2025年-创新的挖泥船

新的超大型自航绞吸挖泥船世界上最大的绞吸挖泥船一新一代挖泥船研究与开发的说明Frans A.M.Lijmbach,Robby deBacker,Caspar H.M.Kramers,Laurens J.de Jonge摘要绞吸挖泥船最适合处理硬质土和粘性土但是绞吸挖泥船也应具有耙吸挖泥船的一些特有的优点，如自航、自给和在海上作业大约15年前，曾建造过一些可自航的绞吸挖泥船，并在不同的工况下使用直到目前，仍在使用中的最大的绞吸挖泥船是“Leonardo daVinci”（“达芬奇”）号，其总装机功率约20,OOOkW根据该挖泥船所积累的经验，JandeNul集团认为研制新一代绞吸挖泥船的时机已经成熟，新一代挖泥船最显著的特征就是规模扩大，尤其是在疏浚功率和更完善的通用性和方便性方面这些观念构成了一艘新绞吸挖泥船的方案设计与Jan deNul及分承包商和供应商合作共同研发并制造世界上最大的绞吸挖泥船，这又一次对IHC荷兰公司提出了挑战该船的总装机功率将达27,500kW,船舶规模将增加37%在研制过程中，我们将疏浚设备设计、制造和使用的经验与在疏浚技术、造船学、轮机工程、材料技术、电气工程、ICT和控制技术领域的最新进展相结合本文从历史的角度和市场的眼光来分析这一新研制的挖泥船,将它与早期耙吸挖泥船市场中出现的规模扩大相比较，对其一些特有特征、功能要求、限制和条件加以分析同时，还对一些次级系统的开发、以及选用的方法和遇到的问题加以分析本文将讨论土壤类型、船舶主尺寸、绞刀桥架（1550t）、绞车系统、定位桩（每根230t）及其提升和卧到系统、泥泵系统（15800kW,在三台泵之间分配）、各种电能系统、环境方面、振动和噪声问题的解决、流体动力方面和船舶抗风浪性能等关键词绞吸挖泥船，自航，航海

1.刖§本文介绍了迄今为止建造的功率最大的自航绞吸挖泥船DE NUL”号它的所有部件比原先建造的“马可波罗”号和“达芬奇”号都要大，而且功率也更大该船交付使用后，JAN DE NUL集团将拥有三艘均由IHC建造的世界上最大和功率最强的自航绞吸挖泥船启动投资如此巨大的一个项目蕴含着诸多的风险，因为必须重新考虑各种已知的限制因素，并且常常必须跨越这些限制因素这些限制不仅存在于技术领域,也存在于财务和操作方面本文仅对研制这艘绞吸挖泥船的技术方面加以讨论审视这一艘新船时，人们会提出两个问题是不是越大越好？设计、建造这样一艘船有什么要求？是不是越大越好？人们研制这种绞吸挖泥船是出自于要超越当前这一代绞吸挖泥船在操作上存在某些限制的需要因此，它必须在海况下具有更高的产量和更高的工作效率为了正确看待启动这一项目的决策，本文将从历史和市场的角度进行分析，还将把“J.F.J.DE NUL”号和其它大型绞吸挖泥船进行比较MARIN还进行了流体力学模拟研究，以预测该挖泥船在海况下的性能，这对于获得设计条件和了解船舶运动对疏浚作业连续性的影响尤其重要

5.3各系统的集成两大原则对该船的设计具有重要的影响它们是全部采用柴油发电机驱动的概念和自动化系统的全集成全部采用柴油发电机驱动的概念是这种类别的船舶的一大重要创新该船是第一艘运用这一原则设计的自航绞吸挖泥船三台主柴油发动机驱动三台发电机向所有的用电设备供电，包括绞刀电动机、泥泵电动机、绞车电动机、液压电源组及所有其它设备这对船舶设计的影响是巨大的，一方面在平面布置上有更多的自由,另一方面设计必须考虑大量的高压电缆、变压器和变频器用于绞刀驱动、推进器和水下泥泵的电动机是相同的设计中做了必要的考虑以方便其更换，从而在发生事故时减少停工时间自动化的数量和类型在世界上领先，可以与当前超大型耙吸挖泥船所具有的高标准相媲美所有的报警系统均集成到一个控制系统通过遍布在整艘船上的几个工作站可以监视和控制所有的子系统电子海图系统可以提供疏浚现场的资料安装了以前只有在耙吸挖泥船上使用的动力管理系统来调整供给各个设备的动力

