绞吸挖泥船

摘要： 针对我国沿海港口密实砂土、回淤粉土绞吸挖泥船挖掘效率低的问题,进行密实粉土切削试验研究,得到密实粉土的切削阻力特性,并针对大功率绞刀挖掘密实砂土的特点,优化刀臂的断面形状,建立绞刀的三维模型,分析绞刀挖掘砂土的受力情况和绞刀在最危险工况下的应力与变形,研制出一款密实砂绞刀。研究成果在实船应用表明,在同等工况条件下,密实砂绞刀挖掘生产率明显提高。

摘要： 针对3500 m^(3)/h系列绞吸挖泥船在较短管线输送距离时采用缩口减小流量的问题,通过对舱内泥泵和水下泥泵的叶轮进行叶片改型优化,实现泥泵扬程和功率的降低,并将改型叶轮应用于南通海门某疏浚工程。结果表明,“新海鹭”轮泥泵更换改型叶轮后,在3.4 km排距下采用双泵串联输送粉砂土质泥浆,两泵功率降低约500 kW,油耗减少13.4%,施工180 h节约30 t燃油,达到节约能源的目的。

摘要： 针对疏浚管道输送过程中,泥浆管道流速难以控制,输送泥浆所需功耗较大、管道磨损严重甚至会出现堵管、爆管等风险,文章通过河海大学自主研发的疏浚泥泵管道输送实验台和MATLAB仿真手段,对绞吸挖泥船管道输送的稳定控制方法进行研究;在采用系统辨识对实验台进行建模的基础上,提出一种基于BP神经网络的PID控制器,将BPPID与传统PID控制器进行仿真对比分析,并利用模型实验台分别进行了流速阶跃实验和流速跟踪实验;仿真和实验结果表明,BPPID控制器具有自适应自学习能力,在工况复杂多变的环境中,随时间推移具有更好的系统响应速率,并能大幅度降低控制系统的超调量,适用于对超调量较为敏感的泥浆管道输送系统,为实际绞吸挖泥船输泥管道的稳定流速控制提供参考。

摘要： 绞吸挖泥船的施工过程非常复杂,具有较多的不确定性和随机性。针对绞吸挖泥船生产过程中疏浚产量受施工环境影响较多、稳定性不足、生产率不高的问题,以绞吸挖泥船传输管道中的泥浆为研究对象,分析挖泥施工的特性与影响因素,将疏浚工程历史大数据进行预处理,比较T-S模型和历史数据最近邻的两种不同的流量预测方案,采用偏差反馈控制器进行基于大数据的施工参数自主寻优。结果表明:由于数据进行了预处理,第2种流量预测方案准确率更高;按寻优参数进行反馈控制调节的流量比原始流量更高。

摘要： 为提高船舶对短排距的适应性,以大型绞吸挖泥船“新海燕”轮现有水下泵和舱内泵为研究对象,为保证泥泵叶轮通用性,保持叶轮轴面投影图不变,结合切割定律和包角变换法设计了短排距叶轮叶片型线,设计叶片为扭曲型叶片,并通过数值模拟对比分析了新设计的短排距叶轮和直接切割叶轮的性能及流场分布情况,最后分别对采用现有叶轮和短排距叶轮时船舶的适用工况进行了对比预测分析。研究结果表明:优化短排距叶轮的水下泵和舱内泵性能均满足设计要求,相较切割叶轮,设计点效率分别提高了1.1%和2.9%,且流场分布更为均匀;从追求产量的角度,优化短排距叶轮适用排距为0.15~2km;从经济角度,短排距叶轮适用排距分别为0.8~1km和1.6~2.85km;优化短排距叶轮提高了短排距工况时船舶的疏浚效率。

摘要： 针对现阶段绞吸船疏浚控制系统需要智能优化疏浚生产效率的需求,提出了一种基于强化学习的绞吸挖泥船施工参数智能自主寻优方法,首先采用信息增益率的方法挑选施工过程的控制变量,组成多元的训练数据组,然后搭建包含连续动作空间、状态转移和奖惩函数的强化学习环境模型;智能体根据算法给出的随机动作执行指令并反馈状态信息,通过与环境的交互学习逐渐获得最优策略,实现绞吸船疏浚参数的自主寻优。利用实船采集的数据进行仿真实验,结果表明基于强化学习的疏浚参数自主寻优方法能在不确定环境条件下快速有效地学习和达到目标,证明了此方法的合理性和有效性。

