基本信息
- 项目名称：
- 三峡库区垃圾漂浮物打捞设备模型研制
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 三峡水利枢纽工程是迄今为止人类最伟大的工程之一，备受世人瞩目。然而，三峡蓄水后，1年漂浮物总量一般为15~20万立方米，最高达40万立方米。江水自净能力大大降低。目前该项作业全都依赖人力肩挑背扛，作业繁重。这种方式不仅效率低下，耗费大量人力、物力，而且大量垃圾漂浮物长时间滞留库区对长江航运、水环境、旅游、大坝发电机组的安全运行，以及下游老百姓的生活用水质量都将带来不可估量的影响。 本项目小组研制的垃圾漂浮物打捞设备模型主要用于三峡库区江面垃圾漂浮物的打捞清理。打捞设备分为两部分，一是设计制作垃圾漂浮物打捞船，二是设计制作垃圾漂浮物输送机。具体打捞方案为先用垃圾打捞船打捞江面垃圾漂浮物，航行至输送机附近水域利用输送机将垃圾漂浮物运输上岸。
- 详细介绍：
- 三峡工程蓄水后产生的大量垃圾漂浮物将会对长江航运、水环境、旅游、大坝发电机组的安全运行、下游老百姓的生活用水质量和南水北调工程的进行都将带来不可估量的影响，并且当前三峡库区该项作业全都依赖人力肩挑背扛，人工捞取，效率很低。 为解决三峡库区垃圾漂浮物的清理困难的问题，本项目研制小组通过实地调查研究，并借鉴木材过坝和拦木设施的经验和技术，设计和制作了水上垃圾漂浮物打捞，拦截和输送系统，该系统由自动打捞船、漏水料斗式输送机及漂浮物拦截网（集中装置）组成。基本实施方式为：使用垃圾打捞船打捞江面漂浮垃圾，并在目的水域范围内再将漂浮物卸载出来，目的水域范围是以漏水料斗式输送机为中心，由拦截网围成的一个区域，此时，卸载的和部分来自上游的垃圾漂浮物在拦截网的作用下被集中，收拢于漏水料斗式输送机周围，并由输送机运输上岸，从而形成一整套针对垃圾漂浮物打捞和运输新工艺。 上述设备装置以及技术集成具有创新性，双体打捞船具有全水域打捞、部分压缩并在目的水域卸载的能力，其船型设计易于使漂浮垃圾向船尾的打捞装置集中，打捞方式新颖独特效率高并且部分压缩功能能够增加装载量；漏水料斗式输送机采用了独特的漏水料斗（或栅条料斗），特点是抓取物料时易于漏水，负荷轻，采用大节距非标链条，解决了物料散落堵塞传动的可靠性问题；漂浮垃圾拦截网采用固定和活动相结合的方式，能够可靠的拦截漂浮垃圾并能适应不同水域对漂浮垃圾拦截的需要，拦截网在结构上采用上松下紧弧型拦截面能够有效兜留漂浮垃圾，并防止漏网，其结构具有独创性，新颖可靠。 经查新和模型试验观测以及用户单位评价，该设备装置及其打捞，输送出河上岸技术独特，适用于流速较小的江河湖面，对于解决三峡库区垃圾漂浮物的问题具有非常大的现实意义和较好的发展推广前景。 该系统装置在解决三峡库区垃圾漂浮物处理方面开创了一个探索性研究的先例，其研究结果具有实用性和可行性。该技术的实用化将对库区漂浮垃圾的处理，水质、水环境及生态环境的保持具有积极的意义，将对三峡库区的社会效益和生态环境效益作出重要贡献。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 为解决三峡库区垃圾漂浮物的清理问题，借鉴木材过坝和拦木设施的经验和技术，研制了水上垃圾漂浮物打捞，拦截和输送系统装置，该系统装置由自动打捞船、漏水料斗式链条输送机及漂浮物拦截网组成。基本实施方式为：使用垃圾打捞船打捞江面漂浮垃圾，并在目的水域范围内再将漂浮物卸载出来，目的水域范围是以漏水料斗式输送机为中心，由拦截网围成的一个区域，此时，卸载的和部分来自上游的垃圾漂浮物在拦截网的作用下被集中，收拢于漏水料斗式输送机周围，并由输送机运输上岸，从而形成一整套针对垃圾漂浮物打捞和运输新工艺。 1、漏水料斗式垃圾漂浮物输送机采用了独特的漏水料斗和非标链条，特点是抓取物料时易于漏水，负荷轻，非标大节距链条设计有效防止物料散落卡链现象，并能根据水位和坡度调节输送机角度，适宜复杂恶劣水域作业。输送机技术参数：直流电机220伏，功率108瓦；直流调速电源，控制范围 100—1400转/分；减速机减速比 1：10；霍尔开关触发计数，数码管显示；链条每转动一周传动10个控斗；每分钟电机160—180转/分，即牙盘转27—30周，即270—300个控斗。 2、双体打捞船采取外侧平面状，内侧喇叭状线型，并采用后舱打捞设计，具有部分压缩设备，全水域打捞、在目的水域卸载的能力。打捞船相关技术参数：总长776毫米，水线长760毫米，总宽305毫米，单体船宽97毫米，型深78毫米，排水量4.3千克，船速0.721米/秒，385电机（2个）17000 转/分。
