我国挖泥船现状概述与绞吸式吹泥船特征简介

我国挖泥船现状概述与绞吸式吹泥船特征简介刘大路1，于欣1，张亚1，吕伟2，范大伟2，(1大连水产学院海洋工程学院，2辽南造船厂）摘要：本文首先对挖泥船在我国的设计和建造现状进行了简要的叙述，然后通过对某2500立方米绞吸式吹泥船的主要要素、总体布置、船体结构以及疏浚装置的介绍，叙述了该类型疏浚工程船舶的主要特点，以便为该类型挖泥船的论证、设计、建造和使用提供参考和帮助。关键词：挖泥船；绞吸式吹泥船；疏浚装置自2008年3月，大连水产学院与某船厂技术部门联合开展了铰吸式吹泥船生产设计工作。两年来，查阅了大量的相关专业资料，经历了工程设计实践，对该类型工程船舶的了解和认识得到了一定程度的提高。本文旨在对该类型船舶目前在国内设计、建造和使用的现状，以及船舶的主要特征做一个简单的总结，以提供工程设计参考。1国内挖泥船设计和建造能力概述我国海岸线绵长，江河湖泊众多，自古以来水运一直是我国一个重要的交通运输手段。但是由于历史上的各种原因，包括自然灾害、战争和人为因素，造成了我国航运河道和入海口水域淤塞严重，航道水深和港口水深标准偏低，清淤疏浚工程负债累累，有待实施的疏浚工程量极大。这些不利因素一方面严重地影响了人民的生产生活活动，妨碍了国民经济发展，另一方面又促使我国疏浚工程业和挖泥船制造业，务必在原有的基础上得到迅猛发展和提高。为满足江河湖海清淤疏浚工程的迫切需要，1999年国家启动了“江湖疏浚挖泥船建造”项目，简称“百船工程一期”。此后我国挖泥船设计和制造能力得到了快速发展，到2008年年底，我国共有十几个船舶科研设计单位和高等院校参与到挖泥船的设计行列，形成了强大的设计力量。包括武昌船厂、江新船厂、辽南船厂和镇江船厂在内的近20家船舶建造厂，共建造14种船型、15个建造标的挖泥船50艘左右，使我国拥有的各类新老疏浚工程船总数接近500艘，形成了比较强大的清淤疏浚工程作业能力。2挖泥船的分类和绞吸式吹泥船工作原理挖泥船的类型主要有绞吸式、耙吸式、斗轮式、铲斗式/抓斗式、气力泵式和喷射式等多种类型。绞吸式吹泥船，由于挖泥效率高、工程适应性强等特点，成为当前港口和航道疏浚工程作业中被广泛使用的一种工程船舶。据不完全统计，在全世界现有疏浚船舶中，绞吸式吹泥船所占有的比例在50%以上，在我国绞吸式吹泥船的数量也绝对处于各类疏浚工程船舶的首位。绞吸式吹泥船一般自身无航行动力，由拖船或其它船舶拖曳进行作业地点转换，整船由船体结构、舾装设备、行走系统、挖泥系统、吸扬系统、动力系统、液压系统、电气设备和控制系统等组成。绞吸式吹泥船挖泥吸泥工作原理是，利用安装在船底的吸泥管前端并围绕吸泥管设置的旋转绞刀装置，将水底的泥沙进行切割和搅动，再经吸泥管将被绞起的泥沙物料，借助强大的泵力，输送到泥沙物料堆积舱，或直接输送到辅助运泥船上。以下以某2500立方米绞吸式吹泥船为例，对该类船舶的具体特征做简要叙述。32500立方米绞吸式吹泥船简要介绍3.1船体形状与布置示意图某2500立方米绞吸式吹泥船，专用于我国长江口水域航道的疏浚作业，挖泥区域属沿海遮蔽航区。该船型的总体设计，主要考虑到作业工况对稳性和干舷的要求以及对挖泥设备布置的要求，合理地选择了船舶主要尺度和总体布置，使该船具有大挖深、浅吃水以及在高海况环境工作能力强等特点，是一种比较优良的疏浚工程船舶。同时该船设计上还充分地顾及了人员的适居性，设有宽敞的船员生活舱室，齐全的生活设施，为船员生活提供了极大的方便条件。