下水式升船机船厢入水过程船池形式

通过比尺为1∶20的船厢出入水物理模型,系统研究船池面积和船厢入水速度对下水式升船机船厢出入水水动力特性的影响。结果表明:船池与船厢面积之差与船厢面积比β的增大可有效降低船厢入水过程船池内水面壅高、船池、引航道内水面最大坡降,改善船池内船厢停泊条件,同时考虑β的增大将引起工程投资的增加,建议船池与船厢间隙面积与船厢面积的最佳比值β为1.24。     

下水式升船机船厢底缘形式研究*

通过比尺为1:20的船厢出入水过程概化物理模型,对下水式升船机船厢主体底缘形式进行系统研究,探讨不同底缘形式的船厢对出入水过程船厢池水面波动、吸附力、拍击力及附加水动力荷载的影响。研究表明：船厢底缘角度的增大可有效降低船厢出水吸附力与入水拍击力,同时考虑到船厢底缘角度的增大会引起船厢质量的增加,提出船厢底缘较优角度为4°。     

下水式升船机船厢入水过程三维数值模拟技术*

船厢出入水过程产生的附加水动力荷载是下水式升船机发展需要解决的一个突出问题。采用VOF模型和κ-ε湍流模型,结合动网格技术建立三维数学模型,对下水式升船机船厢入水过程的水动力学特性进行模拟。研究表明：该模型具有较好的精确性和稳定性,可以用于模拟船厢入水后船池内部产生的复杂水流运动。应用该模型分析构皮滩第三级垂直升船机船厢不同入水速度下船池内部水流波动特性以及流场分布特征,计算结果与物理模型试验结果吻合较好。     

下游引航道船行波对景洪升船机运行特性的影响

通过快艇在下游引航道快速航行主动制造船行波,研究船行波对景洪水力式升船机运行特性的影响。结果表明:下游引航道船行波对船厢池水面波动无明显影响;船厢与下游引航道对接待机时,船行波对船厢内水面波动有不利影响,并威胁到试验船舶在船厢内的停泊安全。景洪升船机船厢与下游引航道对接且厢内有系缆船舶时,为确保船厢内船舶停泊安全,须严格控制下游引航道船舶的航行速度。     

构皮滩钢丝绳卷扬下水式升船机受力特性观测分析

构皮滩第1、3级升船机是目前世界上建成的最大的钢丝绳卷扬下水式垂直升船机。通过原型观测分析升船机出入水运行受力特性,验证升船机各项创新设计。结果表明,船厢按设计速度出入水运行平稳收敛,溢流孔风速、附加水动力荷载、船厢应力与变形、卷筒扭矩与应力等参数均在预期和安全范围内稳定变化,船厢排气孔布置、底铺板楔形体等设计取得良好效果;在设计运行速度内,船厢出入水速度对升船机受力特性影响不大,出入水速度尚有一定优化空间。     

基于三维激光扫描技术的大型升船装置船厢姿态分析

文章针对升船装置船厢姿态变化的问题,提出基于三维激光扫描技术的船厢姿态测量方案,选用Trimble SX10三维激光扫描仪,采集升船装置船厢底面的点云数据。后期通过Trimble Realworks软件处理数据,得到升船装置船厢横梁的点云模型,分析船厢位置和装载船舶对船厢姿态的影响。结果表明,当船厢位于下游停靠位置且空载时,横梁表面凹凸不平,呈现中间凸起两侧凹陷的拱形,船厢上下游闸门两端高度相同,在面对船厢下游闸门的方向,左侧比右侧高;不同的船厢停靠位置和是否装载船舶,都会导致姿态的改变。     

景洪升船机500吨级船舶实船试验船厢水面波动特性研究

升船机承船厢对接过程是升船机运行全过程中重要的一环,对接过程中船厢内的水面波动直接影响厢内船舶的安全停靠和水力式升船机同步轴工作条件。针对这一过程中厢内水面波动变化特性对升船机安全运行的影响,进行了在不同对接水位差启闭卧倒门和在不同航速进出船厢的500吨级船舶实船试验。重点探讨了对接水位差、船舶进出船厢航速对厢内水面波动特征值的影响,给出了船厢内波动振幅与水深和水位差的经验公式,分析其对船厢和船舶航行安全的影响。实船试验成果验证了景洪升船机500吨级船舶通航安全性。     

