創(chuàng)新的挖泥船

新的超大型自航絞吸挖泥船世界上最大的絞吸挖泥船―新一代挖泥船研究與開發(fā)的說明FransA.M.Lijmbach,RobbydeBacker,CasparH.M.Kramers,LaurensJ.deJonge摘要：絞吸挖泥船最適合處理硬質土和粘性土。但是絞吸挖泥船也應具有耙吸挖泥船的一些特有的優(yōu)點，如自航、自給和在海上作業(yè)。大約15年前，曾建造過一些可自航的絞吸挖泥船，并在不同的工況下使用。直到目前，仍在使用中的最大的絞吸挖泥船是“LeonardodaVinci”（“達?芬奇”）號，其總裝機功率約20,000kW。根據(jù)該挖泥船所積累的經(jīng)驗，JandeNul集團認為研制新一代絞吸挖泥船的時機已經(jīng)成熟，新一代挖泥船最顯著的特征就是規(guī)模擴大，尤其是在疏浚功率和更完善的通用性和方便性方面。這些觀念構成了一艘新絞吸挖泥船的方案設計。與JandeNul及分承包商和供應商合作共同研發(fā)并制造世界上最大的絞吸挖泥船，這又一次對IHC荷蘭公司提出了挑戰(zhàn)。該船的總裝機功率將達27,500kW，船舶規(guī)模將增加37％。在研制過程中，我們將疏浚設備設計、制造和使用的經(jīng)驗與在疏浚技術、造船學、輪機工程、材料技術、電氣工程、ICT和控制技術領域的最新進展相結合。本文從歷史的角度和市場的眼光來分析這一新研制的挖泥船，將它與早期耙吸挖泥船市場中出現(xiàn)的規(guī)模擴大相比較，對其一些特有特征、功能要求、限制和條件加以分析。同時，還對一些次級系統(tǒng)的開發(fā)、以及選用的方法和遇到的問題加以分析。本文將討論土壤類型、船舶主尺寸、絞刀橋架（1550t）、絞車系統(tǒng)、定位樁（每根230t）及其提升和臥到系統(tǒng)、泥泵系統(tǒng)（15800kW，在三臺泵之間分配）、各種電能系統(tǒng)、環(huán)境方面、振動和噪聲問題的解決、流體動力方面和船舶抗風浪性能等。關鍵詞：絞吸挖泥船，自航，航海1.前言本文介紹了迄今為止建造的功率最大的自航絞吸挖泥船“J.F.J.DENUL”號。它的所有部件比原先建造的“馬可波羅”號和“達?芬奇”號都要大，而且功率也更大。該船交付使用后，JANDENUL集團將擁有三艘均由IHC建造的世界上最大和功率最強的自航絞吸挖泥船。啟動投資如此巨大的一個項目蘊含著諸多的風險，因為必須重新考慮各種已知的限制因素，并且常常必須跨越這些限制因素。這些限制不僅存在于技術領域，也存在于財務和操作方面。本文僅對研制這艘絞吸挖泥船的技術方面加以討論。審視這一艘新船時，人們會提出兩個問題：生?芝是不是越大形越好？綠?皺設計、建造孟這樣一艘船漫有什么要求譽？祥是不是越大呆越好？人們麻研制這種絞短吸挖泥船是史出自于要超湯越當前這一饅代絞吸挖泥日船在操作上損存在某些限狡制的需要。絡因此，它必蛇須在海況下瘋具有更高的航產(chǎn)量和更高捕的工作效率鐮。為了正確腹看待啟動這碼一項目的決周策，本文將姓從歷史和市奔場的角度進毅行分析，還紫將把目“端恐.DE晉NUL啦”縫號和其它大六型絞吸挖泥畫船進行比較限。秤初看層之下，該船刮很象是直接獎按照選“撥達?芬奇組”進號進行設計混和建造的一脆個較大的復秘制品。但實芒際情況并非猶如此。自從疤1986年?！翱圻_?芬奇方”椒號交付使用尿后的17年說里，發(fā)生了妻許多變化。共新技術、新種材料和新的變自動化設備斯被開發(fā)出來盟。但最重要思的一點是在闊各種系統(tǒng)和酬結構的設計憶中功率和重皮量都增加了跑。對于IH刮C來說，這撇意味著需要孫在設計、計棵算和實際建焦造中付出更學多的努力和突艱辛。對有呀些供應商來目說，所需要賢的某些系統(tǒng)躺的技術規(guī)格腥遠遠超出了及他們以往供赴應的范圍。您有時，在結委構上也會受屬到限制，因谷此必須尋找僑新的解決方繪案。騰圖1.子“炒拐.DE挖NUL雷”暗號藝術印象釋圖劑出于值以下幾方面被的原因必須粥進行創(chuàng)新：弟-梯需要在性能岸方面超越現(xiàn)隱有的絞吸挖趣泥船，尤其澆是在海況條口件下的作業(yè)憤能力；峽-米與環(huán)境和船呈員工作條件疾有關的法規(guī)能；體-爸在經(jīng)驗和技剛術改進的基郊礎上對現(xiàn)有燙系統(tǒng)的改進綱；差-蝕適應功率和尋重量的增加扎。舌因此毫，初看之下斧，該船及其漠各個系統(tǒng)似媽乎只是通常疊的做法。船杠上每樣東西躁都是成比例樹的。這使得陜?nèi)藗內(nèi)菀淄嘤浖词故鞘煸壑幕蚝唵斡频慕Y構也需毫要多少創(chuàng)新析，而這些創(chuàng)細新被掩蓋在弱下面。券財“湯棋.DE擾NUL分”賭號的設計和膨建造是JA脆NDE隸NUL集團蝕、IHC荷幕蘭公司和所響有相關供應擁商共同努力買取得的巨大套成就。這艘泊船是17年砌后建造的第粘一艘自航絞倒吸挖泥船，漁并且開始了凡新一代絞吸箱挖泥船的研推制。所有的留努力已變?yōu)殛P經(jīng)驗并擴展歉了許多有關義人員的能力屑。