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。

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。

凿岩锤工艺在胶结砂施工中的工艺优化

胶结砂的工程性质与页岩和砂岩存在一定的差别,使用抓斗船组配置凿岩锤破碎、清渣作业时,需要根据胶结砂的分层情况、物理特性,调整施工工艺参数、优化设备、创造施工条件,以提高凿岩效率,从而提高施工效率,并保证施工安全。本文结合阿尔及利亚斯基克达油气港改扩建项目疏浚吹填工程施工,介绍了项目面临的胶结砂特点、采用的凿岩设备、抓斗配合凿岩棒的基本工艺等,从工程特点、施工机具调整、凿岩工艺阶段性调整等对凿岩工艺的优化思路和方向进行了阐述。

某非自航抓斗挖泥船动力配置方案优化

传统非自航抓斗挖泥船抓斗装置的动力多采用涡轮增压柴油机,通过机械传动驱动抓斗进行挖泥、卸泥作业。在作业中,常常存在柴油机转速、动力波动不稳定或不足等问题,以致出现柴油机冒黑烟、抓斗闭合无力等现象。本文通过对挖泥机抓斗的工作模式与增压柴油机工作特性的匹配性进行对比分析,提出抓斗动力配置的优化方案,减少其动力柴油机长期冒黑烟等异常问题。

以ADAMS为平台的钢丝绳动张力仿真分析

针对虚拟样机技术环境中现有钢丝绳建模仿真的缺陷,利用ADAMS软件二次开发功能,构建钢丝绳机构仿真模型,分析其仿真速度受约束的原因,并运用脚本仿真控制方式实现仿真速度的优化。该模型的可靠性和有效性通过钢丝绳动力特性分析予以验证。最后结合挖泥船抓斗机的动态特性分析实例,进一步说明该模型能为抓斗机的设计提供理论依据。

远海作业锚泊定位大型抓斗船时域耦合分析

在环境复杂、作业水深较大的远海开敞海域进行作业时,大型抓斗船需采用锚泊定位方式,且船体运动响应受风浪影响较大。同时,在抓斗提升和旋转过程中,抓斗运动速度快,提升质量大,抓斗出水时全船所受载荷发生瞬时变化,加上复杂环境载荷的作用,对船舶安全具有很大影响。以适用于远海开敞海域、采用锚泊定位方式的200m3级大型抓斗疏浚船为研究对象,建立了船舶的水动力计算模型,对其运动响应RAO和载荷RAO进行了计算分析。考虑船舶主体、抓斗及锚泊系统之间耦合作用的影响,对抓斗作业时提升和旋转过程中船舶运动响应和锚泊线张力进行时域动力分析,得到了该船动力载荷结果,为后续的设计工作提供基础。

抓斗挖泥船提升系统动力学分析

根据抓斗挖泥船提升系统的实际工况,对挖泥船抓斗挖取的阻力进行了分析,并根据抓斗尺寸将其拟合成与颚瓣刃口插入物料内的垂直距离等相关的阻力函数。采用ADAMS轴套力方法将钢丝绳简化成若干段小圆柱体,并通过有限元模态分析将提升系统吊臂进行柔性化处理。采用ADAMS软件模型融合技术将上述子模型进行集成,构建抓斗挖泥船提升系统的虚拟样机。针对抓斗机工作循环、抓斗抓取等实际工况,对起升绳、闭合绳进行了动力学分析,并对吊臂进行刚柔混合动态特性分析。根据挖泥船提升系统的动力学仿真分析,可以清楚看出提升系统可能失效的时刻及位置,并预测不同工况下的危险因素。

大型自航抓斗疏浚船总体设计研究

以远海疏浚作业要求为依据,开发一艘应用于远海开敞海域作业、最大挖深为80m的200m3级大型自航抓斗疏浚工程船,整理分析了南海海域风、浪、流环境条件统计数据,确定了该船在开敞水域有效作业的设计环境要素,介绍了船舶总体设计方案、主要性能及主要设备配置,采用数值模拟方法完成了该船在不同锚泊定位方式下的水动力性能计算,对其在远海开敞海域的环境适用性进行了分析。

18m^3智能型抓斗挖泥船的研制

依托国家"863"项目支撑,研制了具有我国自主知识产权的智能型抓斗挖泥船,填补了此类装备国产化的空白。

抓斗式挖泥船施工方法及挖槽设计

抓斗式挖泥船以其挖深大、适应性强、挖掘量大等特点,被广泛应用于疏浚工程中。通过学习疏浚工程施工技术规范,了解到抓斗式挖泥船的施工方法、挖槽设计以及挖槽尺寸的选取对于维护航道稳定性具有重要意义。掌握了挖槽稳定断面的计算方法,并将其应用于曹妃甸区航道疏浚工程挖槽设计中。

大型抓斗式挖泥船起重机基座支撑结构强度及建造要点分析

针对现场工程技术条件对抓斗式挖泥船起重机基座支撑结构的结构强度的高要求,以60 m3抓斗式挖泥船中700 t起重机为例,运用有限元软件对其基座支撑结构进行有限元分析,对该结构设计、制造、检验中的相关问题结合有限元分析结果进行讨论,总结出该结构的设计、制造、检验要点,提出相关建议。

