吸耙式挖泥船

第章耙式泥圖2-1耙吸式挖泥船示意圖2.1耙吸式挖泥船概述一、特征耙吸式挖泥船是自航式的深?；騼?nèi)陸船，如圖示。耙吸式挖泥船通常配備有泥艙和挖泥設備，可以自行裝艙和卸載。按照設計標準，耙吸式挖泥船裝備有：

帶有吸嘴的耙吸管，即耙頭，挖泥時用于耙吸海床；泥泵，用于耙吸被耙頭耙松了的土壤；泥艙，可堆存耙吸的泥水混合物；溢流系統(tǒng)，用于排出泥艙裝艙過程中多余積水；位于泥艙內(nèi)的底門，用于卸載泥水混合物；位于甲板上的支架，用于起吊耙吸管；波浪補償器，用來補償耙頭與海床接觸時耙頭與船體垂直方向的相對運動。二、應用域耙吸式挖泥船的應用廣泛，在疏浚業(yè)被美名為“孺子牛”。耙吸式挖泥船工作過程中不需要拋錨定位，因而不會給其它船舶的航行造成障礙。早期耙吸式挖泥船主要用于加深和維護航道。如今的耙吸式挖泥船還可用于圍海造田。例如，一項在遠東的疏浚工程就是先使用耙吸式挖泥船將受污染的土壤挖掘去除，然后完全填埋，并平鋪一層砂礫。與其它疏浚設備相比，在實際施工中，若填埋沙坑的不良土壤區(qū)域太大而不能直接排放及提供管道線路排泥時應優(yōu)先考慮使用耙吸式挖泥船。耙吸式挖泥船的主要優(yōu)點：

船體不在固定位置上工作，故沒有拋錨用繩纜，而可以自由移動，這對于海港區(qū)域的疏浚是非常重要的；

耙吸式挖泥船非常適合遠海疏浚作業(yè)。

可被耙吸的物質(zhì)主要是淤泥和沙子，黏土有時也可被耙吸上來，但易造成耙頭和柵欄（置于耙頭內(nèi)后部）的堵塞。用耙吸式挖泥船來挖掘巖石在大部分情況下是不經(jīng)濟的，耙頭要求非常沉重，而且產(chǎn)量一般很低。三、歷史1895年法國為維護港而制造出耙吸式挖泥船這挖泥船裝有兩套耙吸管系統(tǒng)由孔的管狀物與船體底部相連。挖掘的物料如淤泥可通過船體底部的洞被離心式蒸汽泵經(jīng)管道吸入至船艙。圖2-21859法國的耙吸式挖泥船帶有泥艙和耙吸管系統(tǒng)的自航式挖泥船--耙吸式挖泥船起源于stabsuctionhopper是荷蘭疏浚工業(yè)重要發(fā)明之一。其挖掘方法同靜止的耙吸式挖泥船，并依靠錨及纜繩維持工作時的靜止。最初，在挖掘Waterweg河時，利用泥艙里的管道輸送，耙吸管放在船體一側(cè)。實踐證明此類挖泥船不適于在有波浪的施工環(huán)境下工作。從錨纜定位的挖泥船到自航式挖泥船前進了很大的一步。起初，耙吸式挖泥船的耙吸管置于船體后部的泥艙內(nèi)，但不久則被移至船體兩側(cè)。耙吸式挖泥船最早主要在美國使用50年代又重回荷蘭，并得到更大發(fā)展。

圖2-3藝術家眼中的耙吸式挖泥船四、工作式圖耙吸管系統(tǒng)

圖波浪補償器耙吸式挖泥船將到達疏浚區(qū)域時航速降至約3節(jié)(±m(xù)/s)，耙吸管系統(tǒng)向外擺出甲板。耙吸管首先放低并接近水平，直到炮耳滑到泥泵吸口位置上。然后，中間支架和耙頭支架降低，使耙吸管管道象直線一樣繞著炮耳旋轉(zhuǎn)。當耙頭到達距海底幾米處時，泥泵開始工作，同時，耙頭下降至海底（可通過波浪補償器的上升看出），然后耙吸工作開始。疏浚方位及疏浚土方量現(xiàn)在都可在電子地圖（計算機屏幕）上顯示，還可顯示出挖泥船的具體位置、航行方向和工作進程。耙吸式挖泥船在工作時，航行速度為（1）。海底的泥沙挖掘并排放至泥艙里，對于不沉淀或難沉淀的土壤，當泥艙里泥水混合物的表面達到溢流閥邊界時，耙吸工作即停止。泥艙的填充量指允許填充最大值（填充率），通常泥泵會持續(xù)工作5分以通過溢流閥排出多余的水要沉淀泥沙挖掘工作就應繼續(xù)，大部分沉淀的泥沙和殘余物通過溢流閥和廢水一同被卸載。如果耙吸式挖泥船安裝的是固定高度溢流閥，那么泥艙裝艙直至達到挖泥標刻（固定的允許吃水）后，耙吸就會停止，這種情況叫做容積固定式溢流系統(tǒng)（CVS），圖、所示；如果泥艙內(nèi)安裝的是可調(diào)