保2.歷史標觀點梁本章長從歷史的角或度來分析挨“次虎.DE頭NUL燭”博號的研制。得2.1絞側吸挖泥船恥絞吸喪挖泥船通常溜作為適用于柱各類土質的竟一種非自航傅設備。而自報航絞吸挖泥椅船則主要用獵于疏浚硬質吩土和粘性土伍。安裝在絞慢刀橋架端部與的絞刀用來辟破壞土壤的倉粘聚力、聚塔集泥土并產(chǎn)街生泥漿。離尖心泵吸入泥混漿并將其裝元入泥駁或通步過水上排泥陳管進行遠距篩離輸送。挖燕泥船通過插寺入海底的一憂根定位樁固鉛定其位置。蛇利用邊錨絞段車和鋼纜進緣行絞錨，使薪挖泥船繞著微定位樁擺動撫。一旦將土械壤浚挖至規(guī)送定的深度，駁整條船需要碗向前移動一長步。這可以悠利用一根輔桃助定位樁來區(qū)實現(xiàn)，或利炎用定位樁臺鳳車來實現(xiàn)，箭這樣可以減像少定位樁的槐操作時間和融提高產(chǎn)量。宇絞吸牧挖泥船設計職和操作過程懂中的三個主悟要問題是：加問題扇所涉及的吼系統(tǒng)偽1.產(chǎn)量梁絞因刀、泥泵、榨邊錨、定位添樁系統(tǒng)、絞堆車低2.絞刀主精確定位拋絞刀換架、邊錨、寒定位樁系統(tǒng)丈、絞車鏟3.切割吉力的傳遞假絞刀猛架、絞刀、肚邊錨、定位基樁系統(tǒng)、絞俱車古這三個問題宴相互作用，險而各個系統(tǒng)紫集成多種功咳能?？?.2絞欲吸挖泥船起映源天最早陵的絞吸挖泥絮船19世紀電出現(xiàn)在美國臣。在美國它拍發(fā)展成為最妄主要的疏浚恰設備。歐洲扔和日本的挖拳泥船都采用蹤了絞吸挖泥爽船的原理并懂不斷努力改墨進設計提高業(yè)性能。在歐蜓洲，一直都殲是以荷蘭和任比利時的疏贊浚公司和船墳廠為主在進俱行創(chuàng)新。由澡于絞刀精確立定位和切削旱力傳遞的原陣因，絞吸挖頂泥船最初僅敞用于沒有大采浪的有掩護餃水域。它屬膠非自航挖泥揉船，被認為認不能在海況火下施工。椅2.3自橫航絞吸挖泥晉船腦然而豬，到了70久年代，在海餓況下疏浚硬防土和巖石的斗需求顯著增搜長。荷蘭和瓦比利時的疏健浚承包商們警意識到了這憶一潛在的國齊際市場并尋軍找解決方案匆。首批建造囑的是遠洋、名非自航重型旺絞吸挖泥船繡。隨后在1犧977年Z五anen-陵Verst授oep(斃現(xiàn)在的Bo潛skali利s)公司建飲造了耽“寬Aquar旋ius敘”酷號，是由D掙eMer膊wede（五1993年皆后并入IH艙C）船廠建哭造的。由此在開創(chuàng)了一種陰新類型的絞址吸挖泥船，濤也是第一艘固大型自航絞訪吸挖泥船，岔其總裝機功手率為12,鎮(zhèn)750kW始。盡管自航飽絞吸挖泥船發(fā)的建造和使論用成本都較是高但人們依她然選擇它的默原因主要有絞兩個。第一樸，為了適應冬在海況下工果作，自航船積舶裝備較好塔，能夠應付劑大風浪或無含需幫助自行錄前往避風場備所。自航船筋舶能夠完全位獨立地工作瓜。第二，此軌類船舶的市倡場是國際化拜的，相對較布小的工程分制布在世界各饞地。自航挖嗓泥船使調遣核和調離的時逗間和費用顯喂著降低。故圖2.摩“冶Aquar爛ius皺”蘭號年2.4疏篩浚承包商間南的競爭易所有插的疏浚承包峰商都彼此注淺視著對方。飯在設備方面喇有兩條適用禾法則。效仿仰法則是指一距旦新一代的兔設備得到了掃驗證，其余聞的所有人都材會效仿。發(fā)圣展法則是指標效仿者希望銹它變得更大出、更重、功電率更大。所東有的自航絞憂吸挖泥船都蠶是在隨后的惜數(shù)年內(nèi)建成田的，例如明“邪Oranj鍵e坐”伸號（Bos玉kalis框公司）和攜“驗馬可?波羅草”團號（Jan妻deN加ul公司）抽。1986藏年，隨著映“毛Bilbe忘rgI盾”售號（現(xiàn)在稱股為廟“甲Ursa備”起號）和方“礙達?芬奇蝶”健號的建成，占自航絞吸挖養(yǎng)泥船的開發(fā)像停止了，而瞇“矮達?芬奇鍛”兔號依然是在懼服役中的功滑率最大的自佳航絞吸挖泥袍船。80年姐代末，由于葡進入經(jīng)濟不疤景氣時期各喚大疏浚承包艦商都遇到了培問題。沒有胖新的投資，陷自航絞吸挖古泥船的開發(fā)晨停止了。凈2.5非石自航絞吸挖剪泥船謙在7吐0和80就年代，在自共航絞吸挖泥加船發(fā)展的同瓜時，非自航洪絞吸挖泥船錦也得到了改溫進。由于來甩自中東的承報包商和有關盜機構不斷增叫長的需求，另這些非自航晉絞吸挖泥船銜的開發(fā)并未等停滯。從窄“與Mashh盜our責”絹號（蘇伊士攻運河管理局魯，1996狐）和紋“慣AlSa痕dr鉗”削號(阿聯(lián)酋朵國家疏浚公滔司NMDC暗，1999砍)可以看出姥規(guī)模在增大魄。蔽“杠Mashh涌our狠”暖號甚至比飽“箭達?芬奇鐮”熔號的裝機功薯率更大，但妙大部分功率毛都分配給了察泵，分配給勉絞刀的功率際比賞“幅達?芬奇佩”塔號少得多。濱圖3.曾“健AlSa滾dr信”張?zhí)柧?.6同汽類的自航耙麥吸挖泥船呢進入盈90年代初甲期，隨著第厲一艘大型自短航耙吸挖泥磁船生“彈絕.DE激NUL沃”調號（現(xiàn)已出顛售并更名）侍的下水以及毒隨后為國際暴疏浚公司（炎DI，為D粱EME的成末員）建造的茶第一艘超大眼型自航耙吸圣挖泥船青“最珠江頌”丈號，疏浚設莊備開始了新那一輪的大發(fā)祖展。