5.4环境关注环境非常重要，特别重视限制润滑油和其它污染物质的使用定位桩台车内的复合轴承是免维护的，不需要润滑绞刀轴需润滑的轴承安装有专门的润滑油回收系统，收集所有废油距离该船25nl处发散的声音不应超过75dB A这已经通过采取一系列措施得以实现，如通过主机和许多其它甲板设备的挠性安装降低振动、通过采用挠性连接降低齿轮箱和绞车的噪音、还有设备周围大量使用隔音材料通过设计，绞车在1m距离处发散的最大噪音为83dB Ao

5.5船员在绞吸挖泥船上工作的经历是又嘈杂又振动；而JAN DE NUL公司的传统是船员长期生活在船上因此，已经采取了许多措施降低噪音和振动，使船上的生活更舒适在船员住舱内有健身房、酒吧、桑那和电视房总体上，舱室是按非常高的标准建造的该船是按照在世界各地施工进行设计的，既包括北极地区也包括热带地区-20C到45C之间布置了空调和暖通系统以保持舱室内宜人的条件舱室内的噪音被限制在60dBA,工作区域内在65dBA降低各个系统噪音的措施在前一章中已经讨论过专门为船员采取的措施包括将配有厨房、餐厅、娱乐室、桑那、健身房、酒吧和电视房的服务甲板布置在舱室和机舱之间，采用隔音的浮隔地板覆盖层，将疏浚管路支架与住舱分开为了进行噪音设计并加以改进，进行了大量的噪音计算通过整艘船的设计和施工，尤其是绞刀桥架、主发动机的挠性安装和各种驱动机构，把令人不适的振动限制到最小在设计阶段，运用动态有限元法FEM计算对这些振动加以量化并降低振动特别要求对主机（8400kW）进行挠性安装，功率如此之大的主机在疏浚业是不寻常的同时所有的配电盘都采用了挠性安装

5.6建造实践建造过程非常精心在必要的地方，对焊接处采用X射线进行检验船体、绞刀桥架和定位桩台车的结构经过认真设计，以限制振动和应力集中为减少应力集中和避免疲劳载荷产生的破坏，尤其是在绞刀桥架和定位桩台车的结构中:对所有边缘都进行了磨光；所有的过渡段和结构变化处都十分流畅；所有钢板厚度发生变化处均作斜角处理；横梁和舱壁上的开孔做得非常圆；始终安装支撑托架；所有的焊接都是连续的、精心加工并磨光

6.子系统中的创新本章将讨论一些特殊的子系统

6.1绞刀设计中的一项要求就是使用和“达芬奇”号相同的绞刀这与螺纹和泥泵吸口都有关系所采用的“千年螺纹”比普通螺纹能多承受50%的功率随着吸泥管直径的增大和采用大型绞刀轴承，几乎没有空间安装泥泵吸口所采用的绞刀大约重35t专门为这些绞刀设计了新的绞刀齿系统，该系统应该能够承受该绞吸挖泥船按设计要承担的重型工程

6.2绞刀桥架绞刀桥架重1550t,为了能够在

6.5m至35m的水深下作业，安装了高、低耳轴轴承座耳轴销的直径为1300niiii,并具有青铜轴承衬套在轴承衬套内覆有铭锲铁合金层，以提供一个光滑而无腐蚀的工作表面在其中部添加了一个平放点“J.F.J.DE NUL”号可以依靠自己在两个支点之间转换绞刀架在设计和制造中采取了专门的措施防止振动、应力集中和疲劳破坏销和轴衬的尺寸在冷缩装配要特别当心为了满足非常小的对准和尺寸的公差，要求在现场加工图

9.运输中的绞刀桥架，机舱内装有驱动绞刀的两台电动马达和220t重的齿轮箱

6.3绞刀驱动齿轮箱非同寻常的6000kW绞刀功率将用安装在绞刀桥架顶部机舱内的两台电动马达传递这一功率通过一个特殊的220t重的Jahnel齿轮箱传递，该齿轮箱比Jahnel所制造的任何其它齿轮箱要重60t左右这意味着在齿轮、轴承和轴的设计和制造过程中要特别的精心采用了特殊的硬化材料用以承受齿轮内的齿应力这些齿轮的制造达到了物理可能的极限

6.4疏浚设备水下单壳泵和两台舱内双壳泵均为IHC制造的舱内泵的设计传输压力高达38巴船上的管子全是双壁式的，在提供强度的外层低碳钢管内有一层非常坚硬的铸钢耐磨内衬两者之间的混凝土将两者粘结在一起为检验有限元法（FEM）的计算结果，疏浚管路中所使用的某些闸阀的测试压力超过50巴为做到这一点，专门进行了准备工作泵舱很宽敞，便于维护和更换可以快速地从装驳配置转换成水上排泥管配置图