整高度的溢流系統(tǒng)，允許泥艙滿載且船體在標刻線上。這時實際裝艙量超過泥艙允許裝艙線，而當前泥艙中裝艙量的總重量不變。這種系統(tǒng)稱為定噸位式溢流系統(tǒng)（），如圖所示。圖2-6容積固定式泥艙圖2-7容積固定式溢流系統(tǒng)圖2-8定噸位式溢流系統(tǒng)當以下情況發(fā)生時，耙吸工作將會停止：

泥艙滿載，溢流閥停止工作；吃水達到最大允許值，溢流不能再作進一步有用調(diào)整；達到了經(jīng)濟填充率。耙吸結(jié)束后泥泵需繼續(xù)工作，以減少在提升耙吸管過程中耙吸管中殘留的泥沙和碎石給絞盤帶來額外負荷。耙吸管被拉起后泥泵停止工作。當耙頭露出水面時，提高船體航行速度并快速航行到指定卸泥區(qū)域。卸泥區(qū)域：

位于海底，形狀簡單，用于存儲挖掘的土壤。若存儲能力足夠大，就不需考慮其堆放方式?？蛻敉ǔH要求獲得一份排泥計劃以高效堆放。使用底門或閥的排泥方式要求船體有足夠的吃水；

儲存受污染的淤泥時如（鹿特丹港口需用對岸排泥系統(tǒng)排放泥水混合物；

是需要被填埋的區(qū)域；是需要被遮蓋的油管和氣管；要有專門堆放被污染土壤的區(qū)域。圖2-9由泥桿控制的底門若卸泥區(qū)域是泥坑，可通過打開泥艙底門、閥或閂銷卸泥。當幾乎靜止的挖泥船在某一特殊位置卸泥時，通常情況下采用的是這些卸泥方式。卸泥時，使用泥泵輸送并向泥艙內(nèi)噴水，利用水的侵蝕作用加速卸泥過程。若耙吸式挖泥船安裝有水泵并與泥艙內(nèi)水激器相連，常使用這種方法。水激器能液化泥艙內(nèi)裝艙的混合物，從而能提高卸泥能力。水激器可用于液化或侵蝕裝艙物有利于岸拋。對岸連接。目前，甲板與岸上管道的連接設備主要置于船艏。船體與岸之間連接用的管道由橡膠制成。船體通過操作船艉螺旋槳和船艏推進器使船體保持原位不動。通過與岸上管道的“固定”連接，停泊平底駁船。當卸泥或拋泥完成后，挖泥船將返回挖泥點開始新一輪的工作。一般情況下，船是空載并沒有壓艙物狀態(tài)下返回挖泥區(qū)。此時，泥艙里僅有剩余的水和遺留在泥艙中的泥水混合物。圖岸拋接岸閥

圖2-11楊德努公司使用浮管對岸連接的耙吸式挖泥船2.2計一、生產(chǎn)在訂購一臺新的耙吸式挖泥船前一般應做前期的市場調(diào)研，即必須明確新耙吸式挖泥船的生產(chǎn)量。生產(chǎn)量通常以立方米周或立方米/來表示。若已知耙吸式挖泥船預期的平均施工周期和疏浚的土壤類型，其生產(chǎn)量可用以下的指標來表示：

有效固定負載能力，即有效載荷，用MN表示；最大泥艙容積，用示。如果挖泥船的用途單一（如港口維護），所需生產(chǎn)量通常是已知的，就可求出所需挖泥船的數(shù)量。對于國際疏浚承包商來說，平均施工周期和所需生產(chǎn)量是未知的，此情況則不同前例且更復雜。事實上這些承包商只有一個要求：疏浚成本比其它競爭者要更低。這是耙吸式挖泥船越大越便宜越好的發(fā)展趨勢的原因。圖2-12有效載荷-船體吃水關系曲線建造大型挖泥船唯一的不利因素是船體吃水問題。當吃水深度增加時，船的可用性就會減小。承包商可根據(jù)所需挖泥深度確定的預期工作量來決定在某一吃水值時船的有效生產(chǎn)量。但現(xiàn)在的市場預期值將會在5年內(nèi)過期。管理者只能先選擇挖泥船的生產(chǎn)量，然后再判斷選擇是否正確。