摘要： 三缆定位系统是绞吸挖泥船的重要定位设备之一,对施工作业能力和船舶安全性方面都有着重要影响。针对三缆定位系统的设计问题,从系统的主要组成、工作原理及设计流程等方面进行论述,形成不同工况下三缆系统所承受的外荷载计算流程,采用频域分析和有限元分析等方法,分析得出缆绳张力的变化规律及筒体结构的受力特点,提出缆绳选型及局部结构设计方法。结果表明,各种工况下,缆绳张力随风速增大而增大,且在同等风浪条件下,处于挖泥作业工况和避风工况的缆绳张力区别较大,应综合考虑。此外,在三缆定位的设计过程中,须对受力较大部位进行特殊考虑与重点加强。

摘要： 绞吸挖泥船在实际作业过程中的动态特性非常复杂,影响产量的控制因素众多.若这些控制因素全部参与产量预测比较耗时.为了实时训练网络及预测产量,先对影响绞吸挖泥船产量的控制因素进行主成分分析(PCA),再根据分析结果约减控制因素;在系统仿真建模中,分别以全部因素和约减后因素作为径向基(RBF)神经网络的输入变量,以产量作为输出变量来建立绞吸挖泥船产量预测模型.结果表明,减少输入变量,不仅降低产量预测模型的复杂程度,减少神经网络计算耗时,而且能保持模型良好的预测精度,从而为施工现场的操作人员提供实时的产量参考.

摘要： 绞吸挖泥船在施工过程中,实际施工产量受土壤、水文、气象和水下杂物等许多因素的影响,难以获得准确的预测结果,且绞吸式挖泥船产量直接关系到工程效益.针对目前行业对绞吸挖泥船产量的预测过于依赖施工经验且实时性差的缺点,提出了一种基于极限学习机的预测方法,根据实际施工数据,构建产量预测模型.实验结果表明,该方法预测精度高且稳定性好,可以应用于挖泥船疏浚作业过程中,具有一定的工程实用价值.

摘要： 为保证绞吸挖泥船的疏浚效率,泥浆产量预测是一种有效的辅助手段.根据绞吸挖泥船的实际作业数据,进行数据预处理与主成分分析(PCA),从而简化了预测模型的复杂程度.然后,采用粒子群优化的正则化极限学习机(PSO-RELM)建立挖泥船瞬时产量预测模型.预测结果表明:PSO-RELM相较于常规极限学习机有更好泛化性能,能够提高挖泥船瞬时产量的预测精度.从而生成可视化图表,辅助挖泥船操纵人员调整疏浚策略.

摘要： 随着绞吸挖泥船越来越多的用于疏浚岩石等高硬度介质,合理估算绞刀疏浚载荷对绞吸挖泥船的设计、操作和绞刀驱动电机的选配都及其重要.但是,由于刀齿切削破岩机理复杂,且绞刀结构和运动也复杂,使得目前根本无法通过商用软件准确计算绞刀疏浚载荷.因此,基于凿齿切削破岩机理提出了一种用于模拟绞刀疏浚岩石的数值仿真模型.绞刀复杂的结构特征决定了在疏浚过程中绞刀上的刀齿的切削参数变化较大.这使得现有的一些刀齿切削力估算模型不适于估算绞刀刀齿的受力.于是,基于现有切削破岩理论和切削破岩实验结果提出了一种用于估算刀齿切削力的计算模型,并用切削破岩实验验证了该模型的可靠性.然后,用数值仿真模型模拟绞吸挖泥船疏浚UCS为60MPa的岩石,并将模拟结果与实船实测结果对比,发现该方法能够有效预估绞刀所需功率.最后,用该数值仿真模型研究了绞刀刀臂数和刀齿数的影响.结果表明,刀臂数和刀齿数均对绞刀受力和扭矩有重要影响.

摘要： 分析了绞吸挖泥船泥沙输送系统设计工作者和施工操作者关心、棘手的问题,据此给出了基于数据库、以工程为主导、计算工具和数据管理为辅助的绞吸挖泥船泥沙输送系统优化分析软件结构框架,介绍了该软件中工程管理、参数设置、工况定义、数据库管理及辅助计算分析等模块化功能、操作界面及其软件特点和部分应用案例.