超大型芽自航耙吸挖巖泥船使大型蠅土地吹填項依目在經(jīng)濟上踐成為可行從高而創(chuàng)造了自距己的市場。幼整個自航耙核吸挖泥船隊飼的現(xiàn)代化就鋪此開始。設退備的發(fā)展以坦及最重要的奴自動化催生偉了超大型經(jīng)白濟型船舶。遺正在此時，偵尺度的進一懲步增大是否糕可行的疑問什使這種發(fā)展半趨勢停滯下更來。亡“湖WDFa可irway躁”佛號（Bos陰kalis悔公司）是其觀中最大的，鴿艙容量擴大座到35,5卡08m3，通但有計劃軌要將往“皆Vasco妻daG論ama視”瓣號（Jan食deN死ul公司）業(yè)的艙容擴大燦到44,0聯(lián)00m3，奴這證明了發(fā)莫展法則。猴隨著皂自航耙吸挖肚泥船長度的仰增加，使它閉有可能夠安怎裝更長的耙粗吸管，從而冊增加疏浚深秩度。IHC嚼公司為JA竄NDE識NUL公司朵“刮Vasco部daG惑ama重”跳號制造的1鄙60m深疏仗浚設備是迄柄今為止最長刪的。貸這些喚超大型自航象耙吸挖泥船浙經(jīng)證明可與要絞吸挖泥船首相抗衡，它友們能夠實施蹄以前只能由瓣絞吸挖泥船駛來實施的項密目，并且更隆經(jīng)濟。由于犁安裝了艏吹嬌裝置和改進導的抽艙系統(tǒng)每，因此減少讓了對拋吹作確業(yè)的需求，朗而這通常是彼由絞吸挖泥席船來做的一距項工作。腰圖圖4、拔“交Vasco燥daG劣ama珠”貞號上的深水臂疏浚設備艱目前看來似礦乎超大型耙薯吸挖泥船的謊快速發(fā)展已青經(jīng)結束，疏洋浚承包商們親重新又把目噸光放在了自戴航絞吸挖泥漲船上。一個是原因是大型遇自航絞吸挖諸泥船隊的平遣均船齡已達帥20年。這臺意味著它們瓶要么需要全處面的升級，勵要么需要更瓶新?lián)Q代。另撫一個原因是抖工程的類型濟不斷變化，倘必須尋找新雀的市場。與浴自航耙吸挖歪泥船的發(fā)展堪相對應，這閃艘新的絞吸妄挖泥船可以助稱作超大型號絞吸挖泥船真。如果上述債兩個法則還旨適用的話，膚則這不可能理是超大型自野航絞吸挖泥擾船開發(fā)中的種最后一艘。榮我們依然可惜以對波浪條按件下作業(yè)的冊效率和適應汽性加以改進歌。泡3.市場錯觀點樣新建犧大型疏浚船棉舶需要大量橡的投資，這補只能指望該勁船能夠承攬絞足夠的工程以以償還該筆皮投資。還需亂明確的是建銳造和使用一恢艘自航絞吸報挖泥船所增絡加的費用會祥在施工和操壩作優(yōu)勢方面兩得到足夠的搖投資回報。怕為正確看待像這筆投資，稿下面從市場頂角度加以分孔析。園3.1絞搬吸挖泥船的收使用年限谷一艘煎自航絞吸挖鮮泥船的技術兆和經(jīng)濟使用切年限很長。綠許多已經(jīng)建鹿造的絞吸挖挪泥船，甚至徒已經(jīng)使用了貌20年，今頁天依然在服貝役。一個原沿因是其平均械利用率較低媽，有足夠的這維修時間。銅盡管在現(xiàn)有躍的結構中已隱經(jīng)采用了現(xiàn)用代化的設備黑、材料和自惡動化系統(tǒng)，姓但疏浚設備夫的基本設計朗和方案依然蒼非常堅固，掀并且其價值聯(lián)已經(jīng)得到了齊證明。它們麗并沒有太大取的改變，而紫且可以對現(xiàn)諷有的船舶在兼功率和自動播化方面進行喪必要的升級舞。領與耙棍吸挖泥船相玩比，絞吸挖灑泥船的靜荷白載相當?shù)?。竿切削巖石、導振動和沖擊需的動荷載對片直接接觸的貓構件如絞刀租齒和絞刀本鄭身具有很大涌的影響。它乒們都能方便殲地加以更換財。這些船舶夾的上部結構羞如船體、絞澆刀橋架等被吃設計和建造封得非常堅固牲，能夠承受鎖較大的恒載買和振動。它閣們不需要象刪耙吸挖泥船部那樣進行裝林艙和卸載的依循環(huán)作業(yè)。槍這類荷載對北耙吸挖泥船捏船體的影響戒要比較大的駐恒載對絞吸乖挖泥船的影馬響大得多。畢3.2絞侮吸挖泥船適攔用的工程向適用旗于自航絞吸島挖泥船這類撓船舶的土壤狗是硬質土和煩粘性土，包奴括堅硬的或款膠結砂、各開種粘土、軟愈巖石或甚至鞭堅硬巖石。妄一艘超大型吃自航絞吸挖軌泥船適用的枯典型工程類訴型與耙吸挖壟泥船適用的鎮(zhèn)類型不同。銹在大多數(shù)情期況下，這類壞船舶用于遍朝布世界各地之的相對較小隆的工程，諸弟如管線的近準岸段、入海愁排污管、港拉口建設和海呆上工業(yè)的各剖種特殊工程詳。未來可以淺預見的一些蒸長期工程有飾巴拿馬運河布或其它運河拔的拓寬和長榆距離管路的纖敷設。壤3.3自喇航絞吸挖泥斑船潔一艘性自航絞吸挖球泥船的選擇園對該船的建端造和使用都禁有重要的影頑響。缺點是蒜由于海上航?jīng)Q行船舶的一菜些特殊要求晝諸如船體、蝕推進系統(tǒng)和下其它額外設即備的安裝，擱會對平面布銷置和設計造藍成一些限制紛。操作方面較需要配備合喇格的駕駛船禾員，成本較論高。服當然墳對那些工期沉短的工程來稼說，一艘自秩航絞吸挖泥滅船的優(yōu)點十爸分明顯，它攏可以完全獨皆立地工作，宵可以到遙遠框的地方去。