水力式升船机下游对接方式探讨

水力式升船机因其下游对接过程中存在多重流固耦合,如船厢与船厢池、船厢内水体与船厢、竖井水体与平衡重等,对接过程升船机受力较传统钢丝卷扬下水式升船机更为复杂。为保证水力式升船机下游安全高效对接运行,对水力式升船机制动器工作状态和下游对接位选取进行深入研究。依托景洪水力式升船机原型观测下游对接过程试验,探讨下游制动器工作方式、船厢对接位对升船机运行的影响,推导有对接水位差制动器不上闸时开启船厢门船厢位移公式,得出制动器工作方式与船厢对接位选取的适用条件。     

船舶进出船厢对三峡升船机对接锁定机构受力的影响分析

三峡升船机是三峡枢纽两大通航建筑物之一,主要为客货轮和特种船舶提供快速过坝通道。船舶进出三峡升船机船厢过程中,船厢侧水体质量变化和水面波动产生的纵向倾斜力矩均由船厢对接锁定机构承担,如果船厢侧的荷载变化超过对接锁定装置的允许值,将影响船厢对接安全。建立了比尺为1∶12的三峡升船机船厢及下游引航道局部物理模型,针对3 500 t散货船开展船舶进出船厢的水力学模型试验,分析船舶吃水、船舶进出船厢的速度、水面波动与锁定机构受力间的关系。从保障三峡升船机船厢对接锁定机构安全角度,建议通过三峡升船机的3 500 t散货船进出船厢航速0.5 m/s时,船舶吃水不大于2.70 m。     

船舶进出船厢下沉量预测

由于升船机承船厢断面系数较小，船舶进出船厢是一个复杂的三维水流与船舶运行耦合的问题，水力学问题十分复杂。需要根据船舶航行下沉量制定合理的船舶吃水控制标准和船舶航行方式，防止船舶发生触底以保障船舶航行及船厢对接安全。首先介绍了船舶进出船厢过程中船舶航行特性，分析船舶下沉量的主要影响因素，概述前人进行的理论分析和公式推导，总结相关经验公式。其次，针对船舶进出船厢这一过程，对比分析了各经验公式的计算结果。最后提出未来船舶进出升船机船厢下沉量研究工作的方向与内容。     

特大型耙吸挖泥船研制及工程应用

针对特大型耙吸挖泥船多工况、大舱容、大挖深、精确与高效控制及良好的航行性能等问题,进行船型、系列化耙头、高效泥泵、耙臂泵和控制系统的研究。采用理论研究、大比例尺模型试验、实船验证等多种研究方法,解决了限制特大型耙吸挖泥船国产化的技术瓶颈。在上述研究成果的基础上,设计建造了2艘特大型耙吸挖泥船,两船服务于我国多个重大港口航道工程,经济和社会效益显著。     

“通程”号超大型耙吸挖泥船开发设计

阐述了708研究所自主开发设计的国内第一艘超大型挖泥船,采用全通甲板,适用于深、远海作业;泥舱舱容达18374m3,最大挖深可达85m,为目前中国设计建造的最大舱容、最大挖深的深水疏浚工程船;疏浚设备(即:泥泵、水下泵、高压冲水泵等)采用全变频电力驱动,泥舱首次采用箱形泥门形式。     

三万方级巨型耙吸船在我国的发展前景

跨入世纪之交,随着疏浚技术、社会环境的发展变化,疏浚理念已发生重大变化:疏浚领域的范围大大拓宽,临港工业、人居工程等大型疏浚项目此起彼伏,市场重心也明显移向亚洲。为应对日益激烈的国际市场竞争,国外四大疏浚集团不失时机地造就了一大批大型、超大型高效疏浚装备,国内有识之士呼吁:自主研制超大型耙吸挖泥船刻不容缓。     

耙吸挖泥船挖泥装舱和抽舱排放的一种分析方法

通过对耙吸挖泥船在挖泥装舱和抽舱排放作业时,船上吸排系统若干参数的分析,提出了一个确定吸排系统中泥泵、高压冲水、艏吹等分系统参数的方法,供有关人员参考.     