10.1550t绞刀桥架的安装

6.5装驳系统装驳系统按照可以在涌浪和波浪条件下作业的要求进行设计在挖泥船舷侧安装的护舷系统对该船和驳船起到保护作用护舷后部的船体采用双层壁和隔离舱增强系泊绞车是自拉紧式的，可以使驳船保持不动通过控制台可以观察装载过程装驳管上装有回转接头，可将装驳管调整到最佳位置

6.6定位桩、钢桩台车和定位桩提升系统对由定位桩、定位桩台车和定位桩提升系统所组成的整个系统，需要付出大量的努力、进行大量的创新这是因为对该系统超常规的要求以及该系统的尺度和重量因此，对每一方面都需重新进行考虑和测试船上有三根定位桩主定位桩、辅助定位桩和备用定位桩定位桩非常重230t重其重量和强度都在最佳点上侧面的导槽由非常特殊的钢材制造，能承受定位桩产生的非常大的弯曲应力它们还需为提升纲索导向并内装液压缸，用于应急提升系统因为定位桩在泥土中转动，所以它们还要锁住定位桩不使其相对于挖泥船转动图

11.定位桩台车的侧面，以及最小的标准海狸式定位桩台车；巨大的液压缸是定位桩卧倒系统的一部分对定位桩台车的制造和设计给予特别的重视设计中需要考虑的特殊因素是9m行程和轴承中使用的复合轴衬所使用的液压缸一直伸进发动机舱青铜是常用的轴承材料然而，定位桩台车及其周围的设备所使用的56个轴承都采用了复合轴承材料这种材料尚未在同类型的应用中采用过这种材料是一种纤维增强复合材料，具有强度高、坚固耐用和耐磨的特点其自润滑的品质使得润滑油的使用非常有限需要的维护较少，并且轴承无油运转对作业的影响较小，因为只有轴承材料遭到了破坏而工作表面并没有破坏定位桩提升系统（如“马可波罗”号上使用的那样）是一个绞车缆索系统，在定位桩底部带一个滑轮为保护目的，缆索沿定位桩内的导槽运动为了在涌浪条件下保持缆索张紧，安装了波浪补偿器钢缆直径72nmi定位桩可以用钢缆下放或以受控制的自由下落方式下放在后一种情况下，绞车的制动器和波浪补偿器共同作用限制钢缆的松弛为了深入了解这一复杂系统的性能，进行了大量的研究并建立了动态模拟程序波浪补偿器内的液压缸的速度达到了密封材料的极限l.5m/s速度再快密封材料就会燃烧应急提升系统是全新设计当钢缆断裂时和将定位桩卧到时使用该系统依靠该船自己的力量就可以做到这一点在一根定位桩受损的情况下，还可以用备用定位桩更换任一根为了更换和卧到辅助定位桩，专门制造了一个卧到脑门由于该门的尺寸和重量，需要在室内船台滑道上使用专门的设备将其安装到船艄上

6.7绞车所有的绞车都是专门设计并由Brhl公司提供这些绞车的技术规格经证明达到了制造和设计可能的极限其润滑、非常精确的准直精度和齿轮齿的最大允许应力都使它们成为具有最高标准的绞车

7.结论一旦“J.F.J.DE NUL”号投入使用，未来就会判断是否越大越好然而，回顾历史、分析其技术规格并考虑超越任何现有绞吸挖泥船的要求，可以确定无疑的是它将具有强大的性能人们会看到“J.F.J.DE NUL”号的设计和建造是JAN DE NUL集团、IHC荷兰公司和所有相关供应商共同努力取得的巨大成就这艘船是17年后建造的第一艘自航绞吸挖泥船，并且开始了新一代绞吸挖泥船的开发所有的努力已变为经验并扩展了许多有关人员的能力初看之下，该船确实看起来很普通，因为每一样东西都是成比例的但是，在光亮的油漆之下隐藏着的是大量的努力和创新全船的净功率、尺度和重量还有许许多多的构件掩盖了设计、制造和操作中存在的诸多困难您正在看的文章来自船友在线http://www.shipfriends,net/bbs,原文地址:http://www.shipfriends,net/bbsread.phptid=13556初看之下，该船很象是直接按照“达芬奇”号进行设计和建造的一个较大的复制品但实际情况并非如此自从1986年“达芬奇”号交付使用后的17年里，发生了许多变化新技术、新材料和新的自动化设备被开发出来但最重要的一点是在各种系统和结构的设计中功率和重量都增加了对于IHC来说，这意味着需要在设计、计算和实际建造中付出更多的努力和艰辛对有些供应商来说，所需要的某些系统的技术规格远远超出了他们以往供应的范围有时，在结构上也会受到限制，因此必须寻找新的解决方案图

