4、动力系统
本船主机采用船舶专用柴油发动机——道依茨TD226B，功率为
75kw，满足全船推进、液压系统和收集储存输送装置等功率的要求。该发动机最高转速为2100r/min，额定转速为1500r/min，齿轮箱使用的杭齿厂生产的MB100型与主机相配套。
本系统使用了消音装置以降低噪音，公共底座安装防震垫进行减震，排放
标准符合环境保护欧二级标准。同时柴油机具有水温、油温自动报警装置及自动停车装置，能确保运行安全。柴油箱上标明柴油标号，装有加油通气口，并注明燃油标号。柴油箱容积为600升，续航能力达到12小时。
柴油机排气管上设不锈钢膨胀带一只，以补偿管路的伸缩变形，并设排气消声器一只以降低噪音，排气管置上外套式通进冷却水冷却，降低机舱温度，引到船舷右侧后排出。
发动机本身装有发电机，提供全船电气系统的用电，也是全船的心脏部件。
柴油机主要技术规格和参数：
项目 参数
型号 TD226B
缸径/行程mm 105/120
总排量L 3.12/4.16/6.23
型式 四冲程\水冷\直列\直喷\湿式气缸套
额定功率KW 30
额定转速r/min 2100
定额点燃油消耗率g/kw.h 220
机油消耗率g/kw.h ≤1.36
平均有效压力kpa 1150
活塞平均速度m/s 6
供油提前角(曲轴转角°) 20± 0.5
冷态压缩力kpa 3000(下限2500)
怠速r/min 650±30
稳定调速率% 10
吸气方式 增压
发火顺序 1-3-4-2
机油容量(油底)L 13
机油压力kpa 300-600
怠速机油压力kpa ≥120
允许最高机油温度℃ 110
涡轮后最高排气温度℃ 550
起动方式 电起动/气起动
允许倾斜度,纵/横 30/40
曲轴旋转方向(从飞轮端看) 逆时针
外形尺寸(长*宽*高) 1018*600*955
重量KG 550
5、液压系统
本船整个聚拢、收集打捞、滤水、存储、输送等动作全部采用自动液压技术。
通过发动机前端与液压系统的动力元件齿轮泵相连，驱动一台中高压液压油泵，通过分配器向多路液压装置供应液压油，以供收集装置、存储装置和输送装置运作，从而带动全船液压系统的运作，达到自动化集中控制。且所有作业动作均能同时协调运转，整个动作操作轻便灵活。本系统所有液压元件均采用进口，保证其质量和使用寿命。液压油箱有明显油位标识，并配有加油通气装置、过滤器和油水分离器，使用优质液压油管及接头等辅件，符合采购方对液压件质量的要求，液压油使用46号抗磨液压油。
本船液压系统的组成 ：液压泵是整个液压系统的动力元件；液压马达、液压缸为执行元件；液压油是各元件的工作介质；全液压转向器（舵）、齿轮分流器、溢流阀、电磁换向阀、液压锁、管式单向阀等均是控制元件；油箱、油管及接头、球阀、滤油器、冷却器、密封圈、压力表、液位液温计则为液压系统的辅助元件。
液压系统的运作：
动力元件的液压泵由发动机带动，进行循环输送液压油的动作，从而将发动机传递来的机械能转化成压力能，再通过控制执行元件的液压马达和液压泵，将压力能转化成机械能，从而达到理想操作，进行所需要的升降、扭转或是转向等运作。
液压系统设计图：
1、机械摆动收集臂液压缸 2、收集轮液压缸
3、前收集舱液压缸 4、后输送舱升降控制液压缸
5、收集轮液压马达 6、机械摆动收集臂液压马达
7、前收集舱液压马达 8、中存储舱液压马达
9、后输送舱液压马达 10、舵机转向控制液压缸
液压原理图
6、电气系统
本船主机带一台24V/30A直流发电机，可直供直流电对蓄电池进行充电。机舱内装有DC12V/150AH蓄电池2只，作为主机启动电源兼船上部分设备主电源及备用电源。
其电路原理图如图：
电气系统合并图
7、冷却系统
本船发动机采用冷却方式，发动机通过皮带带动水泵,水泵通过滤网将水抽进来,水流流经发动机冷却器、齿轮箱冷却器，分成两股，一股流过液压油冷却器,一股流过排气管冷却器,进行冷却，最终排除船外；艉轴采用水润滑轴承，将水由艉轴管倒吸回水密封组件进行冷却,然后由水管排除船外。
(1)发动机冷却器 (2)齿轮箱冷却器 (3)液压油箱 (4)液压油冷却器
(5)水泵 (6)消音器 (7)排气管冷却器 (8)燃油油箱
(9)滤网
8、驱动系统及舵机系统
本船采用螺旋桨驱动，船舶操纵采用液压舵机转向器，通过齿轮箱联接机构带动螺旋桨，从而给船以前进或后退的动力。
柴油机的快慢速控制离合器齿轮箱的倒顺车控制手柄，均安装在驾驶室操作面板上，使船舶的前进、后退、转向、快慢速操纵轻便灵活、达到集中控制的目的。
舵机转向器液压缸 螺旋桨
螺旋浆设计图
图解：
序号 名称 材质 数量
1 艉轴联轴器 45# 1
2 内六角锥端紧定螺钉 M8x25 2
3 联轴器并帽 45# 2
4 键A 18x130 1
5 艉轴 40Cr 1
6 水润滑艉轴密封装置 1
7 内六角螺栓 M10x45 8
8 弹簧垫圈 Φ10 8
9 纸垫 δ=1 1
10 艉轴管前压板 Q235 1
11 水润滑轴承 Φ75x270 2
12 艉轴管 无缝管 1
13 内六角螺栓 M8x25 4
14 弹簧垫圈 Φ8 4
15 纸垫 δ=1 1
16 艉轴管后压板 Q235 1
17 螺旋桨壳 Q236-20# 1
18 键B 18x150 1
19 艉轴螺母 HT200 1
20 内六角螺栓 M14x70 1
21 弹簧垫圈 Φ14 1
舵设备：由液压系统的执行元件液压缸驱动，液压缸与固定在舵机轴上的转向小臂连接，控制舵叶的角度，从而控制航向。叶片技术尺寸：高×宽---0.88×0.825(米)。最大舱角±35°
本船设平衡舵1只，采用液压操纵
舵面积 0.726 m2
舵高 0.88 m
舵宽 0.825 m
舵杆直径 0.06 m
九、系泊设备：
本船按2006年内河钢制船舶建造规范配备4个带缆桩、长为20米直径为20毫米的尼龙缆绳2根、木质跳板一个。
十、信号、消防救生设备
本船按2006年内河钢制船舶建造规范配齐舷灯、信号灯、探照灯、电喇叭、扩音器等设备 。
本船按2006年内河钢制船舶建造规范设消防装置一套，包括灭火器、救生衣、救生圈。
十一、涂装
本船油漆按CB标准涂装。油漆涂装工艺按船舶油漆涂装标准进行。油漆涂装前对钢板表面采取有效的表面处理，去除铁锈、氧化皮、油污等一切杂物。除锈等级达到CB8923-88船体除锈标准sa2-sa2.5级的要求。管系涂装按GB3033-82船舶管路油漆颜色和级别涂装。全船船体颜色可由用户自主选用。
十二、配件及工具
本船随船配备主机常用配件一套、船舶专用工具一套、橡皮靠把6只。
十三、舾装及管道要求
本船液压装置管道采用专用的液压铜管，制作内孔光洁，保证液压系统的清洁。栏杆及扶手均采用不锈钢钢管制作。