糾調遣和調離疫的時間和費克用都有限。布用駁船運輸啄非自航絞吸檔挖泥船的費撫用非常昂貴踏，因為受時絕間損失和保嗚險因素的影女響。除此之辱外，僅僅是搶大型絞吸挖佩泥船的尺度沉就使它很難就用半潛重件蒙專用船或平俗底船運輸。估另外，拖帶趁中的風險也稀相當大，并磨且不能隨意挖忽略這些風筆險，因為這且些大型絞吸哪挖泥船的建謙造成本很高園。這就意味豆著大型絞吸擾挖泥船能夠蟻自航幾乎是候必需的。雄有些討承包商更喜嚴歡非自航絞獻吸挖泥船，僚如阿聯(lián)酋國貧家疏浚公司萬（NMDC散）和蘇伊士伶運河管理局少。主要的原庫因是他們的煙區(qū)域市場不芬需要太多的哨運輸。賽“迅Mashh陸our影”禮號在蘇伊士干運河施工而撲“眠AlSa性dr罩”鹽號在波斯灣撲作業(yè)。麗為了羽在世界各地悔的不同工程爪中使用這些醒船舶，大多起數(shù)自航絞吸徹挖泥船的平微面布置都經(jīng)這過專門設計果，可以進行閥多種配置，稠例如，可以毯在深度為3忍5m時挖掘浙粘土和裝駁唱而在深度為劃10m時使下用10km走長的排泥管貿(mào)線挖掘巖石盛。這要求絞蓮吸挖泥船具晶有多用途、毫能夠快速改仗變以適應新酬要求、能夠您絞吸大量的股粘性土和硬策土。作為一耕臺獨立的設執(zhí)備，它們通厲常配備拋錨唐桿用于起錨避和拋錨、裝遇駁設備、絞北刀頭平臺、翼絞刀頭起吊并設備、維修脂場地和工具和、易于改變膊的泥泵配置憐、定位樁臺娘車和臥到裝寇置以及一臺虹大型移動式問甲板吊車。幟圖5.低“遮馬可?波羅奪”狀號正在裝駁竄3.4輔倉助設備退盡管敢大型絞吸挖各泥船可以自拜航，但為了孤達到最佳施棄工效果還需反要有一系列艙輔助設備。遷這需要一筆宜投資，這筆甜投資加上必甩需的備件和踢工具幾乎達漁到了和挖泥瓜船本身費用鍬相同的數(shù)量肢級。殊布“從腿.DE帆NUL老”賺號的全套輔間助設備包括超：州-絞刀頭凈包葛括相關的絞輩刀齒和齒座愁。在弊“剩宴.DE欺NUL獸”棄號交付時，依會有12個屆新的絞刀頭礦。候-多用途含工作船鋸這是一愚艘專用的自仁航工作船，完用來起錨和寇鋪設浮管、帖為挖泥船運展輸備件、絞乏刀頭和其它切必需品。該兩船長28m悠，型寬12圾.3m，裝葉機功率為1種400kW乳。有一臺2彼600kN汁m的甲板吊淡，最大起重散能力為22迫5t。帶有霸一個容量超轉過400m寶3的艙室，登也可以用作色加油駁。外-浮管和直徑搜1000m膝m，帶球形懷接頭，工作捕壓力38b筆ar。廊-重力錨條重情170t。梅-輔助浮吵箱煤由浮箱和其耀它浮式設備押所組成，用致于錨定水上牌排泥管、鋪梯設水下排泥今管、敷設錨客纜等。貓-陸上車耐間宮裝備齊全的短車間，裝備籌有起重機、終絞刀操作器貝、焊接工具討組和疏浚非淹常堅硬土時肆維護和修理授絞刀頭必需白的所有其它津設備。弟裝駁真系統(tǒng)要求有敘護舷系統(tǒng)，衫使大型駁船流即使在惡劣漏的天氣條件現(xiàn)下也能靠泊歸和駛離絞吸農(nóng)挖泥船。耐“槐讀.DE茅NUL扇”坑號的護舷系毒統(tǒng)重量超過稠220t。閣絞吸挖泥船號還需要配備捐大型駁船，漿用于運輸和贈處置疏浚土僅。除了Ja燕nDe偉Nul公司祖船隊現(xiàn)有的器船體對開泥干駁，現(xiàn)已訂卸購了4艘新鬼的3700挑m3駁船（憑型號SB3激13）以配圾合秤“怪策.DE慶NUL價”屠號施工。鏟表1.船地體對開泥駁蔽Ge凍elvin拜ck西Mage清llano羅N閉ina料SB3仰13依艙容量（m良3）病1800陪2乒000普340素0款3700納船長（m）辨8獄0攏80殖89.6撐5訪92勒載重量（t威on）耐270族0腰3600岡50掏00泳6200虛船舶數(shù)量跪3磁3蓄2狹4洗3.5絞蟻吸挖泥船的平性能謊很難識對絞吸挖泥抽船的性能加跳以預測和比阿較因為涉及甚的參數(shù)較多恰。每一個工曬程都有其特句殊的環(huán)境，尺存在特定的醋困難，若要鄙真正進行比被較，就需要浙讓兩艘絞吸夜挖泥船并排杯工作。一種述比較簡便的服比較方法就權是觀察功率地和泥泵的特衛(wèi)性。這些可徹以反映出船伏舶的性能，吵但不能反映途出對環(huán)境因襲素諸如土壤聰、巖石和天肥氣條件的反謙作用。兔在實舞踐中，陷“痛達?芬奇測”利號的一些極獅限性在其使禁用年限中已貌經(jīng)被擴展。悼許多艱巨的府工程已經(jīng)被儉完成，未來緞還會有更多圍。無論工程毒如何要求，肅“考達?芬奇善”違號總是不太妥適合這些工耐程。要在這名些工程中施齒工需要有一右艘性能超越杯“積達?芬奇暖”揭號的絞吸挖迷泥船。被突價破的極限包堆括絞刀功率應、邊錨絞車絕功率、絞刀膊橋架的重量縮和泥泵的功怖率。下面一移章與其它大改型絞吸挖泥礎船進行比較續(xù)。葉提高爽效率是超越贈“良達?芬奇次”繩號的另一種孩方法。這通骨過加長定位曾樁臺車的行蟲程和滑槽的美重量來實現(xiàn)蘇。完全依靠皮尺度和重量穩(wěn)就能提高該欲船在涌浪和招風浪中的性剃能，因為通雅過它們就可宅以縮短由于朋波浪條件所禾造成的停工殘時間。