Rong, cỏ dại, lục bình cản trở giao thông đường thuỷ

Từ trước đến nay việc làm vệ sinh như cắt rong, cỏ dại mọc dưới lòng kênh ở các tỉnh trong cả nước cũng như việc vớt rác thải nổi trên kênh đô thị đều làm bằng lao động thủ công, năng suất, chất lượng cắt, vớt, dọn rong cỏ thấp, không thể làm hết các tuyến kênh (chỉ làm vệ sinh được các đoạn xung yếu). Vừa dọn xong đầu này thì vài tháng sau rong cỏ lại tiếp tục phát triển trở lại trong khi đội vệ sinh thì cả năm trời mới có “cơ hội” quay lại chỗ cũ và lại làm lại từ đầu.

Rong, cỏ, rác thải nổi, bèo lục bình và các loại thực vật sinh sống chen nhau, phát triển lâu ngày dưới lòng kênh làm giảm vận tốc dòng chảy, giảm lưu lượng cấp, thoát nước, giảm sức chứa nước trong lòng kênh, làm mất vệ sinh môi trường, mất mỹ quan kênh rạch, làm cản trở giao thông đường thuỷ cả về mật độ lưu thông lẫn vận tốc lưu thông trên sông, trên kênh, rạch, gây kẹt chân vịt và các hỏng hóc khác do rong, cỏ rác cuốn chặt vào (ví dụ tuyến tàu cao tốc TP HCM và Vũng Tàu, trên sông Sài gòn, lái tàu phải thường xuyên phải cho tàu dừng lại và cho quay ngược chân vịt để gỡ rong, cỏ ra).

Đối với một số trạm bơm và các cửa van cấp nước trên kênh mương, rong, bèo  lục bình xâm lấn làm cản trở dòng chảy ở cửa van phân  phối nước và buồng hút nước của trạm bơm. Để khắc phục vấn đề này người ta phải dùng máy đào đứng trên bờ vươn cần xuống và gom xúc lên bằng gàu xúc. Công việc làm vệ sinh theo cách này mang tính giải pháp, cục bộ, nêu làm nhiều thì chi phí cao, rất tốn kém.

Mặt khác khi dọn vệ sinh và cắt vớt rong, cỏ dại, lục bình để dễ và chất lượng công việc cao hơn người ta phải đóng kín các cửa van cấp nước để làm cạn nước trên toàn tuyến kênh, mương. Việc ngưng cấp nước để làm vệ sinh trong nhiều ngày đã gây trở ngại cho sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt dọc theo toàn bộ tuyến kênh mương đi qua khu dân cư sinh hoạt và sản xuất.

Tồn tại về mặt khoa học công nghệ cho vấn đề cắt – vớt rong, cỏ dại, lục bình, rác thải nổi trên sông, kênh rạch có thể tóm tắt theo một số nội dung chính như sau:

- Vừa phải sử dụng nhiều lao động thủ công, cường độ làm việc nặng nhọc, nhưng năng suất và chất lượng dọn vệ sinh rất thấp, không tự chuyển được sản phẩm sau cắt vớt lên phương tiện thuỷ cũng như không chuyển được sản phẩm sau cắt vớt lên bờ để có thể đưa đi xa xử lý thành sản phẩm hữu dụng khác...

- Cơ giới hoá việc cắt rong cỏ dưới nước, kết hợp vớt bèo tây, rác thải nổi và thoát tải lên bờ tự động: chưa có đơn vị nào trong nước giải quyết.

- Công việc dọn vệ sinh kênh mương thuỷ lợi phải dùng hoàn toàn bằng lao động thủ công và kết hợp thêm một số công cụ phụ trợ ở dạng bán thủ công.

- Nghiên cứu trong nước đối với các viện nghiên cứu trong nước về lãnh vực này thực tế mới dừng lại ở dạng cụm thiết bị, chức năng làm việc mang tính đơn lẻ, không có khả năng vừa tự hành và thực hiện được các tính năng mà các nhà quản lý về lãnh vực này mong muốn.

Chế tạo thiết bị phù hợp

Vấn đề đặt ra cho nhóm nghiên cứu khoa học của trường Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh là phải nghiên cứu, thiết kế chế tạo, xây dựng được một quy trình công nghệ chế tạo thiết bị phù hợp với điều kiện cung cấp vật tư và trang thiết bị chế tạo trong điều kiện của Việt Nam, để tạo ra  một hệ thống máy có khả năng cắt – vớt rong cỏ nằm sâu dưới mặt nước, vừa có tính năng vớt bèo tây dạng mảng rời, rác thải nổi trên sông mang tính cơ giới hoá và đồng bộ cao.

