绞吸式挖泥船是指在一定时间内能挖掘、运输和倾倒一定量水下泥土的铺土设备,船上配备有绞刀装置(绞刀头),通常是一个强大的冠形切割器,可用来切割、移动待疏浚的土壤、岩石,并在土壤被挖泥泵的水流吸走之前,将其破碎。在作业期间,挖泥船通过拉动和放松两条铰链,支配着绞刀头移动,一般绞吸式挖泥船能够疏浚所有类型的材料,泥土挖掘后,通过液压管道直接运输至目的地,或者通过驳船装载转移。
衡量绞吸式挖泥船技术含量高与低的参数,通常是看其在单位时间内能移动、疏浚的土壤量,所以,除了绞刀装置的刀盘尺寸以外,挖泥船本身具不具备自航能力,也是主要的技术参数之一。根据当前的数据比较,非自航式绞吸挖泥船的技术含量显然没有自航式技术含量高,而我国“天鲸号”便属于自航式绞吸挖泥船。
绞吸式挖泥船的技术标准可归纳为以下三点:1.生产能力 2.疏浚深度 3.输送距离
生产能力一般定义为立方米\每周,日或小时,通常情况下选择的时间单位越小,生产能力就越大,像“天鲸号”的挖掘效率为4500m³/时,而生产能力的快与慢主要就是与上面所说的绞刀头尺寸有关。不是每个国家都有能力制造大型绞刀头,因为尺寸越大,越考验刀头材料的硬度、韧性,这可不是制造电风扇,制造大型绞刀头与材料的运用关系特别大。其实绞刀头也有点类似于盾构机,而我国盾构机处于世界领先水平。
疏浚深度一般衡量挖泥船的可用性,一般深度越大可用性越高,因为从作业角度来看,深度影响主浮筒、定位桩、水下梯子的设计以及挖泥船的稳定性。而从生产的角度来看,深度决定了是否需要水下泵来获得所需的生产能力,很明显,如果深度不够,则需要安装水下泵作业,这会增加水下部分的重量。
输送距离考验着管道设计,因为不同场合土壤类型、岩石坚硬程度不同,对于相同的切割功率,与绞吸泥砂相比,绞吸岩石将产生更少的疏浚材料。在这种情况下,输送管道的设计要求可控可调,随时更改传输功率、传输口径等。此外,管道可伸缩性也十分考验技术。
“天鲸号”自航绞吸式挖泥船总长127.5m,型宽22m,吃水6m,设计航速12节,总装机功率为19200KW,最大挖深-30m,最大排泥距离6000m,挖掘效率为4500m³/时。技术性能指标及铰刀挖泥能力排亚洲第一,是目前世界上最大的三艘自航绞吸挖泥船之一,技术先进性和结构复杂程度在世界同类船舶中位居前列。不过,当前我国已经研发出更复杂,吨位更大、功率更大的“天鲲号”,全船长140米,宽27.8米,最大挖深35米,总装机功率25843千瓦,挖掘效率为6000m³/时,绞刀额定功率6600千瓦,已经正式投产首航。
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有人觉得挖泥船很强悍,那为什么不用来清理黄河?
一、黄河河道中下游(河南小浪底以下)地势平缓,因为河水含泥沙量太大,前面刚清淤完成,要不了多久后面的就又淤平了,形成不了长效;
二、黄河河道宽且长,工程量异常巨大,成本太高;
三、目前沿黄河南岸已修成的黄河大堤,加上小浪底枢纽多年来定期的调水调沙,已能确保黄河中下游的防汛安全,大型清淤也不是迫切需要的事;
四、黄河中下游,河床平缓,水位浅,不适合大型疏浚船舶作业(内河船底为防搁浅是平的,海船底为增强适航性是深V形的);
五、(补充一点)利用天然的黄河每年携带的16亿吨巨量泥沙在入海口以每年400米的速度向渤海填海造陆,每年形成约20平方公里(约2-4万亩)的冲积滩地,这应该算是一个“焉知非福”式的好事吧。
挖泥船当然可以清理黄河淤泥,没有大量投入使用主要是因为成本太高。
挖泥船主要分为绞吸式挖泥船、耙吸式挖泥船、抓斗挖泥船。目前进行挖泥吹填的国内企业主要有上海航道局、广州航道局、天津航道局以及长江航道局。
目前效率较高的主要是绞吸挖泥船和耙吸挖泥船,大型挖泥船主要动力来自柴油,一般中大型挖泥船每天消耗柴油超过2T,一般船员配置超过15人,加上疏浚设备折旧磨损等,每天运作成本非常高。
当然大型挖泥船是无法驶入黄河进行疏浚作业的,主要作业内容为航道疏浚,吹填等。例如长江口航道挖深,近几年长江口航道深度被上海航道局从6米逐渐挖深至12米。目前横沙岛经过吹填总面积已经超过长兴岛。
内河挖深,淤泥处理有些小型电驱挖泥船可进行处理。
疏浚吹填主要作用在重要航道,虽然黄河清淤重要,但并不是需要不惜成本来完成的,因此大型挖泥船没有用在黄河淤泥清理上。