矮3.6競幻爭豬所有努已經(jīng)擁有（港自航）絞吸岸挖泥船的疏冬浚公司都會道預測競爭的賊到來。這艘疏采用最先進禮的技術、結功合20年使礙用經(jīng)驗并運柔用規(guī)模經(jīng)濟禿學加以設計盾的新建船舶五，使得肢“菜蕉.DE所NUL烤”搜號具有優(yōu)勢匙。預計它會專以其35m巨的疏浚深度森、海上的適把航能力和絞似刀的功率創(chuàng)肺造自己的市蠅場份額。如疫果其它的主尼要承包商們腥接受這一挑茂戰(zhàn)，我們不效會感到驚訝番。因為現(xiàn)有次的絞吸挖泥蠢船都已經(jīng)相椒當老了，船陜齡都在20放年左右，為膽保持競爭力旦和處于良好倚狀態(tài)，都已何經(jīng)進行了改諸造或需要進杏行大的改造遮。齊圖6.賴“單達?芬奇緞”老號更4.餓“薦略.DE做NUL?！眰魈柕奶卣髦螌H“扎擱.DE受NUL揀”丟號加以說明積的最佳方法仔就是把它的畏特征與它之習前的產(chǎn)品和蓬一些競爭對驅手進行比較蔽。蔥4.1設北計原理煤目“塔艇.DE欣NUL卡”著號的設計是沸在網(wǎng)“拋馬可?波羅肝”躬號和筐“液達?芬奇恒”設號的基礎上港適應新要求材的進一步發(fā)訓展。對那些說運轉良好的棕組成部分和斬系統(tǒng)已經(jīng)按蘆照現(xiàn)代的標貿(mào)準加以設計叼。這些船舶衡在20多年跌的使用中所煩積累的實踐嘴經(jīng)驗在研制第和確定該船陰技術規(guī)格的建過程中起到場了重要的作茅用。豈追“帝馬可?波羅瓦”恢號和拋“壇達?芬奇紫”讀號是按照能渡夠獨立地在洞世界各地承銷接各種類型乳的工程進行蓮布置和設計兔的。仆“予害.DE慢NUL跡”奏號保留了這尤一理念，并框增加了兩個乳標準：伴-眠性能超越現(xiàn)銜有的任何絞碧吸挖泥船，絞并擴展絞吸艷挖泥船的能磨力極限；膝-卷提高在海洋帶條件下的作嶼業(yè)效率和適液應性。濕為了亞滿足第一個政標準，增大杰了絞刀和泥懼泵的功率。的通過提高船震舶的尺度和柄重量來改善遣對波浪和涌目浪的反作用禁，例如絞刀概橋架的重量室增加到15誤50t。其犧它措施包括校在絞刀橋架沸的提升鋼纜慎和定位樁的蛾提升鋼纜上妻采用波浪補渡償器。同時萌，還通過模材擬和計算以揪改進設計并掏確保建造質蜂量優(yōu)異，特帳別重視細部環(huán)設計，從而遇提高了該船歸的性能。鉆非自防航絞吸挖泥消船船體和各義系統(tǒng)的設計紋相對比較容上易，不必都教要滿足海上扮航行船舶的劣規(guī)范。而自要航絞吸挖泥肚船必須是正惕式的海上航轉行船舶，必害須符合相應摩的規(guī)范和規(guī)煎定并能經(jīng)受瓣住任何嚴峻樣的海況。其輸設計是最優(yōu)再疏浚設施與味造船要求折求衷的產(chǎn)物。跨該船鳴按照Bur畫eauV好erita簽s船級社下舉列船級標準核建造：攤?寧I?船取體?M妻ACH挖樸泥船婆無限鞭制航行AU晌T-UMS魯4.2主瓦要特征浮在表肺2中列出了擦幾艘自航絞唇吸挖泥船和堤兩艘非自航拿絞吸挖泥船槳的主要特征冒值。所有數(shù)姑值盡可能采廳用原始的竣渠工技術規(guī)格萄以反映功率鹿的演變。最奉新的技術規(guī)誠格數(shù)據(jù)可能智與此不同，民因為這些挖哀泥船經(jīng)過長錘期使用后大荷多數(shù)都進行梨了更新改造唇。描從同“障Aquar撇ius頌”哭號到縫“價爽.DE溪NUL己”濟號，功率的丈發(fā)展十分清惱晰。這些主煮要的特征值謊表明隨著脈“搜篩.DE旁NUL黃”彎號的誕生絞肯吸挖泥船開拜始進入新一亦代。600旗0kW的絞封刀功率比以月往增加了約乒30％。1護5800k嘴W的泥泵功殼率比臟“滾Mashh拐our貪”并號增加了2艙0％，最大不的輸送壓力椅達38巴。北邊錨絞車的始標稱拉力為古1400k欲N，最大拉倒力為185滴0kN，提屆高了約20鐘％。排泥管顛的直徑增大熔到1000劫mm。為固宮定該船，采喚用了230似t的定位樁詳和20t的干邊錨。定位洪樁臺車的行仙程增加到9洋m。表2慈船名辜租始.DE圣NUL號利達?懂芬奇號終URS望A號（前B姥ILBER憑GI號）樸馬緒可?波羅號鐘D月CIAQ賺UARIU落S號寸ALS匪ADR號舍MA洽SHHOU瘡R號矩船東絮器JAND敘ENUL紅集團終JAN必DENU肌L集團滑BOS紅KALIS檔J希ANDE雞NUL集渡團畢DI(從D爆CI租船)閣N右MDC弄蘇伊士用運河管理局次造船編號拒椒IHC棍CO12雖34重IHC負CO117挎5倦O&KN濾r.77派5虹IHCC量O1127使D餓eMer昨wede居IH嚇C023類29鼠IHC揉CO121亭0所建造年代憂替200故3氧1986鳳19洋86抱1979盞1償977肌199襖9秋1996寧類型是旗自航羽自航讀自航捆自航欣自祝航抽非自航抽非自航味總長刺m序140.松7況127.1示1講15.83木1蛇16何107誰11既7.5端140諒.3閃浮箱總長撤m塌12扛3.49旱11氧0揭104.1云9州9.5拐84.冊66豈97.3攜1陜13.4礦型寬凍m浪27.8女2棵2.40泉20挎1夫9呆19凡20.3式2壇2.4饒型深做m飄8.8許8.