波浪补偿系统在自航绞吸挖泥船上的应用

针对自航绞吸挖泥船桥架波浪补偿系统,介绍波浪补偿油缸的作用,阐述蓄能器控制阀组的功能,分析系统的液压原理。为防止在极端情况下波浪补偿油缸出现损坏,专门配置桥架补偿控制系统。桥架波浪补偿系统可大幅提高自航绞吸挖泥船在波浪中的适应性、有效工作时间和施工效率。     

大型绞吸挖泥船性能提升研究

在中长周期波浪海况条件下，针对我国早期研制的大型绞吸挖泥船施工适应性差、长排距工程排距受限等难题。本文以“天杉”船为研究对象，通过理论分析、数值模拟、有限元分析计算、实船验证等方法，开展了大型绞吸挖泥船定位系统性能提升、输送系统性能提升、船舶动力系统升级研究，形成了一系列大型绞吸挖泥船性能提升的技术，并成功应用。为我国早期研制的大型绞吸挖泥船的性能改善提供参考。     

基于可靠性的结构优化对绞吸船定位桩应用

移船倒桩系统的定位桩结构是大型绞吸挖泥船的重要结构,是绞吸挖泥船在海上作业的基础性定位设施。目前,国内外对移船倒桩结构系统的研究取得了一定的成果,但主要是静动力分析及安全评定方面。本文基于可靠性的结构优化设计研究,结合绞吸挖泥船的实际工作情况,建立了移船倒桩结构定位桩优化设计模型,确立了随机参数模型,以大型绞吸挖泥船移船倒桩结构为例进行了定位桩基于可靠性的优化设计。算例结果显示了基于可靠性的优化是合理且经济的。     

大型绞吸船最小挖宽和挖深的计算方法

针对大型绞吸挖泥船进行硬底质航道疏浚施工时,其最小挖宽和挖深受到限制的问题,提出通过计算确定绞吸船最小挖宽和挖深的解决方案。分别依据标准规范和船舶几何尺寸,考虑多种波浪条件下的绞吸船最小挖深挖宽计算方法,得出某工程大型绞吸船在进行航道施工时的最小挖宽和挖深,经工程实践证明该方法可行。     

深海作业船体的波浪补偿控制系统设计

在深海打捞作业的过程中,很容易受波浪因素影响,使得作业船体起重钢绳发生断裂的几率较高,增加了安全事故发生几率。针对这一问题,将波浪补偿方法应用于其中十分有必要。然而,传统方式的补偿效率并不高,必须要对新型的补偿控制系统加以设计。本文研究了波浪补偿平台系统的工作原理,并对位移补偿装置加以构建,以确保船舶在海上航行的过程中可以对恶劣的海况予以克服,实际平稳运行。最重要的是,在波浪补偿平台系统的作用下,对补偿控制参数进行补偿。     

长吹距工况下大型绞吸船串联施工技术

天津地区某疏浚工程采用大型绞吸船施工，最远吹距达17 km。针对单艘非自航大型绞吸挖泥船无法满足工程长吹距施工的问题，研究大型绞吸船串联施工技术。通过去除自有闲置绞吸船桥架、钢桩定位等系统，并增设锚缆定位等辅助设备的方式，针对串联施工对大型绞吸船进行适应性改造；通过对串联施工多种工况的理论计算，确定两船的最佳施工间距范围，提升大型绞吸船串联系统的生产率和稳定性，保障工程按期完成。结果表明：大型绞吸船串联施工设备改造方案及施工工艺满足工程长吹距施工要求，降低生产成本，减少船舶停滞，提升生产率约24%,效果显著。     

具有波浪补偿功能的沿海采矿船研发

根据沿海采矿的工况条件,研发一种沿海海域采掘矿砂的采矿船。该船主台车定位桩系统带波浪补偿功能,可满足在沿海较恶劣海况下的采矿作业。本项目的实施,将大大提升疏浚工程领域和采矿领域的先进技术、我国海洋采矿产业的系统研发和产业化转化能力,加速我国海工装备产品的结构调整,创立具有国际影响力的自主品牌,对增强我国海工装备的国际市场竞争力具有十分重要的作用。     

绞吸式挖泥船桥架起吊系统强度设计分析

运用MSC/Patran/Nastran分析软件,对绞吸式挖泥船桥架起吊系统进行了结构强度分析。2000m3/h的绞吸式挖泥船桥架起吊系统包括A字架和吊架,通过计算分析,得出A字架和吊架在各个工况下的应力分布和变形结果。     

恶劣海况下船体波浪载荷的统计推断

介绍恶劣海况下船体波浪载荷(包括波浪和合成弯矩)统计推断的计算方法,并以某一高速排水型船舶作为算例进行计算。首先,按30 min短期海况估算该船的船舯波浪弯矩、砰击弯矩和合成弯矩统计特征值并与测量结果进行比较;其次按4 h海浪稳定假设,给出统计推断;最后,对巨浪海况完成算例船舶的波浪弯矩和合成弯矩的统计推断,并简要分析船体的总纵强度。     