1.“J.F.J.DE NUL”号艺术印象图出于以下几方面的原因必须进行创新-需要在性能方面超越现有的绞吸挖泥船，尤其是在海况条件下的作业能力；-与环境和船员工作条件有关的法规；-在经验和技术改进的基础上对现有系统的改进；-适应功率和重量的增加因此，初看之下，该船及其各个系统似乎只是通常的做法船上每样东西都是成比例的这使得人们容易忘记即使是熟知的或简单的结构也需要多少创新,而这些创新被掩盖在下面“J.F.J.DE NUL”号的设计和建造是JAN DE NUL集团、IHC荷兰公司和所有相关供应商共同努力取得的巨大成就这艘船是17年后建造的第一艘自航绞吸挖泥船，并且开始了新一代绞吸挖泥船的研制所有的努力已变为经验并扩展了许多有关人员的能力

2.历史观点本章从历史的角度来分析“J.F.J.DE NUL”号的研制

2.1绞吸挖泥船绞吸挖泥船通常作为适用于各类土质的一种非自航设备而自航绞吸挖泥船则主要用于疏浚硬质土和粘性土安装在绞刀桥架端部的绞刀用来破坏土壤的粘聚力、聚集泥土并产生泥浆离心泵吸入泥浆并将其装入泥驳或通过水上排泥管进行远距离输送挖泥船通过插入海底的一根定位桩固定其位置利用边锚绞车和钢缆进行绞锚，使挖泥船绕着定位桩摆动一旦将土壤浚挖至规定的深度，整条船需要向前移动一步这可以利用一根辅助定位桩来实现，或利用定位桩台车来实现，这样可以减少定位桩的操作时间和提高产量绞吸挖泥船设计和操作过程中的三个主要问题是问题所涉及的系统

1.产量绞刀、泥泵、边锚、定位桩系统、绞车

2.绞刀精确定位绞刀架、边锚、定位桩系统、绞车

3.切割力的传递绞刀架、绞刀、边锚、定位桩系统、绞车这三个问题相互作用，而各个系统集成多种功能

2.2绞吸挖泥船起源最早的绞吸挖泥船19世纪出现在美国在美国它发展成为最主要的疏浚设备欧洲和日本的挖泥船都采用了绞吸挖泥船的原理并不断努力改进设计提高性能在欧洲I,一直都是以荷兰和比利时的疏浚公司和船厂为主在进行创新由于绞刀精确定位和切削力传递的原因，绞吸挖泥船最初仅用于没有大浪的有掩护水域它属非自航挖泥船，被认为不能在海况下施工

2.3自航绞吸挖泥船然而，到了70年代，在海况下疏浚硬土和岩石的需求显著增长荷兰和比利时的疏浚承包商们意识到了这一潜在的国际市场并寻找解决方案首批建造的是远洋、非自航重型绞吸挖泥船随后在1977年Zanen-Verstoep（现在的Boskalis）公司建造了“Aquarius”号,是由DeMerwede（1993年后并入IHC）船厂建造的由此开创了一种新类型的绞吸挖泥船，也是第一艘大型自航绞吸挖泥船，其总装机功率为12,750kW尽管自航绞吸挖泥船的建造和使用成本都较高但人们依然选择它的原因主要有两个第一，为了适应在海况下工作，自航船舶装备较好，能够应付大风浪或无需帮助自行前往避风场所自航船舶能够完全独立地工作第二，此类船舶的市场是国际化的，相对较小的工程分布在世界各地自航挖泥船使调遣和调离的时间和费用显著降低图

2.“Aquarius”号

2.4疏浚承包商间的竞争所有的疏浚承包商都彼此注视着对方在设备方面有两条适用法则效仿法则是指一旦新一代的设备得到了验证，其余的所有人都会效仿发展法则是指效仿者希望它变得更大、更重、功率更大所有的自航绞吸挖泥船都是在随后的数年内建成的，例如“Oranje”号（Boskalis公司）和“马可波罗”号（Jan deNul公司）1986年，随着Bilberg I”号（现在称为“Ursa”号）和“达芬奇”号的建成，自航绞吸挖泥船的开发停止了，而“达芬奇”号依然是在服役中的功率最大的自航绞吸挖泥船80年代末，由于进入经济不景气时期各大疏浚承包商都遇到了问题没有新的投资，自航绞吸挖泥船的开发停止了