摘要： 充填袋结构围堰已广泛应用于各地工程围海造陆工程中,但是使用绞吸挖泥船进行充填袋施工的项目极少,且成功案例为零.以东营港广利港区通用堆场及辅建区陆域形成工程为例,通过研究及现场试验,解决了东营广利港此类滩涂区域传统充填袋施工不宜施工的问题,获得了宝贵经验,为后续类似工程施工提供了宝贵经验.

摘要： 泥泵是绞吸挖泥船的心脏设备,泥泵的效率直接影响着挖泥船的施工效率.结合CFD和模型试验,基于流体仿真软件,采用标准k-ε湍流模型,模拟了大型水下泥泵的三维流场,预测了水下泥泵的水力性能,并采用增大叶片包角,减小叶片出口角等方法对叶片进行了优化,提高了扬程曲线的斜率,最高水力效率达到了86％;基于相似定律,按照1∶4的比例设计制造了模型泵,在试验台上进行了外特性试验.结果证明,优化设计的水下泥泵外特性与预测相符,验证了绞吸挖泥船水下泥泵的设计方法.

摘要： 本文针对绞吸挖泥船液压系统主要污染物,就如何除水、除尘、排出空气等进行了真空净化装置的研究,主要从研究的目的、技术方案、原理、创新点等几个方面加以论述.

摘要： 介绍了波浪补偿系统的工作原理,重点讲述了该系统在绞吸挖泥船上的应用及绞刀头掉到坑里时保护功能的设计,总结了绞吸船装备该系统后的优点.

摘要： 绞吸挖泥船是疏浚业内公认的应用最为广泛的挖泥船型之一，绞刀是绞吸挖泥船的关键部件之一,直接影响整船的挖掘能力,研究绞刀针对不同土质的挖掘能力是绞刀研究与设计的基础,同时可为绞刀功率选取、泥泵功率匹配等提供依据.制作5000kW原绞刀四分之一大小的模型绞刀,在挖掘实验平台上进行三种不同抗压强度岩石的挖掘试验,根据相关试验数据建立绞刀挖掘岩石的数学模型,用该模型数值模拟计算原绞刀的挖岩能力.结果表明:绞刀功率达到5000kW时,切削50MPa的岩石,挖掘产量约900m3/h;切削43MPa的岩石,挖掘产量约1170m3/h;模型绞刀磨损情况表明绞刀各参数选取合理.

摘要： 目前国内关于充砂袋充砂操作大多是利用砂泵抽取泵砂船或砂库的砂料进行充灌,该充灌方法需要拥有充足的砂源,且砂中的杂质含量较少,但对于砂源不足的工程,该充灌充砂袋方法便不能实施.本文以肯尼亚工程为例,介绍了在砂源不足的情况下利用绞吸挖泥船进行泥砂分离,并直接利用分离的细砂对砂袋进行充灌,为今后类似砂源不足的工程进行充砂袋围堰施工提供参考和借鉴.

摘要： 通过计算流体力学方法,采用经典标准k-ε湍流模型和多参考系模型,对绞吸式挖泥船切削系统在典型绞刀转速、横移速度及吸泥管不同吸口流速下清水流场特性进行了数值计算,在清水流场基础上采用离散相模型(DPM),充分考虑连续相与颗粒之间的相互作用,求解绞吸式挖泥船切削系统施工过程产生的直径在1mm到5mm之间泥沙颗粒运动方程,分析在典型绞刀转速及横移速度下切削系统的吸口流速对不同粒径泥沙颗粒运动轨迹的影响,统计有效吸入颗粒数量及其在粒径分布.结果表明,吸泥管吸口的吸入效率取决于切削系统内外流场对泥浆颗粒的输运效果,吸泥管吸口流速对不同直径颗粒吸入效果有一定差异.计算结果有助于初步认识挖泥船切削系统内部及周边流场,为计算挖泥船施工参数,设计切削系统及其与泥浆输送系统匹配提供理论依据.

