浅述耙头

本文浅述了耙吸挖泥船耙头技术的发展,对其耙吸机理适应工作状态的结构进行分析,并就采取提高切泥能力的措施进行探讨,以及对如何选择、应用耙头提出看法.     

自航耙吸挖泥船耙头定位原理及分析

通过分析耙吸挖泥船耙头定位方式各异的两类耙头定位系统，介绍“汕头轮”耙头定位系统的基本原理和设计方法。     

耙吸式挖泥船耙管显示装置的研究及应用

针对国内自主建造的自航耙吸挖泥船的需求,设计了一种耙吸式挖泥船耙管显示系统。主要通过传感器采集相关耙管信号,经过运算后用图形的方式在计算机显示器上显示出疏浚耙管位置,进一步提升国内自主自航耙吸挖泥船的电气自动化程度。经实船应用,该装置显示直观,运行可靠稳定。     

耙吸挖泥船耙头内流场分析与优化

为了提升泥浆输送效率、避免泥沙淤积,采用CFD手段对耙吸挖泥船耙头的内流场进行分析优化。通过对耙头内泥浆流动特点的分析,确定了CFD分析所用多相流模型、进出口边界等条件。根据内流场分析结果提出按流线对耙头修型的优化方案。与原方案计算对比,优化后的耙头内流场实现降低流动阻力、减少涡流的目的。     

大型耙吸船高效挖掘黏土专用耙头的研发

针对大型耙吸挖泥船在挖掘硬质黏土时,遇到耙齿难以入土、堵耙和闷耙等问题,通过对大型耙吸挖泥船的原始耙头模型进行研究,采用为耙头配置特殊高压(最大压力为38 MPa)冲水系统的方法,增加了三道高压冲水辅助装置及设计合适喷嘴,成功开发了高效黏土型耙头,有效解决了耙头堵耙、闷耙等问题,提高了船舶施工效率,为类似问题提供参考。     

耙吸挖泥船带水下泵耙管阻力的数值水池预报研究

文章应用数值水池技术针对耙吸挖泥船带水下泵耙管结构的拖曳阻力特性在实尺度下进行虚拟试验,分析研究裸耙管和全附体耙管随下放角度、航速变化的拖曳阻力特性及全附体耙管各组成结构的阻力分量情况,为耙吸挖泥船耙管的拖曳阻力预报、船舶推进功率评估、耙管结构设计优化提供参考。     

自航耙吸挖泥船耙头模型试验研究

为了提高自航耙吸挖泥船耙头疏浚饱和硬质土时的效率,根据模型相似的原理推导了耙头的局部模型试验方法,并通过该方法试验了不同位置高压冲水辅助下的挖掘效果,分析了垂直高压冲水和耙齿内高压冲水在耙齿挖掘中的作用,并根据两种高压冲水的作用机理,提出了沿齿面冲水的辅助挖掘新型式,进一步提高了耙头的挖掘能力和疏浚效率,同时降低了耙头的挖掘阻力.研究了耙齿对地压力、耙头吸腔密封度等因素的影响,并做出了调整和改进.结果表明,改进后的模型耙头疏浚坚硬的黄骅港密实砂质粉土时,泥浆密度换算到原型耙头可达1.19t/m3,相对于国内现有耙头同类土质下的施工密度1.10 t/m3已有大幅提高.     

耙吸式挖泥船及耙头耦合运动数值模拟

耙吸式挖泥船是航道与水下沟槽开挖、航道疏浚与水下挖泥等工程中广泛采用的施工设备,深水及复杂作业环境下耙吸式挖泥船的挖掘精度控制是挖泥船施工作业需解决的重要问题.在考虑风、浪、流、船舶操作力、海床反力、波浪补偿器及其滞后等影响因素的情况下,建立了耙吸式挖泥船与耙头耦合运动的数学模型,并用实船测试数据对数值模型进行检验.通过实例计算,研究不同水深和不同风、浪、流等环境因素对耙头运动的影响,为挖泥船—耙头运动的预测及超深、超宽开挖控制提供了依据.     

耙吸式挖泥船耙管位置指示装置改造

以“海口”号为应用背景，介绍了耙吸式挖泥船耙管位置指示装置的工作原理，实现方法以及系统的组成和功能，系统运行表面方案是可行的。     

考虑耙吸力的耙吸挖泥船阻力性能 数值分析及试验比较

自航耙吸挖泥船船体线型较为肥大,工况较多,不同工况下对阻力性能的要求也不尽相同。文中首先利用CFD建立某耙吸挖泥船数值模型,计算分析耙吸挖泥船裸船体阻力性能,并与模型试验数据进行对比,取得了一致结果。在此基础上,考虑耙吸力影响,分析不同工况下该耙吸挖泥船在装有不同螺旋桨的情况下船体及舵的阻力性能差异,通过流场分析其机理。并结合螺旋桨敞水性能,计算了新导管桨与原桨在实尺度下的推进效率及收到功率,结果表明新导管桨推进效率相较于原桨提升了约8.8%,验证了耙吸挖泥船耙吸力的合理性。     

新型主动耙头施工的技术革新

为解决耙头活动罩的人工机械调整问题,研制了新型主动耙头.介绍新型主动耙头的工艺特点、适用范围、工艺原理、工艺流程及操作重点、质量控制等.新型耙头由液压进行控制,在施工中可以随着不同地质地貌随时通过液压杆调节其角度变化,使耙头的挖掘能力始终处于较为理想的状态.     