2.5非自航绞吸挖泥船在70和80年代，在自航绞吸挖泥船发展的同时，非自航绞吸挖泥船也得到了改进由于来自中东的承包商和有关机构不断增长的需求，这些非自航绞吸挖泥船的开发并未停滞从“Mashhour”号（苏伊士运河管理局，1996）和“Al Sadr”号（阿联酋国家疏浚公司NMDC,1999）可以看出规模在增大“Mashhour”号甚至比“达芬奇”号的装机功率更大，但大部分功率都分配给了泵，分配给绞刀的功率比“达芬奇”号少得多图

3.“Al Sadr”号

2.6同类的自航耙吸挖泥船进入90年代初期，随着第一艘大型自航耙吸挖泥船“J.F.J.DE NUL”号（现已出售并更名）的下水以及随后为国际疏浚公司（DI,为DEME的成员）建造的第一艘超大型自航耙吸挖泥船“珠江”号，疏浚设备开始了新一轮的大发展超大型自航耙吸挖泥船使大型土地吹填项目在经济上成为可行从而创造了自己的市场整个自航耙吸挖泥船队的现代化就此开始设备的发展以及最重要的自动化催生了超大型经济型船舶正在此时，尺度的进一步增大是否可行的疑问使这种发展趋势停滞下来“WD Fairway”号（Boskalis公司）是其中最大的，舱容量扩大到35,508m3,但有计划要将“Vaseda Gama”号（Jan deNul公司）的舱容扩大到44,000m3,这证明了发展法则随着自航耙吸挖泥船长度的增加，使它有可能够安装更长的耙吸管，从而增加疏浚深度IHC公司为JANDENUL公司“Vasco daGama号制造的160nl深疏浚设备是迄今为止最长的这些超大型自航耙吸挖泥船经证明可与绞吸挖泥船相抗衡，它们能够实施以前只能由绞吸挖泥船来实施的项目，并且更经济由于安装了艄吹装置和改进的抽舱系统，因此减少了对抛吹作业的需求，而这通常是由绞吸挖泥船来做的一项工作图图

4、Vasco daGama”号上的深水疏浚设备目前看来似乎超大型耙吸挖泥船的快速发展已经结束，疏浚承包商们重新又把目光放在了自航绞吸挖泥船上一个原因是大型自航绞吸挖泥船队的平均船龄已达20年这意味着它们要么需要全面的升级，要么需要更新换代另一个原因是工程的类型不断变化，必须寻找新的市场与自航耙吸挖泥船的发展相对应，这艘新的绞吸挖泥船可以称作超大型绞吸挖泥船如果上述两个法则还适用的话，则这不可能是超大型自航绞吸挖泥船开发中的最后一艘我们依然可以对波浪条件下作业的效率和适应性加以改进

3.市场观点新建大型疏浚船舶需要大量的投资，这只能指望该船能够承揽足够的工程以偿还该笔投资还需明确的是建造和使用一艘自航绞吸挖泥船所增加的费用会在施工和操作优势方面得到足够的投资回报为正确看待这笔投资，下面从市场角度加以分析

3.5绞吸挖泥船的使用年限一艘自航绞吸挖泥船的技术和经济使用年限很长许多已经建造的绞吸挖泥船，甚至已经使用了20年，今天依然在服役一个原因是其平均利用率较低，有足够的维修时间尽管在现有的结构中已经采用了现代化的设备、材料和自动化系统，但疏浚设备的基本设计和方案依然非常坚固，并且其价值已经得到了证明它们并没有太大的改变，而且可以对现有的船舶在功率和自动化方面进行必要的升级与耙吸挖泥船相比，绞吸挖泥船的静荷载相当低切削岩石、振动和冲击的动荷载对直接接触的构件如绞刀齿和绞刀本身具有很大的影响它们都能方便地加以更换这些船舶的上部结构如船体、绞刀桥架等被设计和建造得非常坚固，能够承受较大的恒载和振动它们不需要象耙吸挖泥船那样进行装舱和卸载的循环作业这类荷载对耙吸挖泥船船体的影响要比较大的恒载对绞吸挖泥船的影响大得多

3.6绞吸挖泥船适用的工程适用于自航绞吸挖泥船这类船舶的土壤是硬质土和粘性土，包括坚硬的或胶结砂、各种粘土、软岩石或甚至坚硬岩石一艘超大型自航绞吸挖泥船适用的典型工程类型与耙吸挖泥船适用的类型不同在大多数情况下，这类船舶用于遍布世界各地的相对较小的工程，诸如管线的近岸段、入海排污管、港口建设和海上工业的各种特殊工程未来可以预见的一些长期工程有巴拿马运河或其它运河的拓宽和长距离管路的敷设