摘要： 本文通过结合工程实践,分析吹填工程中影响"7025"型绞吸船施工效率的各类原因,提出提高施工效率的可行性方法.近年来，随着海运业的发展，航道开挖和疏浚吹填工程越来越多，绞吸船由于其产量高、成本低、施工质量优良、可长时间连续作业，在港口建设、航道疏浚、环保清淤和河湖治理中，广泛使用。影响“7025型”绞吸船(即挖深25m，管线直径70cm的绞吸船)挖泥效率一方面是施工工况，例如:风浪、涌浪、土质、泥块大小、垃圾、散石块、吹距等等;另一方面，影响绞吸船的产量是施工参数，例如:动力负荷参数、泥泵性能参数、挖掘参数等。施工参数是反映挖泥船动力系统与挖掘、输送三者之间相互作用、制约和优化程度的应用数据;操作者根据船舶性能、绞刀类型、不同土类和排泥距离等合理使用施工参数，以求达到最佳施工效果。

摘要： 本发明提供一种绞吸式挖泥船水下扇形作业工艺，包括：(1)将绞吸式挖泥船移动至水面上期望位置，确定前进路线，船体沿前进路线设置；(2)将绞吸口摆放至挖泥位置，将排放口摆放至堆放位置；(3)将主桩下放插入水面下泥土中；(4)下放绞刀装置至挖泥位置并启动绞刀装置和泥泵，泥浆吸入水中排泥管；(5)以主桩为中心，使船体以扇形轨迹反复移动，进行挖泥绞吸；(6)泥浆通过泥泵和陆地排泥管，排放至堆放位置，并进行脱水沉降处理；(7)在船体沿前进路线设置状态，通过主副桩交替固定来保持船体稳定前行；(8)返回步骤(5)，继续绞吸。本发明能避免超挖和漏挖，保证施工效果，能加速泥浆干化速度，方便泥浆后续处理。

摘要： 本发明公开了绞吸挖泥船防堵机构以及绞吸挖泥船，涉及水上挖掘机械技术领域，包括连接盘,所述连接盘上安装有动力轴与吸泥管，所述吸泥管的吸泥端设有防堵机构，所述防堵机构包括，清塞组件，其转动的设置于所述吸泥管的吸入口区域，传动组件，其固定设置于所述动力轴上，其转动行程驱动所述清塞组件发生转动，本发明中，通过清塞组件对吸泥管的吸入口的吸入区域进行持续清理，将该区域存在的任意堵塞泥块等进行及时清除，持续保持吸泥管的吸入口的吸泥过程保持通畅，有效的防止吸泥管的吸入口端出现堵塞情况。

摘要： 本发明涉及一种绞吸挖泥船经济产量自动挖泥控制方法，属于工程船舶自动化控制技术领域，该方法首先在当前施工工况下，根据施工的万方油耗与挖泥产量历史数据，分析“挖泥产量/万方油耗”比值，以取最大比值的方式确定该工况下最具经济效益的施工产量目标值，以此产量目标值确定对应的水下泵吸入真空和泥浆流速，保持泥浆流速和水下泵吸入真空处于控制范围来控制横移速度，并控制各疏浚设备按预定次序联合动作，从而实现高效且经济效益最好的绞吸挖泥船自动疏浚作业。本发明的控制方法可以获得最佳的经济产出与成本投入的比值，够极大程度地减少疏浚作业人员的劳动量，提高施工质量，保障设备安全，降低油耗，大大提高经济效益。

摘要： 本发明提供了一种绞吸挖泥船及其挖泥方法，属于挖泥船技术领域。本发明包括船体结构、转动杆、安装箱、输泥管、排气管和防护机构，船体结构内设有储泥舱，储泥舱的顶部设有开口，开口上密封盖设有舱盖板，转动杆的一端铰接在船体结构的首部，安装箱的一侧与转动杆固连，安装箱内设有吸泥泵，吸泥管的一端与吸泥泵的出口相连，另一端与储泥舱相连，输泥管的一端与安装箱固连，另一端设有铰刀，输泥管通过软管与吸泥泵的进口相连，排气管与储泥舱相连，防护机构能够利用排气管排出的气体减小泥浆和输泥管内壁的摩擦阻力，同时还能降低输泥管内泥浆的温度。本发明能够减小泥浆与输泥管内壁的摩擦阻力，还能降低泥浆的温度，减小泥浆的汽化程度。