科学性、先进性
- 一、水上漂浮物垃圾双体打捞船 外侧为平面状，内侧喇叭状流线的船体在行驶中可加快双体船所夹内部水道的水流速度，便于将漂浮物冲入船尾的金属网状打捞装置中，并在适当时候将打捞装置提起，把垃圾倒入前方悬于水面上装载装置，其内有前后移动的推板，可对垃圾压缩，卸载。在船体适当位置固定两个弹簧限位器，以控制打捞装置的转动角度。 二、漏水料斗式输送机 料斗为半月牙型，底面采取圆弧型设计，既能从水中捞取垃圾漂浮，又能完成对含水高的物料在输送过程中脱水，减少出水瞬间产生的阻力以及向前的水流。调节装置能够根据江（湖）岸边高度或坡度大小调节输送臂角度，方便作业。在输送机附近水域配套安装“江河垃圾漂浮物拦截装置”构成一闭合式垃圾漂浮物收集中转区域。使“清漂船只”打捞的垃圾漂浮物和上游下来的漂浮物不断向输送机集中，然后被打捞运输上岸。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品于2009年6月通过重庆市科委组织的专家鉴定（渝科鉴字[2009]第053号），并被确认为重庆市科学技术成果。（渝科成登字2009Y371）
作品所处阶段
- 试制阶段
技术转让方式
- 暂未转让
作品可展示的形式
- 图片，模型，视频
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1、双体船在行驶时可通过水流加速使水面漂浮物垃圾向金属网状的活动仓中归集， 2、可在适当时候将活动仓提升使漂浮物在重力作用下倒入不与水面接触的储存仓中，储存仓内推板利用仓口活动门的关闭或开启对仓内垃圾进行简单的压缩或卸载。 3、江面垃圾漂浮物拦截装置使推出仓垃圾漂浮物和上游顺流而下的漂浮物不断集中，少数离散的漂浮物可通过推木船辅助推移集中到输送机口附近，便于漏斗打捞。 4、漏水式料斗从江（湖）面捞取垃圾漂浮物，通过链条的传动输送到设备的上端（头部），经过头部链轮的翻转卸出垃圾。 本项目适用于长江三峡库区、大型水库、湖泊以及河岸坚固、岸坡较大、水位变化较小、流速小于1米/秒的江河。 垃圾漂浮物的成功清理可确保大坝安全发电；提高库区及下游老百姓的用水水质，为库区鱼类及水生物的生活环境保护、渔业发展提供有利条件；改善通航条件；推动三峡库区旅游产业的发展；南水北调工程的实施后，为北方缺水地区提供优质水源。
同类课题研究水平概述
- 三峡库区漂浮物经重庆市、湖北省共有700多公里长，目前沿江按各区县划分各自的清漂队，每个清漂队仅配有1艘最新研制的机械打捞船，其余几十艘均是人工打捞船。基本上以人工打捞为主，机械打捞船尚处于试运行阶段。该机械打捞船是一艘单体船，其结构与目前国内其他机械打捞船类似，在船头吃水线附近有开口，漂浮物从船头开口处进来通过带齿勾的传送带输送到储存仓内。 经国家一级科技查新咨询单位查新，国内目前水面漂浮物清理主要是用打捞船进行打捞，打捞船结构形式和打捞方式类似于三峡库区的机械打捞船，也有用双体式，一般均是由两个对称的单体船组成。不论是用哪一种船、用什么方式打捞，最后都是依靠人工搬运漂浮物上岸或依靠岸边码头吊装设备上岸。而三峡库区一年水位落差30米，给依靠岸边码头吊装设备将漂浮物吊装上岸带来困难。因此，三峡库区漂浮物的 清理，被称为世界性难题。 目前，对三峡库区漂浮物的清理的研究，一般都是根据三峡大坝的宏观调控和国家相关政策以及法律法规来对垃圾漂浮物实现控制，且尚处于理论研究阶段，还没有对垃圾漂浮物的清理形成一套完整的打捞工艺。 本项目按缩尺比1:10分别研制了一种新型的漂浮物双体打捞船、漏水料斗式链条输送机、江河垃圾漂浮物拦截装置等模型，利用本校船池实验室设施，组成了一套完整的新型的三峡库区漂浮物打捞上岸的工艺流程模型试验系统。试验结果证明，该装置及其工艺流程非常适用于三峡库区垃圾漂浮物清理，具有较好的应用前景。
