烟台港龙口港区27^(#)~29^(#)通用泊位疏浚工程绞吸船施工工艺优化

烟台港龙口港区27^(#)~29^(#)通用泊位疏浚工程土质主要为起球的黏性土,混有少量粗砂,绞吸船在施工时受黏土起球及黏性等影响,容易出现堵管、绞刀糊堵、输送困难等情况,施工作业关键参数波动幅度较大,作业人员操作控制难度高,平均生产效率低。重点围绕绞吸船的挖掘和输送分析,确定关键施工参数,优化施工工艺,指导作业人员施工。优化后的施工工艺使烟台港龙口港区27^(#)~29^(#)通用泊位疏浚工程绞吸船施工产能提高20%以上,节约了施工成本。

天鲲号绞吸挖泥船挖岩作业配套船舶技术研究

随着全球经济增长和疏浚业的扩大,大型绞吸挖泥船已成为这一领域的关键装备。文章专注于提升超大型绞吸挖泥船“天鲲号”的效能。通过分析该船在挖岩工程中的挑战,引入了“挖-运分离”的高效物流策略。为实现这一目标,建议开发一艘专门与天鲲号配套使用的开体式耙吸挖泥船。文章详细讨论了开体式耙吸挖泥船在主尺度和舱容、快速靠泊、泥舱结构和强度、疏浚系统和船舶布局等方面与天鲲号的匹配问题。提出了一个新颖的开体式耙吸挖泥船方案,能够完全满足配合天鲲号挖岩装驳和运输的需求,实现“挖-运分离”物流策略;能够开展后期扫浅挖泥作业,减少天鲲号的占用期,从而显著提升整体经济效益。

一种挖泥船最小能耗工作点计算选取方法

[目的]为了解决挖泥船短排距工况下高能耗的问题,提出一种最小能耗工作点的计算选取方法。[方法]基于前期研究建立的泥泵排压、管道阻力、关键流速和泥泵汽蚀等相关模型,以单方能耗最小为目标,采用施工人员最为熟知并方便控制的泥泵转速为优化变量,运用输送系统最佳流速搜索和多泥泵转速优化相结合的双重优化方法,实现挖泥船多个泵串联最小能耗工作点的计算选取,并以配置有3台不同型号离心泵的“新海狼”号挖泥船在特定工况条件下施工为案例进行算法验证。[结果]结果显示,经所提算法模型优化后的工作点单方能耗比最大产量工作点的单方能耗降低了11.8%。[结论]研究成果的应用能有效弥补已有以施工能力(最大产量)为目标的优化施工方法,为疏浚工程的节能减排工作提供参考。

长板-短桩工法承载特性参数影响分析

文中采用有限元数值仿真的方法研究了长板-短桩工法处理吹填土地基的承载特性以及桩间距、桩长、塑料排水板间距三个因素对长板-短桩法吹填土复合地基承载特性的影响规律.结果表明:①桩长对长板-短桩复合地基的影响在于能有效控制地基沉降与提供承载力,在有效桩长范围内,桩长越长效果越好;②桩间距主要影响粉喷桩与桩间土承受的应力与面积置换率,桩间距越小,长板-短桩复合地基承载能力就越大;③塑料排水板对长板-短桩复合地基的影响在于提升桩间土的渗透系数,在一定范围内,排水板越是密集,固结沉降速度越快,能有效提高桩间土的承载力;④提出了对于不同厚度吹填土地基其最优长板-短桩复合地基参数设计.

耙吸挖泥船吊放系统支撑结构设计与强度评估

本文通过对耙吸挖泥船吊放系统的载荷特点及其其与船体连接处的受力情况分析,探讨了有限元法校核连接处结构强度和局部振动性能,总结了工程船此类特殊设备的加强结构设计和计算校核方法。作为耙吸挖泥船作业的重要辅助设备,吊放系统必须安全、可靠,与船体连接有足够的强度和刚度,能满足频繁吊放耙管的需求。研究吊放系统的加强形式和强度校核方法,可为工程船特殊设备的船体加强区域的结构设计提供实用的参考。

超大型自航绞吸挖泥船清洁燃料应用

为满足更加严格的排放标准,开发使用清洁能源的超大型绞吸挖泥船,不仅可满足绿色港口、航道建设需要,还可以填补国内绞吸挖泥船使用清洁能源的空白,同时也可进一步降低船舶营运成本,提高船舶的营运效益。文章介绍了船舶应用清洁燃料的现状及趋势,以超大型绞吸挖泥船作为大型绞吸挖泥船舶,有针对性地分析了LNG双燃料和甲醇双燃料超大型绞吸挖泥船动力系统配置、动力系统布置、动力系统初始投资、运营维护成本等。提出了未来超大型自航绞吸挖泥船应用清洁燃料的要点,为船舶设计提供理论和技术参考。