膨15升7.8僅7.丸6雪7.6位6橋7.2慧吃水凝m蠅6.51緒5沫.13說5.5純4攔.86濾4.8申5沙4.5透4.9漢5收總裝機功率慮k甘W緒27190晌2籃0230御15重871慌147站72搏1251溪2何20230斥2坐2669累疏浚深度柳m暈6.忠5-34.鹿75脂6-30殿5峰.8/25種3帆0敢25跨27甲35罪吸泥管直徑駁m構m占1000朝90蔬0漸950謎900悶8宵50框900睛10必00貼排泥管直徑攪m大m炸1000鴉90尼0脫900尊900拐8掏50病850判90習0填絞刀功率紐kW貴6寨000享440增0腫3960樸29羊40吼1990宮2閥200砌240呢0（最大3或000）緊絞刀直徑（猛最大）揪mm氣36風00翼3600倦3核640秧294慨0視2780跑34尾70男3640逢絞刀直徑（慘平均）芒mm另30洽00每2860貼2采620寶261景7鼠2502挨28賣00資2900辣絞刀轉數(shù)校rp貓m舟31槐31暗38度31褲4混0助30杯24六絞刀扭距傅kN賊1淘571剃113茫2咽796追725眨4眨75蓋700密95睬5妙絞刀橋架重梁量沙t霉1550禁10銅35范1255身8僅00續(xù)600覽11慈00理1150比潛水泵功率棍k門W部3800賓27鍛35醉2200蹦2秤280啞176庸5搬2200帳24異00最船內(nèi)泵功率桌k芬W忍2會×悉6000榮2蛛×凡4485坊2財×殃3700圾2閃×淺3310候2伙×菜2800限2猜×毀4200坑2陪×峰5400盈泥泵總功率扒k唐W毛15800脖1杜1705體96梁00裝8900豆7謀365包106腔00攀1320狂0宅艏邊錨絞車獻功率蔽kW餡575著4蟲85非490留29巷5留295互400秧3拍50具艏邊錨絞車恥速度貪m/mi注n礎21-40哨2庸1.6秘20陜18占1迫7.5-2悉5借25沒23華艏邊錨絞車團拉力較kN迎140姥0炎1210煎13毫50和900羊90送0求850賴800稿定位樁直徑非m食2站.20柿2脊1.8側1寒.8刮1.8叼1.嫂8嗽2找定位樁重量嘉t峽2床30睛130吵12躬5夫92悠80舒88茫16走0志推進力意kW察2勺×振3800護2亮×鼠2735菊74身00鮮2植×薦2280幻2稠×窮870樸非自航冠非說自航矮航速迎kn壟11.酒5澆10.9掏13滅.5冷10.6遷1抖1.5壯－臉－認艙室耽－哲60奔41呀30初4循5睛24熔30玻73巨4.3疏匪浚特征鄭對各瓶絞吸挖泥船蔬的性能進行亂比較是一個所困難的問題潤，因為涉及幫許多參數(shù)。踐在前面的章潔節(jié)中，對一奸些基本情況扮進行了比較嫂。本節(jié)根據(jù)脅MTI荷蘭攔的DAS集午團進行的計羊算，依據(jù)可低用的泥泵和受絞刀的特征疑值進行了簡還單的比較。方一艘絞吸挖遺泥船的產(chǎn)量媽受到可用泥竭泵功率和絞績刀產(chǎn)量的限橫制。廁關于禮一艘絞吸挖緊泥船絞刀功減率、泥泵功哪率和其它參畢數(shù)之間關系瘋的分析，建級議參閱軍“鈴絞吸挖泥船剝的功能要求畜”拐一文（詳見柴《港口與疏琴?！返?4條7期）。始在圖貿(mào)7中，對一值些絞吸挖泥玉船的泥泵性茅能進行了比映較。本圖是落按中細沙計廢算的。圖中怒，虛線表示戴切削極限。很計算依據(jù)原趕始設計技術僑規(guī)格書。考西慮到功率的體數(shù)值和絞刀倉的重量，預僑測共“郊障.DE復NUL滑”窯號的絞刀產(chǎn)爭量極限值會俗較高。錯從這紋些數(shù)字可以擇預測絞吸挖如泥船的性能跌和能力會創(chuàng)笨造新的極限業(yè)值。當然這抬還有待于在關實踐中加以頁證明。孫圖7、疏葉浚特征知5.設計殿和制造中的稍創(chuàng)新玻前面勺一章中簡單留明了的數(shù)據(jù)傍說明了功率茅和重量的增魄加。要做到喬這一點，并之非現(xiàn)有各系槳統(tǒng)簡單外推傲的結果，而胃需要所有相澤關人員的努致力和創(chuàng)造力撕。本章將對覽這些努力做制一介紹。旱5.1簡怠介帽巴“員寬.DE勿NUL甘”銜號在下列這鳴些方面與眾法不同：硬1.承各方面的勒功能都是最刊強大；治2.適效率最高混；樓3.訓最重；擔4.飄自198包6年以來是井同類中的第母一艘；逼5.顆創(chuàng)造了一環(huán)種新級別的既船舶。閱該項襖目采用的方沫法是綜合I暴HC各種現(xiàn)聞有的知識并拴與Jan改deNu檢l和各子系金統(tǒng)供應商密砍切合作。妻對以燦下各方面給詳予特別的重譯視：坦?曲計算：美應力、法扭距和其它遍振動、噪音羊、模擬、流垂體力學、有翅限元法（F慧EM）、計寇算流體動力陷學（CFD賢）亞?謀系統(tǒng)集成旬自動化化、全部以榮柴油發(fā)動機至發(fā)電、動力洋管理騎?禮環(huán)境桑環(huán)境噪音棚、避免水污愚染撐?或船員湖住艙、噪濱音、振動、呀氣候控制娛?湖實際建造挺高標鵝準、焊接、超檢查喚圖8.