摘要： 本发明涉及一种绞吸挖泥船最大产量自动挖泥控制方法，属于工程船舶自动化控制技术领域，该方法是在任一自动挖泥模式下，绞吸挖泥船疏浚控制系统依据工况条件，通过估计器计算得到管路输送临界流速，并联合控制绞刀电机、横移绞车、桥架绞车、钢桩台车和真空释放阀等绞吸挖泥船疏浚机具来实现挖泥船按施工工艺自动挖掘作业，在保证管路流速大于临界流速的前提下，尽可能的提高横移速度，从而实现最大产量的自动挖泥。本发明对挖泥船实际生产过程起到了明显的提升作用，能够极大程度地减少疏浚作业人员的劳动量，减小不同操作人员间操作的差异，提高施工质量，保障设备安全，降低油耗。

摘要： 本发明涉及一种绞吸挖泥船多进尺多层自动挖泥控制方法，属于工程船舶自动化控制技术领域，该方法首先根据一定工况，设定控制目标参数，在多进尺多层自动挖泥作业模式下通过联合控制绞刀、横移绞车、桥架绞车、钢桩台车和真空释放阀等来实现挖泥船按施工工艺自动挖掘作业，从而实现目标参数自动、目标产量自动、最大产量自动和经济产量自动的挖泥疏浚；本发明适用于土质分层比较明显的区域，并利于对残留层及回淤的控制；能够极大程度地减少疏浚作业人员的劳动量，减小不同操作人员间操作的差异，提高施工质量，保障设备安全，降低油耗。

摘要： 本发明涉及一种绞吸挖泥船多层多进尺自动挖泥控制方法，属于工程船舶自动化控制技术领域，该方法首先根据一定工况，设定控制目标参数，在多层多进尺自动挖泥作业模式下通过联合控制绞刀、横移绞车、桥架绞车、钢桩台车和真空释放阀、水下泵、舱内泵等来实现挖泥船按施工工艺自动挖掘作业，从而实现目标参数自动、目标产量自动、最大产量自动和经济产量自动的挖泥疏浚；本发明适于疏浚土质种类相似，分层不明显，不易塌方等情况，能够提高施工区域疏浚挖泥精度，减少移船次数等；能够极大程度地减少疏浚作业人员的劳动量，减小不同操作人员间操作的差异，提高施工质量，保障设备安全，降低油耗。

摘要： 本发明公开了绞吸挖泥船防堵机构以及绞吸挖泥船，涉及水上挖掘机械技术领域，包括连接盘,所述连接盘上安装有动力轴与吸泥管，所述吸泥管的吸泥端设有防堵机构，所述防堵机构包括，清塞组件，其转动的设置于所述吸泥管的吸入口区域，传动组件，其固定设置于所述动力轴上，其转动行程驱动所述清塞组件发生转动，本发明中，通过清塞组件对吸泥管的吸入口的吸入区域进行持续清理，将该区域存在的任意堵塞泥块等进行及时清除，持续保持吸泥管的吸入口的吸泥过程保持通畅，有效的防止吸泥管的吸入口端出现堵塞情况。

摘要： 本申请公开了一种用于绞吸挖泥船的可碎石绞刀装置，其包括吸泥口和设于所述吸泥口外侧的绞刀，所述绞刀包括绞刀轴、绞刀臂和绞刀圈；所述吸泥口中固定设置有用于阻挡大颗粒石块进入所述吸泥口的固定刀片，所述绞刀圈上固定设置有与所述固定刀片相配合、以将阻挡在所述吸泥口外的大颗粒石块破碎的旋转刀片。本申请这种可碎石绞刀装置可自由拆卸，调换方便，在不影响原绞刀的结构上能够有效的防止了石块堵塞现象，对泥泵的吸入效果造成的影响低，避免了停工掏石块工作，保证了绞吸挖泥船的施工效率。

摘要： 本申请公开了一种用于绞吸挖泥船的可碎石绞刀装置，其包括吸泥口和设于所述吸泥口外侧的绞刀，所述绞刀包括绞刀轴、绞刀臂和绞刀圈；所述吸泥口中固定设置有用于阻挡大颗粒石块进入所述吸泥口的固定刀片，所述绞刀圈上固定设置有与所述固定刀片相配合、以将阻挡在所述吸泥口外的大颗粒石块破碎的旋转刀片。本申请这种可碎石绞刀装置可自由拆卸，调换方便，在不影响原绞刀的结构上能够有效的防止了石块堵塞现象，对泥泵的吸入效果造成的影响低，避免了停工掏石块工作，保证了绞吸挖泥船的施工效率。