基于ADAMS的锚泊系统仿真分析与应用

针对锚泊系统多系统耦合、非线性等特点,提出了基于虚拟样机技术的锚泊系统分析方法。将锚链视为悬链线,采用静力分析方法确定锚泊系统的初始状态。通过对锚泊系统动力学及实验数据的分析,将锚泊系统拟合成非线性系统,并在ADAMS环境下以非线性弹簧约束代替锚泊系统,构建海上作业平台的虚拟样机模型。抓斗挖泥船的仿真实例表明,基于虚拟样机技术的锚泊系统分析可为海上作业平台的虚拟仿真提供可靠的分析平台。

基于ADAMS抓斗挖泥船吊臂刚柔混合模型动态特性研究

由于吊臂金属结构尺寸较大,其弹性变形对整机动态特性的影响不能忽略,将吊臂视为柔性体,分析吊臂柔性对抓斗挖泥船刚柔混合动态特性的影响;应用ADAMS软件中的柔性梁连接技术,将一个构件离散成若干段刚性构件,这些刚性构件间再用柔性梁连接。最后利用有限元软件MSC.Nas-tran将构件离散成细小的网格,再进行模态分析,从而构建抓斗挖泥船刚柔混合仿真模型,并对模型进行仿真动态特性研究。

超大型自航抓斗挖泥船作业流程载荷分析

以大型自航抓斗挖泥船为研究对象,建立相应的水动力计算模型。主要研究抓斗挖泥作业不同阶段下船舶运动、锚泊线受力情况以及其随不同环境载荷的变化规律,为船舶安全作业提供依据。研究结果表明,船舶在抓斗旋转和卸料时最为危险,船舶横荡、横摇及各锚泊线张力受其影响很大,实际作业时应尽量保持迎浪状态,进而确保船舶作业安全。

南海超大型抓斗疏浚船波浪载荷下结构强度评估研究

以一艘200方抓斗式疏浚船为例,阐述船舶波浪载荷长期预报和全船有限元直接计算方法。讨论不同波浪散布函数对船舶波浪载荷计算结果的影响。针对不同海域进行波浪载荷长期预报,通过对比分析得到南海海域波浪载荷水平,提出了南海工作船舶波浪载荷预报建议。在此基础上,对全船进行结构有限元分析,得到不同海域中全船结构应力水平,并对船体局部结构进行了优化,为在南海进行施工作业的疏浚船的设计提供参考。

超大型桩定位式抓斗挖泥船结构强度研究

目前国内对于超大型抓斗挖泥船的产业化开发程度较低,技术理论研究也较为有限。这类船型通常布置有定位桩与大型抓斗机,与自升式平台不同,作业时船体仍半浮于水中,承受恶劣海况下的波流载荷作用,作业载荷比较复杂。通过对该类船型作业方式及工作环境进行分析研究,推导并建立超大型抓斗船在较为恶劣海况下进行半抬船作业时的载荷计算模型;随后以1艘200 m2超大型抓斗挖泥船三舱段结构为例,对其结构强度进行评估,探讨其在作业工况下的最危险状态,并对抓斗船固桩区结构作优化。研究结果为该类超大型桩定位式挖泥船结构强度评估提供参考。

抓斗挖泥船抓斗机自动控制技术

为提高抓斗式挖泥船疏浚控制的智能化、稳定性和高效性,在分析抓斗式挖泥船抓斗机自动控制需求的基础上,重点研究了:定深、深挖、平挖、碎礁、阶梯卸泥和自动排斗自动控制技术。该技术的引用可降低工作人员劳动强度,提高工作效率。

大型桩定位抓斗挖泥船作业过程载荷分析

该文针对桩定位抓斗挖泥船作业过程中的水动力性能进行了研究,建立了带驳船抓斗挖泥船的水动力模型,计算了不同作业状态下的船体载荷和三定位桩的受力,并分析了三定位桩受力随抓斗运动和不同环境载荷变化的趋势,为定位桩设计提供了依据。

机械凿岩在疏浚工程中的应用

为解决疏浚工程中硬质夹层不能或不宜采用炸礁处理方案的问题,以安哥拉罗安达SONILS石油服务基地项目基槽挖泥为例,研究了机械凿岩在疏浚中的应用。通过分析现场实施条件,理论分析选择合适的锤形、锤重、自由落高、凿岩点布置等相关施工参数并加以试验和改进,提出采用凿岩锤和打桩船凿岩的最佳处理方案。实施过程中注意钢丝绳和锤尖的磨损加固以及凿岩棒尖的封闭。结果表明机械破碎后的硬岩层可由抓斗挖泥船轻松清理,具有良好的经济效益,可为后续类似项目起到一定的借鉴作用。

抓斗挖泥船施工设计与可视化仿真

目前,我国在疏浚过程中的可视化技术还不完善,多数司机在挖掘操作时由于无法看到海底的情况而靠经验进行操作,抓机手对于浑浊海水下的施工是不可视的。文中对抓斗式挖泥船的施工工艺进行分析并基于3DS环境和MAXScript脚本语言开发平台完成定位桩抓斗式挖泥船的动画仿真,能让抓机手对水下抓斗的运动情况有一个更直观的认识,使施工工艺和挖掘理论更好地指导实践工作。