姥“盒罷.DE素NUL床”深號下水默5.2計臭算和模擬災為了竊對安裝在船是上的幾乎所盾有系統(tǒng)和結槽構的設計進筒行檢驗并加霞以改進，廣掃泛應用了計喬算機輔助計創(chuàng)算和模擬。帆對所余有重要的和識重負荷區(qū)域挺都運用有限脅元法（FE刃M）進行了蔑計算。對靜扣載和動載都賊進行了模擬歉。大型構件輛如整個絞刀仿橋架和定位岔樁臺車。計捐算結果對這匹些大型構件匪的細部結構昨在應力和疲爭勞方面的優(yōu)變化提供了資獻料。其它詳貼細計算的例堂子有：絞刀犁橋架的耳軸脊、臥倒軸和意鎖定銷、船裙體、雙層底派、定位樁、據(jù)應急備用定爽位樁提升系臂統(tǒng)、船舶舷素側尤其是駁難船系泊時的給撞擊作用，潑等等。枯進行杰動載計算是腳為了了解振頸動對結構的叉影響并限制見疲勞的破壞殿作用?；趽爝@些計算結圈果已經(jīng)對各術個結構及其加設計詳圖進建行了改進。貧對該胳船上的各個蹄驅動裝置都凈進行了扭轉師計算。不僅偷對各個通常急的系統(tǒng)如推譽進驅動軸和區(qū)絞刀驅動軸期進行了計算詳，還檢驗了掃振動對整個疾結構的影響茫。厚其它抵計算還包括情振動計算，擊以降低對人院和機器的振揮動水平，對事噪音也進行茶了計算，以胡降低住艙內(nèi)獎的噪音水平煮和環(huán)境噪音挨水平。辯MT甩I荷蘭公司杜專門為客戶帆進行了動態(tài)敵模擬。例如箭動態(tài)絞刀作逢業(yè)模擬。該似模擬的結果疤被用作扭轉盯、疲勞和應朽力計算的輸紡入數(shù)據(jù)。還犯對定位樁在貨受限制的自捆由下落狀態(tài)源下的動態(tài)過千程進行了模嚼擬。這是一迎個復雜的系妖統(tǒng)，即定位俊樁懸掛在其近提升鋼索上撥下落。通過講該提升鋼索電可以利用提樂升絞車上的犁制動器控制庫自由下落。艱定位樁撞擊宿地面后會使飾鋼索形成一學定的松弛量秧，這需要由監(jiān)波浪補償器輩的液壓缸收響起。專門進年行的一項多品參數(shù)模擬使羅人們可以深幫入了解定位勉樁的動態(tài)過姨程。根據(jù)模翻擬結果改進窄了控制系統(tǒng)濫。面如前橋所述，船體灶的形狀是疏村浚要求和造囑船學之間的豪折衷產(chǎn)物：哪為在狹窄的寇航道內(nèi)開挖粉邊坡要求船皂體較短，要杏具有流暢的豈線型以便將沃水流導向螺遲旋槳，同時俘還應有足夠寶的浮力來補碧償絞刀橋架財?shù)闹亓俊榕瘟藢υ撟院劫徑g吸挖泥船價的船體形狀紅和推進器的勻布置進行優(yōu)脫化，荷蘭造茅船研究所（累MARIN金）進行了廣花泛的計算流日體動力學（惑CFD）計鞏算，隨后流夢體力學最終增設計的有效午性通過模型竄試驗得到了酷證明。喝MA始RIN還進邊行了流體力紫學模擬研究嫁，以預測該視挖泥船在海疑況下的性能督，這對于獲刺得設計條件逼和了解船舶聯(lián)運動對疏浚紐作業(yè)連續(xù)性氏的影響尤其勵重要。桑5.3各噸系統(tǒng)的集成邁兩大藍原則對該船歪的設計具有喊重要的影響悼。它們是全恨部采用柴油衫發(fā)電機驅動泰的概念和自汗動化系統(tǒng)的膨全集成?；嗜扣E采用柴油發(fā)鮮電機驅動的跟概念是這種黃類別的船舶烤的一大重要軟創(chuàng)新。該船鎖是第一艘運誰用這一原則嘩設計的自航亞絞吸挖泥船辦。三臺主柴益油發(fā)動機驅歌動三臺發(fā)電魂機向所有的吼用電設備供鋼電，包括絞鍛刀電動機、行泥泵電動機偷、絞車電動分機、液壓電糖源組及所有我其它設備。辰這對船舶設櫻計的影響是抓巨大的，一歲方面在平面城布置上有更助多的自由，雷另一方面設季計必須考慮胸大量的高壓布電纜、變壓老器和變頻器貴。用于絞刀優(yōu)驅動、推進表器和水下泥蠅泵的電動機率是相同的。殃設計中做了挺必要的考慮市以方便其更惕換，從而在甚發(fā)生事故時添減少停工時棄間。侵自動白化的數(shù)量和玻類型在世界好上領先，可躲以與當前超侵大型耙吸挖義泥船所具有昨的高標準相絨媲美。所有勁的報警系統(tǒng)未均集成到一春個控制系統(tǒng)篩。通過遍布尿在整艘船上船的幾個工作為站可以監(jiān)視揭和控制所有尋的子系統(tǒng)。須電子海圖系若統(tǒng)可以提供嗽疏?，F(xiàn)場的略資料。安裝王了以前只有姨在耙吸挖泥錫船上使用的眾動力管理系確統(tǒng)來調整供牲給各個設備玉的動力。龍5.4環(huán)首境慣關注煌環(huán)境非常重泛要，特別重健視限制潤滑猜油和其它污鴿染物質的使遠用。定位樁尊臺車內(nèi)的復桶合軸承是免賄維護的，不禍需要潤滑。欣絞刀軸需潤芳滑的軸承安繳裝有專門的思潤滑油回收竟系統(tǒng)，收集勁所有廢油。胃距離垂該船25m善處發(fā)散的聲巴音不應超過嗽75dB（重A）。這已本經(jīng)通過采取完一系列措施相得以實現(xiàn)，階如通過主機秀和許多其它享甲板設備的巡撓性安裝降膜低振動、通糾過采用撓性描連接降低齒序輪箱和絞車沙的噪音、還貴有設備周圍索大量使用隔蜜音材料。通撫過設計，絞酬車在1m距赴離處發(fā)散的跳最大噪音為頃83dB(航A)。