水面垃圾自动清理机毕业论文 - 图文 (3)

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图2-2 船体结构俯视图

图2-3 船体结构正视图

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2.2船体材料的选择

2.2.1船体材料的介绍

船体的材料采用的是船体用结构钢，主要用来制造远航、沿海和内河航区船舶的船体结构，按照其最小屈服点划分强度级别为一般强度钢和高强度钢。船用结构钢是用来制造船体及其附属结构的最主要金属材料。为了使船体结构能在现代造船生产条件下顺利建造，也为了保证船的使用安全、可靠，船体除了需要合理的设计和正确施工工艺外，还要求船体结构钢材必须具有各项良好的技术性能，如强度、硬度、塑性、韧性、耐疲劳性能、耐海水腐蚀性能以及某些特殊性能，还必须具有良好的工艺性能，如冷热弯曲工艺性能和焊接工艺性能等[3]。

中国船级社规范标准的一般强度结构钢分为：A、B、D、E四个质量等级；中国船级社规范标准的高强度结构钢为三个强度级别、四个质量等级：A32、A36、A40、D32、D36、D40、E32、E36、E40、F32、F36、F40。

2.2.2船体材料的确定及相关参数

该水面垃圾自动打捞船主要是用在城市和风景区河道、湖泊水域的水面垃圾的打捞。为了使船体不至于太重，故船体的钢板厚度定为5mm，在满足各方面的功能需求的情况下，选择船体材料为A32钢。

该材料的化学成分与力学性能为：含碳量?0.18%，，含锰量为0.9%～1.60%，含硅量为?0.5%，含磷量?0.035%，含硫量?0.035%，不含铌、钒2元素。且该材料的屈服强度

?315MPa，抗拉强度?440～570MPa，伸长率?22%。

2.3.船体重要尺寸

船体顶长3120mm，船侧倾角15°，船体总宽2200 mm，单船体宽800mm，船高600mm，顶棚长2100mm，高1085mm，宽2200mm，船体前端内侧夹角40?，其他相关尺寸见船体装配图以及零件图。

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2.4船的排水量和吃水深度的计算

船的排水量是用来表示船尺度大小的重要指标，船的排水量的计算也是为计算船在一定载重条件下的最大吃水深度做准备的。船的排水量又可分为轻排水量，重排水量和实际排水量。

（一）轻排水量（Light Displacement），又称空船排水量，是船舶本身加上船员和必要的给养物品

三者重量的总和，是船舶最小限度的重量。

（二）重排水量（Full Load Displacement），又称满载排水量，是船舶载客，载货后吃水达

到最高载重线时的重量，即船舶最大限度的重量。

（三）实际排水量（Actual Displacement），是船舶每个航次载货后实际的排水量。

在设计该垃圾打捞船时，重点考虑的就是该船在满载的情况下，最大的排水量是多少，从而计算出此时的最大吃水深度，从而来判断船体的高度设计是否合适。所以在这里要研究的就是该船的重排水量。

2.4.1船体质量的计算

利用数学的计算方法可估算出船体的体积V?0.202m3。 由质量的计算公式m??V（??7.8t/m3）可得： 船体的质量为m船?7.8?0.202 ?0.593t ?1577kg

2.4.2重排水量的计算

船在满载时的总质量m总=m船+m人+m蓄电池+m电极+m电机+m垃圾

其中船体的重量约为1600kg，人的重量约为70kg，蓄电池的重量为20kg，电机的重量为20kg，所能存储的垃圾的最大重量约为50kg

故总质量m总?1760kg

由公式?水gV排?G船?m总g（其中?水?1t/m3,g?9.8m/s2）可得 V排=m总g/g?水

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=1760?9.8/(9.8?1)?10?3 ?1.76m3

?该船的重排水量为?水V排?1?103?1.76 ?1760kg

2.4.3最大吃水深度的计算

由公式V排?AH吃可得船的最大吃水深度为 H吃?V排/A ?1.76/4.99 ?353mm

该船的最大吃水深度为353mm，而船体的高度为600mm，故船体的高度满足需求。

第三章 动力装置的设计

3.1蓄电池的选择

蓄电池也称二次电池,是将所获得的电能以化学能的形式贮存并可将化学能转化为电能的一种电学装置。蓄电池按电解质不同,通常分为碱性蓄电池和酸性蓄电池。近年来,由于交通、通讯、计算机产业的高速发展,其产品系列、产品种类、产品性能发生巨大变化,以满足不同用途的需要。蓄电池主要应用于各种车辆、船舶、飞机等内燃机的起动以及照明、点火、蓄能、应急电源、电话交换机、不间断电源、移动通讯、计算机、电子、仪表、便携式电动工具、电动玩具中等。

鉴于该作品设计的目的是研制一种具有环保、高效、技术先进的环保型水面垃圾自动 打捞船，故选用蓄电池作动力源。蓄电池在这次设计中有两方面的作用，一方面是带动便携式船用推进器（马达），以实现船在水中的行驶和转向；另一方面是驱动电机，进而带动垃圾输送装置，以实现垃圾的输送。

船用电池一般用200AH(或150AH)扁头电池,目前有统一、风帆、白云、海欧、建行等

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等。其中统一电池是具有国家级的船检证的，使用较放心。整理资料后选取蓄电池型号为统一蓄电池N200/24V200AH，该蓄电池绿色环保，电池容量大，比容量高，集电效率和强度高，性能稳定，电池的使用寿命长。如图3-1所示：

图3-1 蓄电池

该蓄电池的相关参数如下：

电压：24V 容量：200AH 重量：20kg

（长?宽?高）外形尺寸为：536mm?295mm?297mm

3.2电动机的选择

电动机的作用是将电能转换成机械能，通过蓄电池供电，带动传输装置完成垃圾打捞动作。输送装置的受力情况如图3-2所示

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