耙吸挖泥船装舱溢流过程中非黏性泥沙沉积与冲刷的模拟

自航耙吸挖泥船(TSHD)在装舱周期中,在可能的情况下需要边施工边溢流以提高有效装载量.溢流损失量受到泥舱结构、泥沙组分等多重因素的影响,很难准确预测利用CFD方法结合非黏性泥沙冲淤的经验公式,建立了TSHD超大型泥舱(21 643.8 m3)二维沉积数学模型,利用该模型对装舱溢流过程进行了模拟,对产量、溢流损失进行了预测,预测结果与以往成熟模型的结果基本一致.在此基础上,分析了装舱过程中沉积面的变化过程、不同粒径组的冲淤特点.该模型的建立,有助于实现对泥舱水力布置和装舱效率进行研究,弥补空白.     

耙吸式挖泥船及耙头耦合运动数值模拟

耙吸式挖泥船是航道与水下沟槽开挖、航道疏浚与水下挖泥等工程中广泛采用的施工设备,深水及复杂作业环境下耙吸式挖泥船的挖掘精度控制是挖泥船施工作业需解决的重要问题.在考虑风、浪、流、船舶操作力、海床反力、波浪补偿器及其滞后等影响因素的情况下,建立了耙吸式挖泥船与耙头耦合运动的数学模型,并用实船测试数据对数值模型进行检验.通过实例计算,研究不同水深和不同风、浪、流等环境因素对耙头运动的影响,为挖泥船—耙头运动的预测及超深、超宽开挖控制提供了依据.     

长江口深水航道疏浚土“十三五”造地利用研究Ⅱ——疏浚吹填工艺和方案

在分析评价长江口不同疏浚吹填工艺的特点及适用性的基础上,结合疏浚土资源供需关系和圈围工程现状条件,提出"十三五"期长江口深水航道疏浚土造地利用的初步技术方案。结果表明:1)长江口航道常用的"挖运抛+挖吹"和"挖运吹"工艺仅适用于较短运距的疏浚吹填工程;新研制的"耙吸装驳"工艺能适用于长运距的疏浚吹填工程,"十三五"投入应用后可显著拓展深水航道疏浚土的利用空间。2)"十三五"期间,横沙东滩七、八期圈围工程可利用深水航道北槽段疏浚土,采用"挖运抛+挖吹"和"耙吸装驳"的"挖+运+吹"工艺实施疏浚吹填;南汇东滩圈围工程N1库区可部分使用深水航道疏浚土,采用"耙吸装驳"工艺实施吹填;其他零星建设用地圈围工程可使用深水航道南港圆圆沙段疏浚土,采用"挖运吹"工艺吹泥上滩。     

耙吸船艕带泥驳疏浚工艺在长江口维护施工中的应用研究

为有利于长江口深水航道的可持续性维护和发展,在借鉴已有工程实例的基础上,开展耙吸挖泥船艕带泥驳疏浚工艺在长江口应用的研究工作。综合现场模拟试验情况、长江口专用耙吸挖泥船及配套泥驳的设计性能等,对耙吸装驳工艺在长江口应用的施工工艺、施工时间和效率、施工作业条件和工况、经济效益等进行研究。结果表明该工艺技术上可行、安全有保障、经济效益明显,可在长江口航道维护疏浚中应用,并提出相关建议。     

大型耙吸式挖泥船在浅水区疏浚工艺的应用

针对大型耙吸式挖泥船大面积浅水区施工的问题,基于船舶的施工特性及项目工况条件,探讨在水深不满足船舶设计最小吃水的环境中,利用抽舱旁通与打开前泥门装舱的方法结合疏浚集成控制系统形成的浅水区疏浚工艺进行疏浚作业的可行性。依托非洲东部某港池疏浚工程项目实践,说明浅水区疏浚工艺可以优化船舶吃水,提高大型耙吸式挖泥船大面积浅水条件下的疏浚能力。     

黏性土类航道免扫浅疏浚关键技术研究

耙吸船常规的前期大面积开挖、后期扫浅的施工方法存在后期扫浅效率低的问题,特别是针对黏性土类。由于黏性土类不易坍塌的土质特性,施工过程中形成的浅点和垄沟一旦没有被及时清除,就会随着浚挖深度增加,高差继续增大,工程后期耙吸船的扫浅难度更大。为了解决该问题,以最新研发的耙吸监测系统提供的精确挖泥功能为依托,开展了有关研究,成功实现了黏性土类航道的免扫浅施工,提高了耙吸船的施工效率。