耙吸挖泥船发展动态

船艏设球鼻艏使船行波得到明显改善
无球鼻艏
有球鼻艏
自航耙吸挖泥船特有的球鼻艏
不同于散货船或
集装箱船的球鼻艏
船
艉
为了防止船体的振动、降低阻力、改善推进性能，
近年来在耙吸挖泥船的艉部都设置特殊的附体
船艉采用双吊舱结构改善艉部流态
实船测量验证计算流体动力学计算结果
艉轴外露
双尾鳍
采用双尾鳍可使主机后移，
自航耙吸挖泥船 方型系数（CB）不断增大，船体更肥大
自航耙吸挖泥船“Pallieter”号
舱容5,400m3，2004年建成
船长L=85m，型宽B=21.6m，吃水T=7.1m，B/T=3.0
采用V型泥舱结构
“Pallieter”号 干舷进一步下降 最大吃水增加0.24m 载重量增大5%
自航耙吸挖泥船“Waterway”号 复合驱动系统
5艘垂线间长均为85m自航耙吸挖泥船性能比较
HAM 311
Volvox Atlanta
HAM 317
Volvox Olympia
Pallieter
5艘自航耙吸挖泥船性能比较
船名 建造年份 总装机功率 舱容 载重量 总长. 垂线间长 kW m³ ton m m
HAM 311
1994 5317 3.510 4.500 94,0 85,0
自航耙吸挖泥船发展动态
耙吸挖泥船目前已迅速向大型化、高效化和智 能化发展。耙吸挖泥船的技术进步主要表现在： 船体和船型不断优化，船型向浅吃水肥大型发 展以增大舱容和适应浅水作业的要求，船艉设附体、 双艉鳍驱动形式和船艏设球鼻艏以达到提高航速和降 低能耗的目的； 采用复合型动力驱动，使挖泥船所配置的功率 在各种工况下（如挖泥、重载航行、艏吹排岸）得到 充分利用； 高效耐磨泥泵、高压水泵、潜水泵、高效主动 耙头、艏吹排岸系统和新型装舱系统的开发与应用大 大提高施工效率； 疏浚过程自动化系统的日益完善，使驾驶台具 有全集成控制系统的耙吸挖泥船实现航行和疏浚自动 化操作，全面提高挖泥船的施工性能和疏浚效率。
18,620
1200 38/57.5/77.0 13,110 15.3 34人 2003
18,440
1200 43 10,890 14.8 20 人 2007
船体方型系数增大后带来的问题
船体阻力增大，需加大推进功
率 船行波增大，阻力增大 船体附加吃水量增大 水流对螺旋桨的干扰增大 螺旋桨推进效率下降
自航耙吸挖泥船的分类
分 类 舱 容
小型耙吸挖泥船 中型耙吸挖泥船 大型耙吸挖泥船 超大型耙吸挖泥船
<4,000 m3 4,000 m3~9,000 m3 9,000 m3~17,000 m3 >17,000 m3
23,347m3 700m3
超大型自航耙吸挖泥船的特点
1 、载重量大（介于 24,000~58,000t 之间），航速高 （介于15.5~17.3节之间），运载量大，单方成本较 低，因此适用于运距为30~100英里的大型吹填工程 的施工； 2、挖深大（可达60m~131m），可在水深更大的地 点取沙避免在浅水区取沙对环境造成的不利影响， 并能满足特殊工程（管线基槽开挖）的需要； 3 、巨大的船体尺度确保在工况更恶劣的条件下施 工的可能性。 随着技术的不断创新，其施工能力将进一步 提高以满足疏浚工程的需要。
8500m3
10000m3
17000m3
18000m3
20000m3
1975年
2000年
舱容增大的规模效应-单方成本明显下降
23700m3
自航耙吸挖泥船的规模效应
“Vasco da Gama”号最大挖深135m
“珠江”号耙臂长138m，最大挖深120m
耙吸挖泥船自动化系统
现代大型挖泥船的先进性主要体现在挖泥船的操作过程实 现了信息化的全集成监测控制，将电子海图、导航、测量、疏 浚等功能集成于一个平台进行实时监控。
DP模式-绕船艏旋转
DP模式-船体平移
DT模式-自动变换航线
DT模式-沿设定航线航行
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为了有效地监控全船的设备，实现疏浚施工的自动 化、信息化和可视化，在挖泥船上安装了综合利用现场 总线技术、网络技术和多传感器信息融合技术的“监测 控制与数据采集系统（SCADA）”。
自航耙吸挖泥船智能化集成监控信息平台
新型装舱系统可以改善泥舱内的沉积条件 提高自航耙吸挖泥船的装载量
