绞吸式挖泥船的工作原理利用装在绞刀架前端绞刀将水底泥石绞碎

绞吸式挖泥船的工作原理利用装在绞刀架前端绞刀将水底泥石绞碎，形成泥水混合物（泥浆）后，通过离心式泥泵将水底泥浆从绞刀架前端吸泥头处吸入，经船内吸管、泥泵、排泥管（船内部分和船外部分）排至卸泥地点，从而完成挖泥作业。

1．绞吸式挖泥船的基本结构和工作原理
1.1 基本结构和工作原理
绞吸式挖泥船多为非自航式，采用定位桩和锚缆定位及位移，从而形成挖掘轨迹。

绞吸式挖泥船的特点是挖——运——卸可以一次性完成，能够连续不断的进行工作，效率高经济性好，它适用于各种形式的土质。

对于开河筑港、填土造陆、开挖码头与船坞、浚深航道、抽水抗旱、吹填堤坝等任务均能胜任。

因此，它是现代挖掘船的主力之一。

非自航绞吸式挖泥船船体一般呈长方形，艏部有一短短的开槽，槽内安装有绞刀架。

大部分绞吸式挖泥船以柴油机为原动力，通过离合器、安全联轴节直接（或经减速机构）驱动泥泵。

大型船上也有用柴油机驱动发电机，然后利用电动机再驱动泥泵，或采用蒸汽（或燃气）轮机通过离合器、安全联轴节驱动泥泵。

主机和泥泵可以同时布置在同一机舱内，一些大型船上也有将泥泵单独放在一个水密泵舱内，以防止一旦吸入爆炸物时，造成过大的损失。

绞吸式挖泥船的其他工作设备如绞刀、定位桩、绞车等，可以用电力或液压驱动。

在小型船上也可由主柴油机通过机械传动装置来直接传动。

目前疏浚行业广泛采用绞吸式挖泥船，是因为它具有以下优点：
一、对土质适应性强。

绞吸式挖泥船几乎对所有土质都可以施工。

例如松软流动的淤泥，略有缝隙就会漏掉的粉砂，附着力很强的粘土，坚硬的石质土，绞吸式挖泥船都可以对其进行绞吸作业。

二、施工质量优良。

绞吸式挖泥船施工后的漕底比其他形式挖泥船施工后平整，一般不易产生漏挖或超挖。

必要时可以排泥上岸，而且当排泥距离不远，对扬程要求不高时，不必增加其它辅助设备。

三、挖泥时间利用率高。

在正常施工情况下，绞吸船停车辅助作业的时间比较少。

近代绞吸式挖泥船都装有移锚杆，可以不停车移锚，时间利用率就更高了。

四、节约能源。

泥泵是机械效率比较高的设备，同样生产率的其它挖泥船所消耗的功率要比绞吸式大得多。

五、工作流程连续。

从挖泥到运泥、卸泥，所有工序都由一条挖泥船的少数工作人员完成，不像其它形式挖泥船需要拖轮、泥驳等辅助船舶的配合。

六、环境污染较少。

泥土在水下进入密闭管路，直接通往卸泥区，对水源污染影响较小。

绞吸船外部没有过多的敞开摩擦部分，施工噪音污染也很小。

但这种船舶也有自己的缺点：一是施工时占据水域面积较大。

摆动锚、排泥管、排泥管锚都占据了面积，使得施工和航行之间发生矛盾。

如果不能封闭航道施工，还要兼顾航行方便，施工时就要有航政单位规定开放航行时间和有关安全避让的措施。

这些都要占用一部分生产时间；另一个缺点是调迁比较困难。

这种挖泥船多半是非自航的，调迁时需拖带大批浮排泥管和岸排泥管，因此不得不雇用拖轮、驳船或者起重设备来协助工作。

此外，排泥区受排泥管长度和泥泵功率的限制，不能超过一定距离范围。

1.2主要系统
1.2.1 吸排系统从绞刀架前端吸泥头开始到船尾排出口和船外排泥系统一起，称为绞吸式挖泥船的吸排系统。

吸排系统包括：吸泥头、绞刀架上吸泥管、挠性连接船内吸泥管、泥泵、船内排泥管、水上排泥管及陆上排泥管等。

吸排系统是泥浆的通道，设计中应尽可能减少阻力并保证整个管道的气密性，这是吸排系统正常工作达到理想的挖掘生产率的重要条件。

吸管直径通常等于或略大于排管直径，这是因为泥浆在吸管中沉淀的可能性要比排管
小，为了降低吸管的摩擦阻力因而将吸泥管直径加大些。

绞刀架上吸管与船内吸管间用挠性接头连接。

该挠性接头大多采用夹布橡胶制成，在其管壁内铸有钢环以增加它的刚度。

由于这种结构具有加工简单、安装方便、气密性好、阻力小等优点，因而老式的金属球型接头已被淘汰。

船上排泥管从泥泵处接出后，直接升高到甲板室顶部，然后水平的通向船尾，再沿甲板室后壁向下弯曲与水上排泥管相接。

这种布置的目的是，使泥泵造成的速度头几乎全部转化为泥泵的位能，以增加排泥时的静压头，而且检修方便。

水上排泥管由许多搁在两个连接浮筒上带法兰的钢管组成，中间以橡皮接头相连。

水上排泥管的长度由施工现场的需要而定。