惕5.5船叔員糞在絞屈吸挖泥船上盼工作的經(jīng)歷苦是又嘈雜又才振動；而J溜ANDE莫NUL公穩(wěn)司的傳統(tǒng)是冒船員長期生白活在船上。驚因此，已經(jīng)府采取了許多津措施降低噪送音和振動，赴使船上的生狼活更舒適。澇在船員住艙舌內(nèi)有健身房牽、酒吧、桑掏那和電視房忌?？傮w上，晌艙室是按非罩常高的標準燦建造的。烏該船厚是按照在世細界各地施工征進行設計的理，既包括北法極地區(qū)也包農(nóng)括熱帶地區(qū)滋（-20礎°痕C到45修°租C之間）。堡布置了空調孟和暖通系統(tǒng)協(xié)以保持艙室域內(nèi)宜人的條鉆件。掛艙室因內(nèi)的噪音被誘限制在60最dB(A)培，工作區(qū)域壘內(nèi)在65d結B(A)。趣降低各個系悲統(tǒng)噪音的措騾施在前一章馬中已經(jīng)討論溫過。專門為豬船員采取的林措施包括將下配有廚房、梢餐廳、娛樂揪室、桑那、柄健身房、酒筐吧和電視房詳?shù)姆占装屙暡贾迷谂撌沂藕蜋C艙之間廚，采用隔音灘的浮隔地板株覆蓋層，將糞疏浚管路支淹架與住艙分陷開。為了進寄行噪音設計裹并加以改進逮，進行了大徐量的噪音計添算?？p通過鞋整艘船的設徑計和施工，宗尤其是絞刀里橋架、主發(fā)優(yōu)動機的撓性唯安裝和各種累驅動機構，杏把令人不適較的振動限制朋到最小。在巾設計階段，擺運用動態(tài)有滿限元法（F課EM）計算絮對這些振動根加以量化并櫻降低振動。殖特別早要求對主機燈（8400邊kW）進行鎖撓性安裝，劃功率如此之稅大的主機在罷疏浚業(yè)是不纏尋常的。同頂時所有的配樸電盤都采用姐了撓性安裝堆。疲5.6建昆造實踐留建造李過程非常精駁心。在必要晌的地方，對而焊接處采用播X射線進行耀檢驗。船體寒、絞刀橋架睡和定位樁臺確車的結構經(jīng)德過認真設計濕，以限制振廟動和應力集達中。胸為減綱少應力集中您和避免疲勞樓載荷產(chǎn)生的毀破壞，尤其竟是在絞刀橋劉架和定位樁當臺車的結構雀中：婚?搖對所有邊緣助都進行了磨驗光；括?巷所有的過渡觀段和結構變解化處都十分倉流暢；框?絮所有鋼板厚夫度發(fā)生變化術處均作斜角尚處理；裙?內(nèi)橫梁和艙壁任上的開孔做寶得非常圓；湯?決始終安裝支組撐托架；匯?食所有的焊接恥都是連續(xù)的啟、精心加工雞并磨光。小6.子系劈統(tǒng)中的創(chuàng)新釀本章選將討論一些粱特殊的子系油統(tǒng)。塔6.1絞蠻刀別設計狀中的一項要增求就是使用季和赴“樸達?芬奇沉”王號相同的絞緣刀。這與螺換紋和泥泵吸綿口都有關系給。所采用的擺“犧千年螺紋仰”踏比普通螺紋乓能多承受5掀0％的功率混。隨著吸泥匯管直徑的增紫大和采用大加型絞刀軸承膏，幾乎沒有偏空間安裝泥遷泵吸口。蜻所采芬用的絞刀大械約重35t限。專門為這叮些絞刀設計迅了新的絞刀肉齒系統(tǒng)，該獻系統(tǒng)應該能覺夠承受該絞仍吸挖泥船按異設計要承擔蜻的重型工程騾。坡6.2絞勻刀橋架造絞刀墳橋架重15漫50t，為萄了能夠在6稼.5m至3額5m的水深鼻下作業(yè)，安斬裝了高、低甘耳軸軸承座頁。耳軸銷的摟直徑為13寶00mm，凡并具有青銅用軸承襯套。債在軸承襯套資內(nèi)覆有鉻鎳墾鐵合金層，充以提供一個絮光滑而無腐蒙蝕的工作表流面。在其中裁部添加了一棉個平放點。抱“戚胳.DE削NUL勾”曾號可以依靠助自己在兩個泡支點之間轉員換絞刀架。煎在設計和制寶造中采取了構專門的措施歲防止振動、盾應力集中和幫疲勞破壞。段銷和帝軸襯的尺寸兔在冷縮裝配鉤要特別當心壇。為了滿足醋非常小的對急準和尺寸的梢公差，要求昆在現(xiàn)場加工禁。鼠圖9.運曲輸中的絞刀歡橋架，機艙雙內(nèi)裝有驅動埋絞刀的兩臺顆電動馬達和剖220t重屠的齒輪箱吳6.3絞測刀驅動齒輪楚箱牧非同控尋常的60東00kW絞鋪刀功率將用箏安裝在絞刀塔橋架頂部機礙艙內(nèi)的兩臺欺電動馬達傳同遞。這一功適率通過一個子特殊的22酸0t重的J鉤ahnel睜齒輪箱傳遞朽，該齒輪箱參比Jahn致el所制造課的任何其它年齒輪箱要重很60t左右賞。這意味著份在齒輪、軸耗承和軸的設肢計和制造過小程中要特別誰的精心。采皇用了特殊的掃硬化材料用咬以承受齒輪名內(nèi)的齒應力島。這些齒輪畏的制造達到咽了物理可能沫的極限。暗6.4疏棟浚設備模水下恒單殼泵和兩淺臺艙內(nèi)雙殼終泵均為IH宋C制造的。蝦艙內(nèi)泵的設欠計傳輸壓力盈高達38巴葡。船上的管嬸子全是雙壁舊式的，在提委供強度的外拜層低碳鋼管搏內(nèi)有一層非微常堅硬的鑄凱鋼耐磨內(nèi)襯脫。兩者之間董的混凝土將殲兩者粘結在均一起。板為檢掌驗有限元法跟（FEM）駁的計算結果媽，疏浚管路摸中所使用的廊某些閘閥的估測試壓力超啄過50巴。太為做到這一棋點，專門進柿行了準備工給作。漿泵艙筋很寬敞，便綠于維護和更輛換?？梢钥旒俚貜难b駁姓配置轉換成瘦水上排泥管胳配置。朋圖10.怪1550t拳絞刀橋架的參安裝納6.5裝嚼駁系統(tǒng)盤裝駁涼系統(tǒng)按照可餡以在涌浪和哄波浪條件下風作