为适应大型吹填工程施工的需 要，1994年建造了世界上第一艘舱 容为17,000m3的超大型耙吸挖泥船 “珠江”号。
1994~2001年间共建造了11艘舱容自 17,000m3 ~ 33,000m3的超大型耙吸挖泥船
根据目前世界大型吹填工程的需求， 国外疏浚公司又将在百度文库008~2011年间新建四 艘舱容为32000m3 ~46000m3的超大型耙吸 挖泥船
Volvox Atlanta
1999 5.700 4.692 6.267 92,9 85,0
HAM 317
2000 6.100 4.497 6.600 95,5 85,0
Volvox Olympia
2003 6.487 4.750 7.393 97,8 85,0
Pallieter 2004 6.776 5.400 7.800 97,5 85,0
浅水：测定自航耙吸挖泥船性能的基准
10倍吃水 5倍吃水
1.5倍吃水
耙吸挖泥船施工时 经常遇到的情况
浅水的定义
深水条件下的船行波
极浅水深条件下的船行波
在浅水条件下，船艏形成的船行波具有较高的 波峰，并伴随着较深的波谷；沿着船体反复出现的波 型与正弦波相仿。挖泥船总阻力的主要组成部分就是 由波浪形成的阻力。
具有全集成控制功能 的驾驶台 疏浚轨迹显示系统
使用各种自动化系统，如耙吸船集成控制系统 （IHCS）、动态定位/动态跟踪系统（DP/DT）、疏浚 轨迹显示系统（DTPS）、监测控制与数据采集系统等 （SCADA），大大提高了挖泥船的施工精度和效率。
动态定位/动态跟踪(DP/DT)系统
超大型耙吸挖泥船安装大挖深耙臂后，开 辟了为近海石油业开挖与回填管线基槽的市场。 为了提高耙吸挖泥船在管线基槽的开挖与 回填中的施工精度与施工效率，专门开发了将航 行、功率管理和疏浚高度集成于挖泥船控制系统 的新型DP/DT系统。
一人桥楼 — 浚驾合一的操纵台
电子海图； 疏浚轨迹显示系统； 雷达； 产量指示器； 耙臂位置指示仪； 吃水装载仪； 闭路电视。
施工时，船舶驾驶以人为主，疏浚作业以自动化系统为主
20英寸显示屏
宏指令键（Macro Key）
疏浚过程操作信息
诊断信息
耙吸挖泥船疏浚轨迹三维显示
疏浚曾经被认为是一种技艺 现在已经成为一门科学和技术
超大型耙吸挖泥船的吃水较大， 在大型吹填工程中主要以艏吹、艏喷方式施工
安装两个艏喷管进行艏喷作业
传统泥舱结构
V型泥舱结构
超大型耙吸挖泥船的泥舱结构以V型泥舱为主
23,700m3自航耙吸挖泥船“HAM 318”号泥舱结构
8个方形泥门(泥门尺寸为：4.2m x 6.1m x 0.6m，重22t)
使泥舱也可后移，有利于调整船体的浮态
泥
泵
普通单壳泥泵
新型高效泥泵
效率可达86%以上
普通双壳泥泵
转速连续可变齿轮箱（IHC Variblock）
可做为变频调速的另一选择方案 已用于“Waterway”和“Coastway”号耙吸挖泥船的推进系统 今后可用作泥泵齿轮箱
可提高挖掘密实细颗粒泥沙施工效率的“威龙”耙头
型宽
吃水 航速 耙臂直径（标准）
m
m kn mm
17,0
5,1 11,0 1 x 900
17,0
6,8 11,5 1 x 900
18,4
7,1 13,0 1 x 900
19,9
7,2 12,2 1 x 900
21,6
7,1 15,7 1 x 1.000
挖深（标准）
耙臂直径（加长） 挖深（耙臂加长后） 推进功率 艏侧推 舱内泵 高压冲水泵 水下泵
船名 总长（m） 垂线间长（m） 型宽（m） 吃水（m）
Francis Beaufort 142.5 27.5 9.10
Brabo 121.50 110.00 28.00 9.05
船长/型宽
型宽/吃水 舱容（m³ ）
5.18
3.02 11,300
4.34
3.09 11,650
载重量（t）
耙臂直径（mm） 挖深（m） 总装机功率（kW） 航速（kn） 船员舱室 建造年份
m
mm m kW kW kW kW kW
30,0
2300 375 1545/2820
30,0
3370 375 1645/3040
32,0
3600 450 1800/3600
32,0
2261 550 1756/3510 1225
33,0
1 x 700 60,0 4050 450 2025/4050 1700