绞吸挖泥船环境载荷及其对作业能力的影响

绞吸挖泥船作业时绕定位桩旋转,旋转角度确定了挖泥船的挖泥宽度。在恶劣条件下,由于外部载荷的作用和绞车能力的限制,该角度将会减小。对在急流航段作业的绞吸挖泥船的环境载荷和不同设备配备下的作业能力进行了计算分析,并总结了规律,为绞吸挖泥船初步设计时的设备选取、作业环境条件的确定提供了方法。     

中小型自航绞吸挖泥船经济性评估初探

随着工业发展,需要拖轮协助作业的非自航绞吸挖泥船越来越难以满足市场需要。为了更好地进行航道疏浚作业,自航绞吸挖泥船的研究不断增多,而目前对自航绞吸挖泥船的研究仅局限于适合广阔水域的大型或超大型船型。我国河流水域众多,对适用于狭窄水域的中小型自航绞吸挖泥船也有一定需求量。因此,文中通过对某中小型自航绞吸挖泥船进行电力推进设计,与相同疏浚能力的非自航绞吸挖泥船对比分析、综合考量后认为,中小型自航绞吸挖泥船具有灵活、环保、便捷、经济等优势。     

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。     

大型绞吸船桥架波浪补偿系统应用研究

文章分析应对恶劣海况作业所需的大型绞吸挖泥船桥架波浪补偿系统原理,并基于目标船型的特性对其补偿系统进行载荷分析,开发了桥架波浪补偿系统。此解决方案应用于实船建造,达到了大型绞吸船在恶劣海况下的稳定作业和安全施工的目的。     

基于绞吸挖泥船吸泥管结构改进的施工效益分析研究

本文以安徽秋浦河航道整治工程为依托,针对绞吸挖泥船施工过程中的易堵管问题,提出了一种吸泥管改造方法,为该类型疏浚船舶疏浚作业效益提高提供依据,对绞吸式挖泥船实际作业具有一定的指导作用。     

绞吸式挖泥船波浪载荷及横向强度直接计算

为了优化绞吸式挖泥船船型的设计,提高绞吸式挖泥船的设计质量和效率,以一艘124 m绞吸式挖泥船为研究对象,根据三维势流理论,采用SESAM软件系统对其波浪载荷进行直接计算,并与中国船级社《国内航行海船建造规范》(以下简称"规范")的计算值进行比较;采用MSC.patran/nastran软件进行泥舱横向强度有限元直接计算分析,对横向强度进行校核,确认合理的符合绞吸式挖泥船船型特点的波浪载荷、关键结构控制区域以及装载工况,为优化设计、提高设计质量和效率提供依据。     

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。     

基于预测控制的绞吸挖泥船横移过程控制系统设计

绞吸式挖泥船正朝着自动化、智能化方向发展,成为土地复垦和港口开发的重要设备。如何控制横移速度确保输出泥浆浓度稳定是当前的研究热点。挖泥船作业过程中的泥浆浓度受土质、环境、工况等复杂因素影响,其控制过程难以用较精确的数学模型描述。本文针对绞吸挖泥船的实船采集数据,以挖泥船横移速度作为输入,以泥浆浓度作为输出,采用线性回归算法建立挖泥船横移过程的控制模型,并将该模型应用于子空间辨识预测控制器的设计中。在进行绞吸式挖泥船横移控制系统仿真中,仿真结果表明在控制量有约束的条件下,所设计的横移过程控制器在合适的参数下能够使系统快速稳定到目标浓度。从而,保证泥浆浓度的稳定输出,达到提高挖泥船作业效率的目标。     

“新海旭”全球最大非自航重型绞吸挖泥船

本论文介绍了国内自2010年以来建成的四型有代表意义的非自航大型绞吸挖泥船和国外最大的两艘非自航绞吸挖泥船,可以看到国内自主研制能力已经步入国际领先行列。集成船舶设计通用原理和绞吸挖泥船专业疏浚设备开发技术,用图形的方式表示了该船型设计的主要方面。扼要介绍了“新海旭”的总布置、航区、动力配置、疏浚输送系统和钢桩台车定位系统等,并对大型绞吸挖泥船的作业航区、动力配置方案和疏浚输送系统生产能力等进行了探讨和分析。论文提出的绞吸挖泥船设计原理和对“新海旭”的技术状态介绍可供开发大型绞吸挖泥船参考。     