3.7自航绞吸挖泥船一艘自航绞吸挖泥船的选择对该船的建造和使用都有重要的影响缺点是由于海上航行船舶的一些特殊要求诸如船体、推进系统和其它额外设备的安装，会对平面布置和设计造成一些限制操作方面需要配备合格的驾驶船员，成本较高当然对那些工期短的工程来说，一艘自航绞吸挖泥船的优点十分明显，它可以完全独立地工作，可以到遥远的地方去调遣和调离的时间和费用都有限用驳船运输非自航绞吸挖泥船的费用非常昂贵，因为受时间损失和保险因素的影响除此之外，仅仅是大型绞吸挖泥船的尺度就使它很难用半潜重件专用船或平底船运输另外，拖带中的风险也相当大，并且不能随意忽略这些风险，因为这些大型绞吸挖泥船的建造成本很高这就意味着大型绞吸挖泥船能够自航几乎是必需的有些承包商更喜欢非自航绞吸挖泥船，如阿联酋国家疏浚公司（NMDC）和苏伊士运河管理局主要的原因是他们的区域市场不需要太多的运输JMashhour”号在苏伊士运河施工而“A1Sadr”号在波斯湾作业为了在世界各地的不同工程中使用这些船舶，大多数自航绞吸挖泥船的平面布置都经过专门设计，可以进行多种配置，例如，可以在深度为35nl时挖掘粘土和装驳而在深度为10m时使用10km长的排泥管线挖掘岩石这要求绞吸挖泥船具有多用途、能够快速改变以适应新要求、能够绞吸大量的粘性土和硬土作为一台独立的设备，它们通常配备抛锚杆用于起锚和抛锚、装驳设备、绞刀头平台、绞刀头起吊设备、维修场地和工具、易于改变的泥泵配置、定位桩台车和卧到装置以及一台大型移动式甲板吊车图

5.“马可波罗”号正在装驳

3.4辅助设备尽管大型绞吸挖泥船可以自航，但为了达到最佳施工效果还需要有一系列辅助设备这需要一笔投资，这笔投资加上必需的备件和工具几乎达到了和挖泥船本身费用相同的数量级“J.F.J.DE NUL”号的全套辅助设备包括-绞刀头包括相关的绞刀齿和齿座在DE NUL”号交付时，会有12个新的绞刀头-多用途工作船这是一艘专用的自航工作船，用来起锚和铺设浮管、为挖泥船运输备件、绞刀头和其它必需品该船长28nb型宽

12.3m,装机功率为1400kW有一台2600kNm的甲板吊，最大起重能力为225t带有一个容量超过400nl3的舱室，也可以用作加油驳-浮管直径1000mm,带球形接头，工作压力38baro-重力锚重170to-辅助浮箱由浮箱和其它浮式设备所组成，用于锚定水上排泥管、铺设水下排泥管、敷设锚缆等-陆上车间装备齐全的车间，装备有起重机、绞刀操作器、焊接工具组和疏浚非常坚硬土时维护和修理绞刀头必需的所有其它设备装驳系统要求有护舷系统,使大型驳船即使在恶劣的天气条件下也能靠泊和驶离绞吸挖泥船J.F.J.DENUL”号的护舷系统重量超过220t绞吸挖泥船还需要配备大型驳船，用于运输和处置疏浚土除了Jan DeNul公司船队现有的船体对开泥驳，现已订购了4艘新的3700m3驳船（型号SB313）以配合DE NUL”号施工表L船体对开泥驳Geelvinck Mage11ano NinaSB313舱容量（m3）1800200034003700船长（m）

808089.6592载重量ton2700360050006200船舶数量

33243.5绞吸挖泥船的性能很难对绞吸挖泥船的性能加以预测和比较因为涉及的参数较多每一个工程都有其特殊的环境，存在特定的困难，若要真正进行比较，就需要让两艘绞吸挖泥船并排工作一种比较简便的比较方法就是观察功率和泥泵的特性这些可以反映出船舶的性能，但不能反映出对环境因素诸如土壤、岩石和天气条件的反作用在实践中，“达芬奇”号的一些极限性在其使用年限中已经被扩展许多艰巨的工程已经被完成，未来还会有更多无论工程如何要求，“达芬奇”号总是不太适合这些工程要在这些工程中施工需要有一艘性能超越“达芬奇”号的绞吸挖泥船被突破的极限包括绞刀功率、边锚绞车功率、绞刀桥架的重量和泥泵的功率下面一章与其它大型绞吸挖泥船进行比较提高效率是超越“达芬奇”号的另一种方法这通过加长定位桩台车的行程和滑槽的重量来实现完全依靠尺度和重量就能提高该船在涌浪和风浪中的性能，因为通过它们就可以缩短由于波浪条件所造成的停工时间