Hệ thống máy gồm có 1 máy chính và 2 thiết bị phụ. Máy có khả năng tự hành trong môi trường rong, cỏ, rác dày đặc với tốc độ di chuyển khi làm việc từ 1,5 - 2 km/giờ, thực hiện chức năng cắt rong,cỏ dại dưới mặt nước với mật độ dày đặc và hệ dao cắt có khả năng điều chỉnh lên xuống theo chiều sâu của mực nước trên sông cũng như theo chiều cao của cây rong, cỏ dại, mọc lên từ đáy sông lên trong phạm vi độ sâu từ 0- 1,5 m, bề rộng 2,36 m. Máy còn có thể thực hiện được chức năng vớt bèo tây, rác thải nổi trên mặt nước (dạng rời không kết khối) trên mặt nước với bề rộng tay vớt có bề rộng làm việc 4,2m; gom sản phẩm sau cắt vớt và vận chuyển chứa tạm trên boong máy; tự hành vận chuyển sản phẩm sau cắt - vớt lên bờ khi boong chứa đầy tải.

Hai máy phụ trợ cho máy chính: không trực tiếp cắt – vớt rong, cỏ, lục bình, rác thải mà nó chỉ có chức năng hỗ trợ máy chính. Máy chuyên dùng thứ nhất được (gọi tắt là tilkdesk). Máy phụ có hai chức năng vừa là remoque vận chuyển máy cắt rong trên đường vừa làm triền hạ thuỷ máy chính xuống sông.

Giải pháp (sáng chế) của máy chính là một thiết bị tự hành có hai bánh xe nước (paddle wheel) lắp hai bên. Hai bánh xe nước được truyền động bằng hai mô tơ thủy lực và có thể điểu chỉnh số vòng quay độc lập với nhau cũng như có khả năng đổi được chiều quay dễ dàng thông qua điều khiển bằng thủy lực trên cabin lái. Rong, cỏ được cắt bằng một hệ dao cắt bố trí ngay đầu của thiết bị bao gồm: một cụm dao cắt ngang và hai cụm dao cắt đứng. Ba cụm dao cắt này tạo thành một hình chữ U ở phía trước bảo đảm quá trình cắt sạch rong trên toàn bộ diện tích phía trước của máy khi  máy di chuyển tới.

Hệ dao cắt hoạt động kiểu cắt theo kiểu cắt tông đơ chuyển động tịnh tiến qua lại. Khi dao cắt làm việc, rong, cỏ sẽ được cắt và thái (dạng có tấm kê) bảo đảm quá trình cắt thái dứt khoát. Ba cụm dao cắt làm việc theo cơ cấu tay quay thanh truyền với hành trình xác định bảo đảm có thể xử lý cắt được rong cỏ trong môi trường dày đặc. Hệ dao nằm ngang có nhiệm vụ cắt rong cỏ bên dưới, hệ hai dao thẳng đứng thì có nhiệm vụ cắt tách các khối rong cỏ ra. Khi cắt bộ phận cắt sẽ được hạ xuống sát đáy mương hay đáy kênh để cắt sát gốc rong cỏ. Rong cỏ sau khi cắt được chuyển lên băng tải thứ nhất. Thiết bị vận chuyển số được bố trí đầu máy chính và băng tải này phải hoạt động liên tục trong suốt quá trình máy làm việc. Băng tải 1 chuyển rong cỏ đã cắt lên và chuyển sang băng tải thứ 2 hoạt động gián đoạn, khi khối rong cỏ từ băng chuyền 1 dồn vào băng tải 2 đầy một đống tối đa (theo thiết kế chiều cao đống có thể chứa được) thì người lái sẽ điều khiền cần thuỷ lực dịch chuyển đống rong dần vào trong  một chút và lại có một khoảng trống mới để tiếp nhận rong, cỏ từ băng chuyển số một đến. Quá trình này cứ diễn ra liên tục và tuần tự khi toàn bộ thiết bị vận chuyển số 2 chứa đầy thì người lái dần di chuyển khối này từ  băng tải 2 chuyển qua băng tải 3. Băng tải 3 lắp ở phía sau cùng của máy chính, khi băng chuyền 3 đã đấy tải thì xem ta như máy đã đầy tải (quá trình cắt vớt chấm dứt), người lái điều khiển máy đi vào bờ và người lái sẽ điều khiển nâng băng tải thứ 3 đến vị trí thoát tải lên bờ người lái sẽ lái máy vào bờ  để thoát tải chuyển rong cỏ lên bờ.

Mọi chuyển động của các cụm máy đều được hoạt động và điều khiển bằng hệ thống thuỷ lực nhằm đảm bảo cho máy hoạt động tốt trong điều kiện hoạt động khắc nghiệt và phức tạp. Băng tải 1 và 3 có gắn thêm cơ cấu xi lanh nâng hạ bằng thuỷ lực, cho phép điều chỉnh độ sâu cắt bằng cách nâng hạ bộ phận cắt và nâng hạ băng chuyền thứ 3 lên xuống để chuyển rong cỏ ra khỏi máy để lên bờ theo độ cao mong muốn trong phạm vi cho phép.

Hệ thống máy ngoài máy chính ngoài chức năng cắt – vớt rong, cỏ dại dưới mặt nước, nhưng lại có thể thực hiện thêm chức năng vớt rác thải nổi bằng cách lắp tay gom và vớt rác vào trước máy.