3333圖2-13兩種不同尺度的耙吸式挖泥船：Fairway號23.347)和號(700m

)設計通常需要挖泥船建造商和客戶間的合作，以某艘成功設計的挖泥船為基礎并等比例放大。當放大時必須遵守相似原則。目前，耙吸式挖泥船可分成五個等級：負重能力小泥艙中等泥艙大泥艙巨大泥艙超大泥艙

±50MN到噸)50-100MN（5000-10000噸）100-150MN噸150-250MN噸）>250MN（25000噸以上）二、主尺設計新制造的耙吸式挖泥船生產(chǎn)量選定后，就可確定泥艙容積。耙吸式挖泥船也如同其它船舶，其主尺度決定于有效載荷、吃水要求和速度。很顯然，這些與尺度與待建挖泥船間有直接的必然聯(lián)系。大的泥艙容積和小的吃水深度必然會增加船體的長度，帶來的缺陷是：影響挖泥船達到規(guī)定速度。耙吸式挖泥船需要滿足一定的，B/H，B/T值。長度，B=度，H=度，吃水量）較大的B/T：1.2.

圖2-14不同年份建造的的主尺度關系船體原始穩(wěn)定度增大；降低船體的抗沖擊能力。細長船體L/B較大，優(yōu)點是：1.

結(jié)構(gòu)更簡單（價格更便宜），因為具有相同橫截面的區(qū)域較長；

相對小的阻力，因此當驅(qū)動功率相同時能有更高的速度。另一方面，L/B較小時，船體具有更好的穩(wěn)定性，故所需建造材料也較少，且更便宜?？傊擝/H較小L/B值較大時，能降低制造成本，而對吃水的要求（較T則會增加制造成本，則必須有更大的工作能力。當然需考慮方型系數(shù)

圖2-15方型系數(shù)的定義。在排水量相同條件下越低，船體越長。對于耙吸式挖泥船，C取值在到之間。=排水量（m）B=船體主體寬度（）L船體垂直線間的長度（m）T=吃水（）同時，要求的最大挖掘深度對船體的長度也有影響，當然，在甲板上必須有足夠的空間來放置長的耙吸管。判斷耙吸式挖泥船是否有好的市場的方法就是和競爭者比較挖泥船的比噸位值。比噸位可定義為未卸載載荷和有效載荷間的比值。比噸位直接影響成本，有效載荷影響利潤。圖2-16排水量與船重三、負載耙吸式挖泥船周期運沙量決定于其有用負載能力或有效載荷（MN）和最大泥容積m

）。這非常重要。有效載荷是耙吸式挖泥船在最大允許吃水條件下能裝艙的需付費的載荷。有效載荷易被造成誤解。根據(jù)定義，有效載荷是挖泥船滿載時的重量減去船體空載時的重量。見下表：荷蘭術語

英術解釋語

船自船上建筑物重量和一些必要設備的重重

量。如：錨、鏈條、繩纜，急救設備，1

船員裝備和船艙里貨物，滑輪，動力機艙和操作艙的重量

附重甲板上所有系統(tǒng)里的液體重量，包括泥2

量

泵入口處和船體外側(cè)、底部及甲板的水重，例如底部泥門下和其周圍的水重。1+23

leegToelading

船重量載重量

船員及其必需品、消耗品、備件、水和貨物的重量1+2+341+2+3+4

vanhet“geladen”schiplading

滿時船重有載有效負載的重量荷船總重圖圖給出了有耙吸式挖泥船的輕載”及“重載的信息。圖2-17耙吸式挖泥船的“輕載及“重載”排水量的關系圖2-18輕載及重載間的函數(shù)關系有效載荷常隨時間變化，一般減小。原因是當耙吸式挖泥船航行一段時間后，增加的載荷導致船重增加。本應存放在岸的備件留在甲板上也增加了船重。實際中，只有一種方法能使有效載荷保持不變：

清洗泥艙，減少剩余載荷；

測出在吃水線時挖泥船的排水量，通過測量值即可計算出船體重量；通過測試泥艙內(nèi)水的體積和比重算出泥艙內(nèi)水的重量；在上述第項測量的船體重量里減去泥艙里水的重量，即為挖泥船的載重；有效載荷就是在允許吃水的情況下泥船的最大載重減去船體重排水量*密度即為有效載荷，以MN。很顯然，有效載荷并不一定是不變的，它隨著消耗品重量的變化而變化，如燃料，潤滑劑，飲用水等。另外，載荷由固定載重決定，對于淤泥類的松軟土壤，最大泥艙容積可等于載重容積。四、泥艙密度如上所述，耙吸式挖泥船的生產(chǎn)能力可用以下數(shù)值衡量：