基于改进FaceNet的河湖采砂船“船脸”识别算法

为有效提升河湖采砂船智能化管理水平,提出了一种基于改进FaceNet的河湖采砂船“船脸”识别算法。首先在FaceNet算法网络的全局平均池化层后引入CA注意力模块,增强算法对于感兴趣区域的自适应关注能力;其次训练时在网络的最后引入线性层构建采砂船个体“船脸”识别器,将分类和识别的方法相结合共同应用于采砂船“船脸”识别;最后在训练时引入交叉熵损失函数,辅助原FaceNet算法中的三元组损失函数共同实现收敛。实验结果表明:改进的FaceNet算法对于白天场景下采砂船个体“船脸”目标识别的正确率比改进前提高了4.77%,达79.22%;夜间场景下目标识别的正确率提高了2.83%。研究成果适用于采砂船“船脸”识别任务,可为河湖采砂船的智能监管提供技术参考。

耙吸式挖泥船全作业周期能耗分析

基于珠三角航道疏浚项目中某耙吸式挖泥船的日志数据,从全作业周期的角度分析挖泥船主要能耗的分布特征和变化规律,通过Spearman相关性分析给出船舶航行阶段各能耗影响因子的权重。研究结果显示,航速对船舶能耗的影响最大(权重最高达80%),其次为船舶吃水,水流对船舶能耗的影响最小(权重占比为6%~18%),故节能研究应重点围绕降低船舶航速对能耗的影响。该研究可供后续耙吸式挖泥船节能研究参考。

Novel disturbance compensating dynamic positioning of dredgers based on adaptive backstepping

In order to deal with the dynamic positioning system control problems of dredgers working under strong dredging reaction or harsh environments,an adaptive backstepping method is proposed.Disturbances are estimated and compensated for by the adaptive method without extra sensors on dredging equipment,and the control mechanism is simplified.Adaptive control is used to compensate for the reaction and environmental disturbances on the dredger,so the dredger can maintain the desired position with a minimum error and shock.The proposed adaptive robust controller guarantees the global asymptotic stability of the closed-loop system and rapid position tracking of the dredger.The simulation results show that the proposed controller has superior performance in position tracking and robustness to large disturbances.

简析三种挖泥船在疏浚工程中的适用性

疏浚工程属于港口建设的重要一环,且投资数额较大,占用工期较长,其疏浚船舶的选取对于项目质量及成本控制都具有重要影响。在疏浚工程中,最常见的疏浚船舶为绞吸式挖泥船,抓斗式挖泥船和耙吸式挖泥船。目前国内对于这三类疏浚船舶的施工工艺已经有较为成熟的理论研究,但是针对投资造价以及横向对比论证的研究较少。本文简要介绍了如何从这三种疏浚船舶中根据疏浚工期、施工造价以及施工适用性角度去选取最佳方案,希望能对类似工程提供一定的技术参考。

大流量、高扬程、超大轴径泥泵机械密封的研制及优化

“天鲲号”的投产使用,极大地提高了疏浚工程的施工效率,但目前“天鲲号”泥泵采用的L型橡胶密封在高排压下很快磨损失效引起泄漏停机,严重影响施工进度。针对这一问题,提出采用机械密封代替L型橡胶密封的方法。通过技术参数计算,对密封部位进行仿真,对机械密封进行设计、制造,并通过2次实船测试对机械密封的性能开展验证。研究结果为解决疏浚装备泥泵密封在大流量、高扬程、超大轴径及高压下寿命短的问题提供了一种新的方案。

重型绞吸挖泥船挖掘砂岩混泥岩施工工艺优化

针对重型绞吸船挖掘砂岩混泥岩的复杂工况,以钦州港东航道扩建工程为例,开展“天鲲号”绞吸船挖掘与输送砂岩混泥岩土质的施工工艺研究。通过7G与8G 6臂绞刀的对比试验,综合比较不同绞刀型号的生产效率及刀齿损耗,对挖泥机具进行比选;通过对绞吸船施工时进尺、切厚等关键施工参数的分析优化,结合砂岩混泥岩的土质特性,确定了最佳挖掘施工工艺;通过对泥泵性能的分析计算,确定了绞吸船输送的最佳控制浓度;从挖掘、输送2方面进行施工工艺优化,总结了重型绞吸船挖掘砂岩混泥岩的施工技术。研究成果可为类似工况的绞吸船施工提供参考。

基于牛顿迭代法的抓斗挖泥船智能精挖控制方法

目前抓斗挖泥船在施工作业时大多依赖人工经验控制抓斗的闭合,在闭合过程中斗齿运动轨迹在竖直平面内的投影是一条曲线,进而导致抓斗控制精度低且作业区域高低不平。文章基于牛顿迭代法求解抓斗平挖运动控制方程,设计自动化程序控制抓斗升降绞车与开闭绞车转动速度,使斗齿运动轨迹在竖直平面内的投影为一条直线,其挖掘后形成的作业区域为平面。通过实例仿真试验证明,该方法有效提高了抓斗挖掘精度,节省疏浚工程作业量。研究结果可提升抓斗船作业能力,具有重要的工程应用价值。