4.6竞争所有已经拥有自航绞吸挖泥船的疏浚公司都会预测竞争的到来这艘采用最先进的技术、结合20年使用经验并运用规模经济学加以设计的新建船舶，使得DE NUL”号具有优势预计它会以其35m的疏浚深度、海上的适航能力和绞刀的功率创造自己的市场份额如果其它的主要承包商们接受这一挑战，我们不会感到惊讶因为现有的绞吸挖泥船都已经相当老了，船龄都在20年左右，为保持竞争力和处于良好状态，都已经进行了改造或需要进行大的改造图

6.“达芬奇”号

5.NUL”号的特征对“J.F.J.DE NUL”号加以说明的最佳方法就是把它的特征与它之前的产品和一些竞争对手进行比较

5.1设计原理“J.F.J.DE NUL”号的设计是在“马可波罗”号和“达芬奇”号的基础上适应新要求的进一步发展对那些运转良好的组成部分和系统已经按照现代的标准加以设计这些船舶在20多年的使用中所积累的实践经验在研制和确定该船技术规格的过程中起到了重要的作用“马可波罗”号和“达芬奇”号是按照能够独立地在世界各地承接各种类型的工程进行布置和设计的“J.F.J.DE NUL”号保留了这一理念，并增加了两个标准-性能超越现有的任何绞吸挖泥船，并扩展绞吸挖泥船的能力极限；-提高在海洋条件下的作业效率和适应性为了满足第一个标准，增大了绞刀和泥泵的功率通过提高船舶的尺度和重量来改善对波浪和涌浪的反作用，例如绞刀桥架的重量增加到1550to其它措施包括在绞刀桥架的提升钢缆和定位桩的提升钢缆上采用波浪补偿器同时，还通过模拟和计算以改进设计并确保建造质量优异，特别重视细部设计，从而提高了该船的性能非自航绞吸挖泥船船体和各系统的设计相对比较容易，不必都要满足海上航行船舶的规范而自航绞吸挖泥船必须是正式的海上航行船舶，必须符合相应的规范和规定并能经受住任何严峻的海况其设计是最优疏浚设施与造船要求折衷的产物该船按照Bureau Veritas船级社下列船级标准建造I船体？MACH挖泥船无限制航行AUT-UMS

4.2主要特征在表2中列出了几艘自航绞吸挖泥船和两艘非自航绞吸挖泥船的主要特征值所有数值尽可能采用原始的竣工技术规格以反映功率的演变最新的技术规格数据可能与此不同，因为这些挖泥船经过长期使用后大多数都进行了更新改造从“Aquarius”号到“J.F.J.DE NUL”号，功率的发展十分清晰这些主耍的特征值表明随着“J.F.J.DE NUL”号的诞生绞吸挖泥船开始进入新一代6000kW的绞刀功率比以往增加了约30%o15800kW的泥泵功率比Mashhour号增加了20%,最大的输送压力达38巴边锚绞车的标称拉力为1400kN,最大拉力为1850kN,提高了约20%排泥管的直径增大到lOOOi™为固定该船，采用了230t的定位桩和20t的边锚定位桩台车的行程增加到9m o表2船名J.F.J.DENUL号达？芬奇号URSA号（前BILBERG I号）马可波罗号DCI AQUARIUS号AL SADR号MASHHOUR号船东JAN DENUL集团JAN DENUL集团BOSKALIS JANDENUL集团DI（从DCI租船）NMDC苏伊士运河管理局造船编号IHCC01234IHC C011750K Nr.775IHC C01127De MerwedeI11C02329IHC C01210建造年代2003198619861979197719991996类型自航自航自航自航自航非自航非自航总长m

140.

7127.

1115.

83116107117.

5140.3浮箱总长m

123.

49110104.

199.

584.

6697.

3113.4型宽m

27.

822.

4020191920.

322.4型深m

8.

88.

157.

87.

67.

667.2吃水m

6.

515.

135.

54.

864.

854.

54.95总装机功率kW27190202301587114772125122020022669疏浚深度m

6.5-

34.756-

305.8/2530252735吸泥管直径mm10009009509008509001000排泥管直径mm1000900900900850850900绞刀功率kW6000440039602940199022002400（最大3000）绞刀直径（最大）mm3600360036402940278034703640绞刀直径（平均）mm3000286026202617250228002900绞刀转数rpm31313831403024绞刀扭距kN15711132796725475700955绞刀桥架重量t15501035125580060011001150潜水泵功率kW3800273522002280176522002400船内泵功率kW2X60002X44852X37002X33102X28002X42002X5400泥泵总功率kW15800117059600890073651060013200艄边锚绞车功率kW57548549029529540035021-40艄边锚绞车速度m/min

21.