船艇水上搜救波浪补偿的数值计算方法研究

为提高水上搜救能力,实现各种海况下船体的稳定平衡,利用数值波浪水池模拟船艇在基于波浪补偿技术条件下实施现场搜救的可行性。基于CFD理论对船艇搜救模型的波浪补偿过程进行数值分析,计算出船艇搜救时保持稳定平衡的波浪补偿量。结果表明,波浪补偿的数值分析验证了该技术在恶劣天气条件下实现出艇搜救的可行性。     

绞吸挖泥船绞刀传动系统性能优化研究

结合工程案例,对绞吸挖泥船绞刀传动系统浮动油封损坏原因作了分析,并提出了改进措施,对提高设备使用寿命及环境保护具有积极意义。     

绞吸挖泥船大功率挖岩绞刀的荷载分析*

针对绞吸挖泥船在挖岩施工过程中绞刀荷载难以定量确定的问题，建立刀齿的坐标模型，根据施工参数判定刀齿大圈切削状态，利用单齿切削岩石的荷载模型建立绞刀整体的荷载分析模型，计算绞刀在不同转动速度、横移速度、姿态角度和岩层厚度等工况下的横向力、竖向力、纵向力以及绞刀功率情况，每种工况以正刀和反刀两种姿态进行分析。结果表明，无论正刀还是反刀施工，绞刀的转动速度和横移速度都对绞刀的功率消耗产生正相关影响，绞刀的姿态和泥层切削厚度对绞刀荷载的影响最大。     

挖泥船绞刀参数化三维建模

绞刀是绞吸式挖泥船的关键机具,对提高挖掘功效具有决定性作用。根据现有土壤切削理论和疏浚施工实践,分别建立了绞刀结构形状与不同类型土质的关系,绞刀切削动力特性与土质特性关系的数学模型,以及各种绞刀刀齿模型库。在VB语言环境下对三维建模软件SolidWorks进行二次开发,实现了绞刀参数化三维建模。设计者输入土质、产量或功率等参数即可得到相应的三维绞刀。这种参数化三维建模的方法使用简便、立体感强,既缩短了设计周期,又提高了设计的精度,更便于绞刀的应力分析和优化设计。     

大型绞吸挖泥船挖岩绞刀切削数值模拟

针对绞刀切削岩石的特点,建立了考虑步进距离和切层厚度的绞刀受力模型,然后分别建立5 000 kW绞刀物理模型和有限元模型。分析了在反刀切削岩石时绞刀的受力情况,绞刀在最大功率时的应力和变形。计算表明,5 000 kW绞刀在设计工况下,最大变形为1.84 mm,最大应力为140.5 MPa,分别满足刚度要求和强度要求,验证了绞刀设计的合理性。     

基于CFD的绞吸船绞刀防石设备水力性能研究

绞吸船施工过程中常常会遇到石块、杂物糊堵吸入口或泥泵而影响绞吸船的连续施工,目前解决该问题最有效的方法是在绞刀处加装防石设备。然而防石设备没有标准的形式,不同单位研制了不同的防石设备,各种防石设备对绞吸船吸入能力的影响一直没有办法定量评估。首先总结了目前常用的防石设备形式,然后采用CFD方法对加装不同防石设备前后绞吸船吸入口附近流场进行模拟,计算加装防石设备前后绞吸船的吸入段水力损失,确定了由于加装防石设备造成的局部水力损失系数。经研究表明,防石网和双防石环结构引起的水力损失较大,单防石环和犬牙式防石格栅水力损失最小。为选择防石设备提供了基础数据。     

绞吸挖泥船挖掘黏土混粗砂的绞刀齿磨损试验*

针对绞吸挖泥船在疏浚工程中刀齿磨损严重的问题,对绞刀齿的硬质合金材料进行热处理,并在日照港“天凤”绞吸挖泥船上进行了刀齿磨损试验。试验土质为黏土混粗砂,布置方式为3在用刀齿+3新刀齿。利用磨损长度和磨损质量两个指标判定刀齿的耐磨性能,提出了考虑价格因素的刀齿耐磨综合性价比模型。试验结果表明：在该土质下,新型刀齿的耐磨性能约为原齿的87%。     

绞吸挖泥船抗风能力研究

绞吸式挖泥船在远海施工常常面临恶劣的环境条件,研究利用现场实际情况提高船舶的抗风能力至关重要。以绞吸式挖泥船"天凯"为研究对象,通过对环境力的分析,包括风、海流、波浪等环境因素,研究船舶在各种环境条件下受力情况,对船舶锚机建立物理模型进行数值模拟,提出锚机座改进方案,提高了船舶的抗风能力,提出船舶外海抗风方案,提高了船舶外海施工适应性和安全性。     

疏浚绞刀切削土壤的数值模拟

基于有限元FEM法研究绞刀切削土壤过程。参数化建立绞刀模型,对绞刀进行模态分析,分析不同阶数下的固有频率及振幅,为绞刀加工提供依据;采用LS-DYNA模拟绞刀切削土壤的过程,选取MAT147为土壤材料模型,研究不同时刻的土壤切削形态,将得到的切削阻力与理论结果对比,验证数值模拟的可靠性。     

7021绞吸式挖泥船设计

本船是我国自行设计、全国产化的大型绞吸式挖泥船之一,其主要特点是大挖深、浅吃水、产量高、三锚定位系统和定位桩台车系统互换、适应面广。对该船的主要量度、总布置概况及动力装置和挖泥设备进行了详细介绍,并重点叙述了该船的设计特点。