大型耙吸挖泥船系列化耙头研发与应用

结合企业生产实际需要,研发适用于不同施工土质的系列化耙头,明确系列化耙头的特点和使用范围;利用有限元分析软件对系列化耙头的关键技术进行研究与分析,即耙头内部流场模拟与分析,耙头整体结构强度计算和分析,耙头高压冲水喷嘴性能研究与分析,根据每一项关键技术的分析结果对耙头的性能参数进行优化设计;系列化耙头在不同施工工地均表现出优良的挖掘性能,具有挖掘浓度高,易于操作等诸多优点;系列化耙头针对特定的土质具有较强的适用性。研发过程中总结了耙头设计规范流程,可为相关工作人员提供有益参考。     

耙腔流场分析与结构优化

针对耙吸挖泥船的耙头在挖掘黏土时，其内部流场情况不明晰的问题，本文对耙腔内部流场进行了仿真计算、分析及优化。采用计算流体动力学(CFD)值模拟计算技术，分析新老耙头的总压差、静压差及截面流速的变化情况。得出设置反弧形导流板后，腔体内部漩涡区域减少，能量损失降低，清水流动性能提高。结果表明：新耙头内部设置流线型腔体，可使流动平顺，输送阻力降低，截面流速趋于合理。其各项性能均优于老耙头。     

耙吸式挖泥船耙吸管系统的受力分析及仿真研究

为预测耙吸式挖泥船远海施工时耙吸管系统在非静态环境中的多体动力学行为,要求准确分析作用在该系统上的力。详细讨论了主要作用力:在波浪补偿器作用下的缆绳拉力、耙头与海床间的土壤剪切力、作用在耙吸管上的水流阻力及由于压力差在耙头处产生的推动力等。并以耙吸式挖泥船为例,根据得出的作用力数学模型,建立了基于ADAMS动力学分析软件的仿真模型进行验证。仿真结果与实际施工情况非常吻合。     

耙吸船超高压冲水耙头集管数值模拟

针对耙吸挖泥船耙头高压水箱最大承受压力为2. 2 MPa,而设计耙头高压冲水压力为38 MPa,需要重新对耙头集管进水方案进行设计,为研究高压冲水耙头高效冲刷泥沙提供机理研究。采用湍流模型中Realizable k-ε,用混合网格描述高压冲水状态,建立3种不同进水方式的数值模型。结果表明:3个方案都满足喷嘴出口均分流量的效果,3个方案出口断面平均流速大致相同。但是方案2的出口断面流场差异性很大,集管各个出口断面流速呈现沿集管中心对称分布;方案3的弯管进水处流速变化大,很容易对弯管造成破坏。     

耙吸挖泥船耙头密度估计器研究与分析

针对新型耙头的挖掘模式,利用黑箱模拟法与在线滚动优化预测理论,设计了一种耙头吸入密度估计器,采用现场实测数据进行了仿真实验。结果表明,该密度估计器可以较为准确地预测耙头底部的吸入密度,在疏浚作业中实时提供连续的混合物吸入密度信息,及时指导操作人员针对不同工况调整疏浚参数,满足高效疏浚的需求。     

耙吸挖泥船拖力预报研究

在单桨船自航性能预报二因次与三因次标准方法与规范的基础上,提出一种耙吸拖力自航试验及实船耙吸拖力预报方法。选取5条不同型号的双桨耙吸挖泥船进行模型试验,分别用二因次与三因次方法对耙吸拖力进行预报。根据预报结果对三因次法中的功率因子与转速因子进行回归分析,比较两种方法的最终预报结果,验证了所提方法的合理性、有效性。     

耙吸挖泥船疏浚仿真初探

建立了耙头在垂直方向上运动的数学模型，采用面向对象的Visual C 和Delphi语言，开发了耙吸挖泥船疏浚仿真软件，给出了耙吸挖泥船泥泵启动、泥沙输送及装舱等过程的仿真示例。     

耙吸式挖泥船耙头内部泥沙运动及防淤堵策略分析

针对耙吸式挖泥船进行航道疏浚作业时,吸入的黏土容易在耙头内部堆积造成堵塞,导致疏浚效率下降的问题。通过研究耙头的结构发现,防止杂物进入泥泵的格栅为黏土堵塞的主要位置,对其进行基于双欧拉模型的流体动力学仿真研究,得出不同的工作参数和格栅角度对耙头压力、速度、泥沙浓度的影响。结果表明,耙头内部低速区容易发生泥沙沉积,高压水射流能提高局部流速,促进泥水混合,有利于泥浆的输送,施工过程如遇黏土将格栅前移能有效防止施工过程中的堵耙现象,提高耙吸式挖泥船的工作效率。     

耙吸挖泥船耙头高压冲水喷嘴改进

针对耙吸挖泥船耙头高压冲水垂直冲刷剪切作用效果不明显的问题,对耙头高压冲水喷嘴进行设计及改装。采用梯形耐磨块内安装斜冲式高压冲水喷嘴的方法,增加高压冲水对土质的剪切破坏作用,并对改进前后效果进行分析。结果表明,在射流压力足够大时,该方法能有效剪切泥面,达到泥块脱离泥层的效果,从而提高施工效率,可为类似工程提供借鉴。