大型自航绞吸挖泥船的发展与新的技术要求

论文介绍了国内外自航绞吸挖泥船的发展现状,对比了国内外大型自航绞吸挖泥船技术特点,提出了大型自航绞吸挖泥船新的技术要求;探讨了自航绞吸挖泥船装机功率科学合理增加的可行性;文中表述了绞吸式挖泥船关键技术的研究和应用。     

绞吸式挖泥船挖岩绞刀动载荷模拟分析

综合绞吸式挖泥船工作时各种挖掘工艺参数、绞刀结构尺寸及疏浚岩石的切削原理,提出一种绞刀动载荷分析方法,利用VB编制了一套绞刀动载荷模拟分析软件,对WY-4200型绞刀进行模拟分析,所得结果可为该设备的强度分析及挖掘工艺参数的制定提供参考依据.     

基于岩石切削理论的超大型绞吸挖泥船绞刀动载荷分析

针对绞吸挖泥船疏浚岩石的工作特性,基于绞刀几何模型、运动学模型和动力学模型对绞刀疏浚岩石时的受力及其载荷波动性进行数值仿真。通过数值仿真切削功率和实际切削功率的对比进行了结果可靠性验证。利用Matlab/VB编制了研究绞刀受力以及载荷波动性的仿真系统。所得结果可为研发疏浚岩石关键设备提供参考依据。     

基于克里金法的绞吸挖泥船泥泵磨损近似模型

针对绞吸挖泥船泥泵在工作中因泥浆含固体颗粒易磨损的问题，以某绞吸挖泥船泥泵为研究对象，综合考虑泥浆特性各因素对绞吸挖泥船泥泵磨损的影响，采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)数值模拟对绞吸挖泥船泥泵的磨损情况进行分析，得到由泥浆成分(质量分数)和泥泵磨损构成的样本集。在此基础上，采用克里金法建立绞吸挖泥船泥泵磨损分析的近似模型，并进行近似模型的误差分析。结果表明该近似模型具有一定的精度，可在不开展CFD数值模拟的条件下对泥泵磨损进行较准确的预测，为泥泵可靠性设计提供便利。     

基于神经网络和最大产量估算的挖泥船横移控制

针对目前绞吸挖泥船疏浚作业依靠人工手动操作无法保持较高产量的问题,研究了影响绞吸挖泥船产量的控制参数。采用神经网络预测和最大产量估算方法,得出在不同条件下挖泥船横移控制系统的最优控制参数,同时对此控制参数进行了对比仿真试验。结果表明：在一个不含边界减速的有效横移周期内,仿真产量高于实船操作产量。该方法可为绞吸挖泥船疏浚施工中横移系统的自动控制提供理论依据与技术参考,使绞吸挖泥船可以兼顾不同的控制要求和性能限制条件,在一个横移周期内稳定输出最大产量。     

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。     

风浪流对绞吸船定位桩的冲击研究

在全面分析风浪流对绞吸船定位桩的冲击荷载的基础上,对绞吸船施工中定位桩的动力响应提出了编程计算和有限元分析相结合的研究方法,即:通过编写程序计算定位桩在各种风浪流条件下的环境荷载,通过有限元模拟求解出定位桩在风浪流作用下的动力响应.采用该方法得出的结果与实际较为符合,对绞吸船的安全施工具有参考价值.     

大型桥架结构振动模态预报

疏浚硬质海底岩石的需求使大型绞吸挖泥船桥架的振动问题日益突出,有必要对桥架结构进行振动模态预报并作出优化设计探讨.利用MSC.NASTRAN对两艘能够疏浚一定强度岩石但绞刀功率不同的绞吸挖泥船桥架结构进行了振动模态预报和比较分析.基于振动模态预报结果对桥架结构避振设计进行了探讨.所得结果为研发具有更大绞刀切削功率、疏浚更高强度岩石的超大型绞吸挖泥船桥架结构提供了参考依据.     

大型绞吸挖泥船桥架结构性能研究

利用MSC.NASTRAN对三艘绞刀功率不同的绞吸挖泥船桥架结构进行结构强度比较分析,并对能够疏浚岩石的绞刀功率为4200kW的绞吸挖泥船桥架进行模态预报与响应分析,所得结果能够为以后研发具有更大绞刀切削功率、可疏浚更高强度岩石的超大型绞吸挖泥船桥架结构提供参考依据.