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耙吸式挖泥船运动数值模拟与挖掘精度控制研究

路宽  
【摘要】:近两年,全球陷入了经济危机的阴霾之中,但疏浚市场却呈现出一枝独秀的发展态势。尤其是中国的疏浚市场,大大小小的疏浚工程正在紧张且有序的进行着,中国的疏浚业已经步入蓬勃发展阶段。 疏浚工程中最主要的设备是挖泥船,而在各种形式的挖泥船中,耙吸式挖泥船凭借其机动灵活、效率高等优点,已成为诸多工程的主力施工设备之一。但由于其通常是在恶劣环境下施工,船体及耙头会发生运动,严重影响了挖掘精度。特别是近年来,大水深的工程如深水航道疏浚、深水隧道开挖,深水采矿等越来越多,同时对挖掘精度的要求也越来越高。因此,挖掘精度控制已成为施工中遇到的最困难的问题。 本文在船体六自由度运动数学模型的基础上,运用波浪补偿器模型,将船体与耙头的运动数学模型结合起来,建立了船体与耙头九个自由度的耦合运动数学模型。该模型考虑了风、浪、流、波浪补偿器、土质等多方面的影响。随后,选择具备完整监控采集系统的“津航浚106”轮进行了实船试验,并用试验结果对模型进行了修正和检验。在此基础上,对影响耙吸式挖泥船挖掘精度的因素进行了研究,特别针对水深、风、浪、流、土质、航速、波浪补偿器对超深、超宽开挖的影响进行了深入的研究。最后,提出了耙吸式挖泥船挖掘精度控制的具体措施,即采用模糊决策的方法确定不同施工环境下(包括水深、风、浪、流、土质),最佳的航速与波浪补偿器压力。该决策方法可以辅助施工人员进行施工,以达到提高挖掘精度的目的。


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