吹填淤泥土的双掺固化和配比优化试验研究

为了研究水泥和氧化钙双掺固化改良吹填淤泥土的最优配比,该文基于正交试验开展了双掺固化土的改性分析,最后通过模糊综合评价法对各配比方案进行了量化优选。结果表明:①同等比例掺入条件下(掺入量1.0%~4.0%),最优含水率与掺入量呈正线性相关,而最大干密度呈负线性相关;非同等比例下,规律不甚明显,但是相对水泥来说,氧化钙的减水效果要优于水泥的效果;②试样的无侧限抗压强度受水泥和氧化钙相对比例影响,等比例掺入时呈正相关,但总体上水泥在双掺固化土强度增长过程中起主要作用;③采用模糊综合评价法,综合考虑项目固化施工成本、抗压强度、击实特性等多种因素认为山东玉龙岛炼化项目吹填淤泥的最优配合比方案是采用2.0%水泥+1.5%氧化钙双固化,此时试样的最优含水率为23.3%,最大干密度为1.68 g/cm^(3),无侧限抗压强度为440 kPa。

振冲密实法在人工吹填砂土地基处理中的应用

吹填土含水率较高,有着低强度、高压缩性、欠固结等不足,现有强夯、加填料固结等方式加固效果不理想。依托厦门大小嶝造地工程,通过控制不同变量,如振冲频率、振冲方式和施工手段,开展人工吹填砂土地基加固试验,确定适合吹填砂土地基的频率参数和振冲方式。结果表明:振冲密实法能够满足吹填砂土地基的加固要求,施工后承载力和标贯击数得到较大提高,加固后承载力达到150 kPa,一半的试验区标贯击数超过30击,满足后续施工标准要求,证明了振冲密实法适用于吹填砂土地基的加固,土体达到中密状态;该方法能够降低施工消耗,提高经济效益。

甲醇燃料在耙吸挖泥船的应用前景及可行性分析

基于耙吸挖泥船的特点,结合相关法规对于甲醇燃料的应用要求,分析该船型应用甲醇燃料的应用前景和可行性。具体分析甲醇燃料的应用难点,包括甲醇储存舱布置、甲醇燃料准备间布置及甲醇日用舱布置、燃料管路设计、燃料舱的透气及惰化系统、燃料加注站布置等,并提出可行性方案。

大型绞吸挖泥船桥架技术发展现状及趋势

绞吸挖泥船是实施水库清淤、航道疏浚、吹填成陆、港口建设等工程建设的特种工程船,安装有绞刀头、水下泵、泥管、横移滑轮等一系列设备的桥架是施工设备系统中的设计重点与难点,它对整个绞吸挖泥船的主尺度以及整体布局有着重要的影响,是绞吸挖泥船设计的重要环节。从桥架设计要求、桥架结构形式、桥架布置位置、绞刀驱动方式等方面进行分析和比较,提出了未来大型自航绞吸挖泥船桥架发展趋势和设计特点,为绞吸挖泥船桥架设计提供理论和技术参考。

挖泥船施工作业三维可视化系统优化设计与应用

随着疏浚工程和疏浚业务的不断发展,对于疏浚施工过程监视效果要求也越来越高。针对现有挖泥船疏浚过程中三维可视化监视存在显示效果差、精度不高等问题,基于Unity3D引擎,设计并开发一套具有普适性的挖泥船施工作业三维可视化系统,实现挖泥船关键疏浚机具动作驱动、水下地形生成及渲染、地形实时重构的三维可视化显示。通过实船应用验证,该系统可以有效提高施工效率和质量,提升施工精度,减少漏挖、超挖现象的发生,具有重要的工程应用价值。

耙吸挖泥船挖掘多杂物珊瑚胶结砂施工工艺

耙吸船是疏浚工程中应用最广泛的船型之一,适合开挖淤泥、黏土甚至碎石等土质。坦桑尼亚某港口的土质主要是珊瑚胶结砂,其标贯击数达50击,挖掘易成块;且表层存在大量轮胎、渔网及船锚等杂物,堵塞耙头严重。耙吸船在施工过程中需要解决杂物及珊瑚胶结砂成块堵耙的问题,两者堵耙工况完全不同,无法单一处理。通过现场多方面技术参数分析,采取制作专用清杂工具、耙吸船设备改造以及施工工艺改进等措施,达到提升耙吸船施工效率的目的,可为耙吸船疏浚多杂物、易成块土质提供参考。

抓斗挖泥船全自动精挖控制系统设计及应用

针对人工手动控制的抓斗挖泥船传统疏浚系统所存在的系统控制精度低、挖掘平整度差等问题,依托某抓斗挖泥船控制改造项目,对抓斗挖泥船作业特征和液压系统的驱动特性进行分析,提出基于模型预测控制的定深控制算法和基于模糊控制的精挖控制算法,设计了基于西门子PLC定深精挖控制系统,最终实现“一键精挖”的全自动作业。实船应用表明,定深精挖控制系统全自动作业流程稳定、可靠,控制精度高、挖掘面平整,符合施工作业要求,提高了抓斗挖泥船作业的施工效率。