自航钢耙抓斗挖泥船的开发与设计.pdf

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1、第42卷第3期2013年06月船海工程SHIP&OCEANENGINEERINGV01．42No．3Jun．2013DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2013．03．018自航钢耙抓斗挖泥船的开发与设计华小云，陈建军(长江航道局，武汉430010)摘要：介绍作业于三峡九龙坡至朝天门河段卵石土质上的施工船舶自航钢耙抓斗挖泥船的开发与设计。该船在推进装置、定位桩、锚链磁力探测装置及硬臂抓斗挖掘机的设计上采用了几项新技术。实践证明，该船的施工效率能够达到设计要求。关键词：挖泥船；先进技术；开发中图分类号

2、：U674．31文献标志码：A文章编号：1671-7953(2013)03-0067-03九龙坡至朝天门河段属三峡变动回水区上段，位于重庆主城区，航运繁忙，通航密度大，且两岸码头和趸船众多，江底锚链密布，疏浚工况条件较差。由于三峡175m蓄水后累积性淤积造成疏浚点和疏浚量增大，常用的钢耙船不能满足航道维护的需要，亟须开发、建造适合本河段特点的新型维护疏浚船舶‘1引。1新型钢耙船的开发新开发船为钢质、艏部为勺形、艉部为常规圆舭船型，单底、单甲板全焊接结构，主船体为混合骨架式、三层甲板室，艏部设置钢耙，艉部设置液压抓斗挖掘机

3、，采用钢桩定位，设双机双导管桨电力推进系统，配双襟翼舵的自航挖泥船。总体布置见图1。蛭?泓‘．I目M口口k-”／一攀。l。；．。．哩晕牲蓍匾譬槭芝：joⅧ＼-一FL∈⋯=⋯，2Fo，’_凸、／1蕾幸三“矗R涨《蚺啭≈姆{特憾鞭蛙}拣；1}辩精s≈汉炼《抟R精心滞姆瀚‰图1钢耙抓斗挖泥船总布置图1)该船具有抓斗挖掘和钢耙挖掘两种作业功能，能满足处于三峡库尾的重庆主城区航道复杂工况的疏浚施工要求。收稿日期：2012—12—25修回日期：2012—12—28第一作者简介：华小云(1977一)，男，学士，高级轮机长研究方向：船舶

4、技术E-mail：349384402@qq．com2)抓斗挖掘机工作时，采用台车钢桩系统，并设环梁提升装置，能较好地适应重庆主城区长江航道过江锚链多、河床以板结沙卵石为主的特点。3)采用电力推进，通过自航变频电机驱动导管桨，满足本船疏浚及航行等多种工况的要求，减少装机功率。4)钢耙布置于船艏，液压抓斗挖掘机布置于船艉，较好地满足疏浚作业的要求。5)该船进入疏浚区域前，采用锚链探测装置对该区域的锚链进行探测，并将锚链位置信息传输到本船上的控制系统，确保本船挖掘作业时能够有效地避开锚链，避免抓斗作业对锚链的损伤。2新技术的开

5、发考虑到该船施工区域的特殊性，在开发过程中应用了如下一系列先进技术。2．1推进装置电力驱动的开发推进装置采用电力变频驱动，其优点在于：很好地解决了推进轴系过长问题，减少了整个船舶的振动，使机舱布置更合理，很容易通过对推进电机调速而实现对螺旋桨调速，减小了机械损耗，使船舶效率更高。1)布置合理。由于该船艉部开有定位桩台车槽，机舱只能在中部，全电力驱动可以将柴油发电机组置于机舱，进而可以对用电设备根据总布置的要求合理安排位置。2)能避免轴系过长带来的布置困难，安装复杂及扭振等问题。3)电力驱动能避免由于船艉中部设置抓斗机，船

6、艉线形收缩较快等问题。67第3期船海工程第42卷该船主推进系统采用2台710kW异步电动机驱动2个主推进器；每台异步电动机由一个独立的变频器供电；每个变频器由1台24脉冲三绕组移相变压器连接到400V电网。2．2定位桩的开发定位桩系统是自航钢耙抓斗挖泥船的重要挖泥设备，由台车、液压环梁升降装置和定位桩组成，主要解决下得去、定得住、拔得出3个问题。自航钢耙抓斗挖泥船设置4套定位桩系统。目前工程船舶上使用的台车定位桩系统形式多样化，驱动型式也多种多样，主要根据船舶的类型和施工区域的土质不同而定。该船的升降定位桩采用带液压插销

7、的液压环梁升降装置。由4根桩腿、液压环梁升降装置组成。4根桩腿布置在船舶主体上，船舶靠4根桩腿站立在河床上，桩腿和船舶主体间用液压环梁升降装置联结。本船作业时桩腿站立在河床上，液压环梁升降装置将船体升高，借船舶的重量改变船舶的干舷，直到钢桩的入土深度可以稳住船舶为止(钢桩入河床最大深度为3m)，此时船舶漂浮在水上，通过液压插销将船舶和钢桩固定连接，抓斗机开始挖泥作业，利用台车可使船舶沿船长方向移动，直到完成一个航道疏浚设计挖宽的纵向距离。作业完毕后桩腿收起到船舶基线以上，使用推进装置船舶移位，进入下一个设计的挖泥工位。升

8、降装置包括有上下2道环梁，下部为固定环梁，安装于台车承载结构上；上部为移动环梁，通过6只升降油缸与下环梁相连。每道环梁装有3个液压插销，插销伸出时，可插入钢桩上的销孑L，使环梁固定在钢桩上的某一高度。当上环梁的液压插销插入钢桩，而下环梁的液压插销未插入钢桩销孔，通过液压油缸的伸缩，可推举下环梁(与台车联为一体)向上或