绞吸挖泥船柴油机排放性能的优化

针对绞吸挖泥船柴油机在香港国际机场第三跑道3206标段回填工程中排放性能不达标的问题,对“天滨”绞吸挖泥船的16V240ZC型柴油机排放问题进行分析,重新匹配增压器,改造冷却水系统,增加VTG（增压器可变喷嘴）电子控制系统,并进行实船应用。结果表明,改善后的柴油机的空燃比得以优化,燃烧效率提高,油耗降低3%,烟度值FSN从0.61下降到0.40以下,改善了排放性能。     

高效黏土绞刀研制与应用

针对绞刀挖掘黏土的特点，优化了刀臂的断面形状，建立绞刀的三维模型，分析绞刀在最大功率时的应力和变形。为了满足绞刀刚度强度要求，采用高强度高韧性的合金钢材料，优化绞刀制造和焊接工艺。实船应用表明，在同等工况条件下，高效黏土绞刀相比传统黏土绞刀，绞刀功率降低约14.3%，验证了绞刀设计的合理性和先进性。     

挖岩绞刀的岩石切削试验及数值模拟

绞刀是绞吸挖泥船的核心部件,通过现场试验研究绞刀挖掘性能的代价巨大。针对在实船试验中难以遇到合适土质的问题,提出在实验室进行挖掘试验和数值模拟表征绞刀挖掘性能的方法。制作2 000 kW功率绞刀的缩比模型和不同单轴抗压强度的岩石模型,在实验室进行不同切削厚度、步进距离等参数的绞刀切削岩石的模型试验,建立1：1尺寸的绞刀数值模型和岩石模型,采用单元删除法模拟2 000 kW绞刀切削岩石的过程,分别模拟产量为240和500 m³/h的切削过程,并分析绞刀切削功率和横移拉力。结果表明,挖掘产量240 m³/h时的最大功率为1 884 kW、平均功率为1 088 kW,满足设计要求。     

绞吸挖泥船泥浆浓度的无放射源环保测量技术

泥浆浓度是绞吸挖泥船施工产量的关键参数，传统的测量技术因使用放射源而产生核辐射风险和环境污染问题。采用电学层析技术中的电阻层析成像（ERT）技术进行泥浆管道的浓度分布成像，利用电导率测算泥浆浓度，研制了一套泥浆浓度的新型无放射源测量装置，并进行了绞吸挖泥船实船应用试验。结果表明：该新型泥浆浓度测量装置与取样结果误差在3%以内；相对于传统放射源测量装置可靠性提高，环保性能更加突出。     

绞吸挖泥船横移锚位对横摆速度及横移拉力的影响

针对绞吸挖泥船横移锚位对横摆速度、横移拉力的影响，推导出横摆速度关系式、横移拉力关系式，建立关于锚位坐标的分析计算模型。结合国内重型绞吸挖泥船“天鲲号”的主要尺寸及角度参数，分别计算在不同摆宽和下开锚工况条件下，绞刀横摆的线速度与横移绞车收缆速度比值关系、横摆阻力与钢丝缆拉力比值关系，分析不同摆宽锚位对横摆速度及横移拉力的影响。结果表明，尽可能下开锚施工；在摆宽较大时，适当提高倒锚频率；根据工况条件适当减小摆宽。     

基于三维切削理论的绞刀载荷分析*

绞吸挖泥船在作业过程中，绞刀载荷对施工影响显著。由于刀具作用于岩石和土壤的过程是三维的，针对传统的二维切削理论在绞刀载荷分析上的不足，研究了适用于绞刀的三维切削理论。研究二维切削情况下绞刀齿和被切削岩土块的力学平衡方程，提出了用于绞刀载荷分析的力学模型。在绞刀齿的三维坐标矩阵的基础上，进行载荷的坐标变换，给出绞刀的横移载荷、对地载荷和顶推载荷的表达方式。实例计算表明，所提出的绞刀的力学模型可以用于绞刀载荷的计算和分析，对于绞刀的设计和绞吸挖泥船的安全施工具有一定的指导价值。     

中长周期波下“天麟号”绞吸挖泥船的施工适应性*

针对“天麟号”绞吸挖泥船在海外施工时遇到的中长周期波问题，建立“天麟号”的风浪流计算模型，计算不同波高、不同周期和不同浪向的船体波浪力，根据静力平衡方法得出三缆定位钢丝绳的作用荷载，根据最大荷载确定绞吸挖泥船能够施工的最大有效波高。结果表明，在中长周期范围内，随着波浪周期的增加，“天麟号”受到的波浪力逐渐减小，三缆定位钢丝绳的受力也逐步减小。波浪周期在13～16 s时，“天麟号”能够施工的最大有效波高为0.55 m，顶浪施工的最大有效波浪为0.76 m。     

绞吸挖泥船环保清淤功能的研发*

针对绞吸挖泥船在清淤过程中挖深不足的问题和环保施工的要求，对绞吸挖泥船进行适应性改造，具体为将绞吸挖泥船前端绞刀挖掘设备更换为环保清淤设备，实现了绞吸挖泥船的环保清淤功能。为了增加清淤设备的灵活操作性能，开发了一种新型清淤设备，位于桥架和清淤吸头之间。针对水平悬挂、36 m挖深和40 m挖深3种工况，对清淤设备关键部件进行强度分析。结果表明，关键部件最大应力为84.2 MPa、最大变形为2.5 mm，满足强度和刚度要求，优化后关键部件符合施工要求。     

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。