压载舱压载舱压载舱压载舱机修间备品间轻柴油舱机舱液压泵舱封水泵舱淡水舱淡水舱海水沉淀舱储物舱空舱空舱滑油储存舱舱底水舱燃油溢流舱污燃油舱储物舱污滑油舱海水箱海水箱泥泵舱空舱轻柴油舱轻柴油舱压载舱压载舱分油机室压载舱压载舱锚链舱空舱空舱空舱淡水舱轻柴油舱轻柴油舱空舱污滑油舱海水沉淀舱轻柴油舱(上)日用油舱(下)高度2.3米压载舱主甲板起居甲板船长甲板控制甲板顶甲板双层底图1船体形状与布置示意图3.2船舶主要要素和特征尺度桥架水平状态时的总长度：约84.20m船体长度：68.00m型深：4.90m型宽：18.20m设计吃水：3.00m桥架倾斜45°最大挖深：18.00m吹泥管直径：φ750mm排泥管直径：φ750mm舱内泥泵柴油机最大持续功率：1825KW水下泵发电机组柴油机最大持续功率：1825KW主发电机组柴油机最大持续功率：1717KW停泊发电机组柴油机常用功率：336KW水下泥泵电动机最大持续功率：1640KW绞刀转速28rpm时的轴功率：500KW3.3船体结构概述主船体为纵骨架式全焊接结构，纵向强度主要由船体和两道纵舱壁实现，纵骨、加强筋、纵向构件和舱壁等主要结构部件，均采用双面连续焊接方式建造。船体舷侧结构，设多道水密横舱壁，将之分隔为若干水密舱室，并由强框架加强。舷顶列板主要采用CCS-A级厚钢板（最小屈服强度235N/mm2，抗拉强度400～490N/mm2）建造，部分结构部件采用高强度钢。主甲板采用纵骨架式结构形式，纵骨采用球扁钢制造。所有甲板和底板的舱口角隅、桥架开槽和设置绞车等区域，采用加厚钢板进行加强。机舱、泵舱及其他设备舱的地板表面，均铺设有花钢板，采用角钢支持，由螺钉固定。甲板室外部围壁和内部间隔围壁，均采用钢板建造，并由球扁钢和桁材加强，使甲板室具有足够的横向强度和局部强度。3.4疏浚设备概述2500立方米铰吸式吹泥船配置了优质、高效和可靠的疏浚设备：（1）水下泥泵及驱动装置：单壳高效离心泵，叶轮为3叶片，材质为耐磨材料，由最大持续功率1640KW的电动-机驱动，发电机组柴油机最大持续功率1825KW。（2）舱内泥泵及驱动装置：双壳高效离心泵，叶轮为3叶片，材质为耐磨材料，驱动装置的最大持续驱动功率为1825KW。（3）桥架、绞刀驱动装置和绞刀：桥架为钢质箱型结构，通过带关节轴承的耳轴与船体铰接。绞刀由一台低速大扭矩液压马达驱动。绞刀与轴采用多头梯形螺纹连接，刀臂上安装可更换扁齿，采用锰钢制造。绞刀可在挖泥控制室无级调速控制，并可在首甲板进行低速双向转动控制。（4）三缆定位绞车：安装在艉绞车平台上，每台三缆定位绞车均由一个电动机通过齿轮箱驱动，电动机轴上配有刹车装置。在电动机和齿轮箱之间设置有弹性联轴器。三缆定位绞车配有机械制动装置。绞车齿轮箱为闭式，采用合金正齿轮、滚动轴承和强力润滑。滚筒采用高强度钢，安装在齿轮箱的主轴上。（5）三缆定位装置：设置在船尾中部，由锚绞车、锚、钢索、向导滑轮、三缆定位筒体、固定结构和升降机组成。三缆定位装置用于挖泥时船的定位，其应在挖泥控制室控制，实现挖泥进刀，也可以机旁控制，用于维修和更换钢丝绳。三缆定位装置的筒体为钢质焊接结构，在其顶部设置有三个固定安装的滑轮，在其底部设置有三个可以摆动的滑轮。（6）桥架绞车和横移绞车等：桥架绞车安装在艏绞车平台上。由电动机经齿轮箱驱动，电动机轴和齿轮箱输入轴上配有刹车装置。在电动机和齿轮箱之间设置有弹性联轴器。桥架绞车配有机械制动装置。横移绞车安装在艏绞车平台上，每台横移绞车均由一个电动机通过齿轮箱驱动，电动机轴上配有刹车装置。在电动机和齿轮箱之间设置有弹性联轴器。横移绞车配有机械制动装置。（7）吸排管系统：吸排泥管直径φ750mm。