浮筒的形式很多，其中以船型浮筒性能为佳，因其水阻力小拖拽灵便，近年来采用注塑工艺，对称地夹在管子外径上成为自浮体。

1.2.2 绞刀传动系统绞刀是绞吸式挖泥船的切削工具，刀呈螺旋片状，一般是3至6片，分为开式、闭式、齿式三种。

小型挖泥船一般仅装设有一把良好的闭式绞刀就可以应付自如了。

大型挖泥船趋向于刀片与叶架分开，用各种形式的高合金钢刀齿镶在刀片上，并采用可拆卸的形式，以适应不同土质的需要。

绞刀转速通常为12—35转／分钟，功率约占泥泵功率的20—40﹪左右。

驱动绞刀的动力可以是机械、电力及液压等，目前以液压马达直接或通过齿轮箱传动为主。

齿轮箱及液压马达设置在绞刀架上，采用专门的轴封装置，使油压始终保持高于周围水压，防止泥沙进入。

1.2.3定位横移系统绞刀每次切削厚度约为四分之一绞刀直径，每次切削宽度为三分之二绞刀直径。

对于小型船舶而言，若绞刀直径为800mm左右，则每次切削厚度和宽的分别为200mm和500mm左右，可见绞吸式挖泥船的精确定位是很有必要的，只有精确定位才能保证切削轨迹，避免重挖或漏挖，这一方面通常用定位桩并辅以龙须缆来得以实现。

定位桩又称铅笔桩或钢桩，装在船尾端壁两侧的卡箍或凹槽之内，下端装有锥形铸钢桩头，整个桩体由钢板弯成，有的中部尚需灌注水泥以增加重量，从而可使定位桩插入泥土后定住船舶。

定位桩在船上的支承有多种型式，一般有固定架式、活动吊杆架式及液压柱塞式三种。

目前，定位桩系统通常采用拖架式定位桩，目的在于提高工作效率。

绞吸式挖泥船的挖掘作业是有两桩交替实现定位和行走的，每挖一个扇形面积，便需暂停挖泥，等待钢桩行走重新定位后，才能继续挖泥。

从这样的操作过程看，如能尽量压缩行走和插桩时间，就可以提高挖泥生产率。

从图中可见定位桩固定在拖架中，拖架设在挖泥船尾部的拖架槽中，用油缸前后拖动，从而改变定位桩与船体的相对位置，亦即改变了定位桩与绞刀之间的距离。

拖架的全行程通常为绞刀长度的五倍，挖掘作业时，当定位桩插入水底不动，仅用油缸将拖架向船尾推动，挖泥船便相应向前，每次前进一个切削长度。

这样，只是在绞刀连续进位多次后，当其进位总和等于拖架全行程之后，才需要利用一次副定位桩。

这和固定式双柱相比，大大缩小了辅助时间，又避免了重挖和漏挖，既提高了效率又提高了挖掘质量。

移锚长杆是近代绞吸式挖泥船的一种新装置，用于移横锚时可减少移锚时间，因其可自行移锚而不需要借助于抛锚艇，从而可做到不停车移锚，大大提高工作效率。

移锚长杆大多为20—40米，装在船首两侧，向外倾斜成45°并用后牵索系于吊架上，吊锚钢索通过吊杆上部滑轮及甲板上的导向滑轮引到绞车上，当起锚后，在起升分力作用下，长杆自动向前转动，将锚抛向前方后长杆又自动复位。

这种装置在浅水区或潮差较小的浅滩工作时最为适宜。

1.3 绞刀架
绞刀架是绞吸式挖泥船的主要构架，它一般由型钢及钢板焊接成桁架结构或箱型结构。

它的后端支承在船体开槽的两侧壁上，有的中小型船则支承在船首壁上。

此外，绞刀架
可绕此支承座上下转动。

绞刀架的前端通过拉杆、滑轮、钢索悬吊在船首部的绞刀吊架上。

钢索通向绞车，由绞车来控制绞刀架的起落，从而可调节挖深。

在小型挖泥船上，亦可采用液压双作用油缸顶推的方法来起落绞刀架。

这种方法的优点是，液压油缸可给绞刀一个附加力，使绞刀工作时处于强制挖掘状态，保证切削效果，不会造成小型船常常出现的“滚刀”（即打滑）现象，从而提高了功效。

绞刀架要保证具有足够的强度和刚度，以使它在受力时仅具有极小的挠度。

这样，工作时绞刀传动轴磨损较小。

绞刀架还要具有一定的重量，以保证绞刀切泥时的压力需要。

如果绞刀架太轻，挖泥时容易产生跳动现象，绞刀在泥面上打滚而切不进泥，即上述的“滚刀”现象。

经验公式表明，绞刀架重量与绞刀头的水平投影面积之比应大于10t/m2时，方可避免挖泥时的“滚刀”现象。

当然，尚与挖掘的土质、绞刀架起落方式等有关。

为了达到上述目的，在绞刀架设计时，必须清晰地了解绞刀架承受的各种荷载，进行分析和计算，从而合理选择结构尺度。

绞刀架承受的荷载可分为均布的和集中的两大类，均布荷载有绞刀架自重、绞刀轴及轴承重、吸泥管、管内泥浆等重量。

集中荷载有绞刀、吸泥头、绞刀传动马达、齿轮箱以及绞刀的切削力等。