6201817.5-252523kN140012101350900900850800脑边锚绞车拉力定位桩直径m

2.

2021.

81.

81.

81.82定位桩重量t230130125928088160推进力kW2X38002X273574002X22802X870非自航非自航航速kn

11.

510.

913.

510.

611.5舱室一

604130452430734.3疏浚特征对各绞吸挖泥船的性能进行比较是一个困难的问题，因为涉及许多参数在前面的章节中,对一些基本情况进行了比较本节根据MTI荷兰的DAS集团进行的计算，依据可用的泥泵和绞刀的特征值进行了简单的比较一艘绞吸挖泥船的产量受到可用泥泵功率和绞刀产量的限制关于一艘绞吸挖泥船绞刀功率、泥泵功率和其它参数之间关系的分析，建议参阅“绞吸挖泥船的功能要求”一文（详见《港口与疏浚》第147期）在图7中，对一些绞吸挖泥船的泥泵性能进行了比较本图是按中细沙计算的图中，虚线表示切削极限计算依据原始设计技术规格书考虑到功率的数值和绞刀的重量，预测“J.F.J.DENUL”号的绞刀产量极限值会较高从这些数字可以预测绞吸挖泥船的性能和能力会创造新的极限值当然这还有待于在实践中加以证明图

7、疏浚特征

5.设计和制造中的创新前面一章中简单明了的数据说明了功率和重量的增加要做到这一点，并非现有各系统简单外推的结果，而需要所有相关人员的努力和创造力本章将对这些努力做一介绍

5.1简介“J.F.J.DENUL”号在下列这些方面与众不同

1.各方面的功能都是最强大；

2.效率最高；

3.最重；

4.自1986年以来是同类中的第一艘；

5.创造了一种新级别的船舶该项目采用的方法是综合IHC各种现有的知识并与Jan deNul和各子系统供应商密切合作对以下各方面给予特别的重视计算应力、扭距和其它振动、噪音、模拟、流体力学、有限元法（FEM）、计算流体动力学（CFD）系统集成自动化、全部以柴油发动机发电、动力管理环境环境噪音、避免水污染船员住舱、噪音、振动、气候控制实际建造高标准、焊接、检查图

8.DENUL”号下水

6.2计算和模拟为了对安装在船上的几乎所有系统和结构的设计进行检验并加以改进，广泛应用了计算机辅助计算和模拟对所有重要的和重负荷区域都运用有限元法（FEM）进行了计算对静载和动载都进行了模拟大型构件如整个绞刀桥架和定位桩台车计算结果对这些大型构件的细部结构在应力和疲劳方面的优化提供了资料其它详细计算的例子有绞刀桥架的耳轴、卧倒轴和锁定销、船体、双层底、定位桩、应急备用定位桩提升系统、船舶舷侧尤其是驳船系泊时的撞击作用，7；人汽寺寺O进行动载计算是为了了解振动对结构的影响并限制疲劳的破坏作用基于这些计算结果已经对各个结构及其设计详图进行了改进对该船上的各个驱动装置都进行了扭转计算不仅对各个通常的系统如推进驱动轴和绞刀驱动轴进行了计算，还检验了振动对整个结构的影响其它计算还包括振动计算，以降低对人和机器的振动水平，对噪音也进行了计算，以降低住舱内的噪音水平和环境噪音水平MTI荷兰公司专门为客户进行了动态模拟例如动态绞刀作业模拟该模拟的结果被用作扭转、疲劳和应力计算的输入数据还对定位桩在受限制的自由下落状态下的动态过程进行了模拟这是一个复杂的系统，即定位桩悬挂在其提升钢索上下落通过该提升钢索可以利用提升绞车上的制动器控制自由下落定位桩撞击地面后会使钢索形成一定的松弛量，这需要由波浪补偿器的液压缸收起专门进行的一项多参数模拟使人们可以深入了解定位桩的动态过程根据模拟结果改进了控制系统如前所述，船体的形状是疏浚要求和造船学之间的折衷产物为在狭窄的航道内开挖边坡要求船体较短，要具有流畅的线型以便将水流导向螺旋桨，同时还应有足够的浮力来补偿绞刀桥架的重量为了对该自航绞吸挖泥船的船体形状和推进器的布置进行优化，荷兰造船研究所（MARIN）进行了广泛的计算流体动力学（CFD）计算，随后流体力学最终设计的有效性通过模型试验得到了证明。