目前在我国相对其它船舶来说，工程船舶特别是挖泥船的设计和建造能力相对较弱，但随着市场需求的增大和潜在市场的存在和发掘，其设计和制造能力将会得到快速的发展，挖泥船的种类和功能在多样性、综合性和先进性等方面也必将得到迅速增加和提高。高等院校的船舶与海洋工程专业，应该对这类船舶给予一定程度的重视，并结合教学和科研活动，使该类船舶的设计能力和建造工艺得到比较广泛的发展和提高。参考文献[1]郭宗博.百船工程一期挖泥船动力介绍及二期动力推荐.全国第十五次疏浚与吹填技术交流会论文集，上海，2001：61~79[2]张文波，何希杰.挖泥船与挖泥泵技术发展概述.通用机械，2008（8）：20~24[3]张淑杰，王庆.350m3/h（分体）绞吸式挖泥船.船舶，2002（8）：23~25[4]胡树光.7021绞吸式挖泥船设计.江苏船舶，2006（6）：11~12，44[5]向宏.国内外挖泥船结构设计方法探讨.广东造船，2005（1）：11~15AGeneralDescriptionofCurrentStatusofDredgerinChina&ABriefIntroductiontoCharacteristicsofCutterSuctionDredgerLiuDalu1YuXin1ZhangYa1LuWei2FanDawei2(1.OceanEngineeringInstitute,DalianFisheriesUniversity,Dalian,Liaoning,116023;2.LiaonanShipyard,Dalian,Liaoning,116023)Abstract:Firstly,thecurrentcapabilitiesofdesignandconstructionofdredgerinChinaismentionedbriefly,thentheprincipalcharacteristicsofcuttersuctiondredgerareillustratedbymeansofanintroductiontomainfactors,generalarrangement,hullstructureanddredginginstrumentsofacuttersuctiondredgerwithamud-capacityof2500cubicmeters,soastoprovidewithreferenceandhelpneededintheinvestigation,design,constructionandoperationofthissortofengineeringvessel.Keywords:Dredger;Cuttersuctiondredger;Dredginginstrument作者信息第一作者：刘大路，1963年5月22日出生，男，汉族，辽宁省沈阳市人，工学硕士，副教授，研究方向：渔船性能研究，大连水产学院船舶工程教研室，大连市沙河口区黑石礁街52号，邮政编码：116023，联系电话：[phone]，e-mail：[e-mail]第二作者：于欣，1980年2月12日出生，男，汉族，辽宁省大连市人，工学学士，讲师，研究方向：渔船设计和制造，大连水产学院船舶工程教研室，大连市沙河口区黑石礁街52号，邮政编码：116023，联系电话：[phone]，e-mail：[e-mail]第三作者：张亚，1981年4月26日出生，女，汉族，陕西省西安市人，工学硕士，讲师，大连水产学院船舶工程教研室，大连市沙河口区黑石礁街52号，邮政编码：116023，联系电话：[phone]，e-mail：[e-mail]