有效載荷最大泥艙容積是測量平均密度的方法也是在耙吸式挖泥船的經(jīng)濟使用壽命期內(nèi)疏浚承包商期望獲得的挖掘密度。這也明確了耙吸式挖泥船的設計目的。如，維護沙土型土壤的航道時，耙吸并輸送進泥艙的沙土平均密度約為1900kg/m。但泥艙不可能被填充至100%，至多90%，則最大泥艙密度是kg/m。對于沙礫型土壤，泥艙密度2000*0.9=1800kg/m；對于淤泥型土壤，泥艙密度為。圖給出國際疏浚承包商要求的泥艙密度與耙吸式挖泥船建造時間的關系，很顯然其值都穩(wěn)定在1400kg/m

左右。圖2-19泥艙密度與建造時間的關系五、主要設備挖泥裝置的設計需綜合考慮以下裝置的主尺度和功率要求：

耙吸管數(shù)量泥泵功率[m3/s]耙吸管和輸泥管直徑[泥泵類型泥泵驅(qū)動及功率[W]

耙頭形狀和尺寸泥艙形狀用于水激器的水泵功率[W]卸泥系統(tǒng)1．耙吸管數(shù)量耙吸式挖泥船通常配備兩套耙吸管系統(tǒng)。對于中小型耙吸式挖泥船，配一套耙吸管系統(tǒng)更便宜。配兩套耙吸管系統(tǒng)時總工作效率較高，因為當其中一套耙吸管系統(tǒng)損壞時，另一套還可繼續(xù)工作。也有大型耙吸式挖泥船配備一套耙吸管系統(tǒng)的例子泥艙容積為m3的ANTIGOON號吸式挖泥船和ACZ公司生產(chǎn)的泥艙容積為18,000的VOLVOXTERRA號耙吸式挖泥船圖原則上主要應從經(jīng)濟方面考慮；但從技術過程方面考慮就存在一些問題。例如：同樣寬度的耙頭，一個會和兩個有一樣的工作效率嗎？圖裝備一套耙吸管系統(tǒng)Volvox（左）和HAM吸式挖泥船（右）2．泥泵功率可由以下幾個標準來選擇泥泵功率：1.對于某指定疏浚土壤類型，要求一定的裝艙時間（例如對于尺寸為200-300mm的泥沙裝艙所需時間為小時）。用時間表示裝艙的函數(shù)是：L載荷Q=流速=沙礫運輸濃r=沙礫密度k

[N[m3/s][-][kg/m3]溢流損失[-]對于1小時的裝艙，流速為2.對于某指定土壤裝艙速率最好以m3/s或N/s為單位若沒有溢流損失裝艙速率應與流速成正例但隨著流速的增加溢流損失增加裝艙速率是否越來越偏離線性關系就可清楚地從圖2-212-22看出。

圖泥泵功率與裝艙速率的關系曲線（d50=0.15）圖2-22泥泵功率與裝艙速率的關系曲線（mm）隨著耙吸產(chǎn)量（裝艙速率）的增加，必須考慮使用相對更高功率的泥泵和水泵、更大直徑耙吸管和更大尺寸耙頭等。備注：在圖2-22中，裝艙速率曲線的臺階”表示：在一個疏浚工作周期中，當已獲得最優(yōu)產(chǎn)量時，其高密度、高速度裝艙在溢流后將不再影響產(chǎn)量。當疏浚土壤類型和循環(huán)周期所需時間已知時即可選擇使工作周期中獲得最大產(chǎn)量的流速工作周期產(chǎn)量可被定義為裝艙量和循環(huán)時間的比值，即若

沒

有

溢

流

損

失，

則

公

式

可

寫

成

:這是一個單調(diào)遞增函數(shù)，但溢流損失決定了獲得最大周期產(chǎn)量最優(yōu)流速。

圖泥泵功率與周期產(chǎn)量的關系曲線（d50=0.15）泥泵功率也可以現(xiàn)有的能正常工作的耙吸式挖泥船泥泵為標準按比例選擇據(jù)是弗勞Froude）準則。根據(jù)以上標準就可選擇流速和泥艙密度了。3．耙吸管直徑在舊式耙吸式挖泥船上常可看見直徑相當大的耙吸管。過去，耙吸管直徑主要是為了減少在耙吸過程中的壓力損失而最大限度的利用水下泵產(chǎn)生的負壓耙吸土壤。假定耙吸的泥水混合物沿直徑均勻分布。這種情況下，耙吸過程中獲得最優(yōu)耙吸產(chǎn)量時的耙吸速率即可用真空公式計算出來。4．輸泥管直徑由于公式中傾斜管中流體輸送時的臨界速度系數(shù)可以不計以輸泥管的直徑應比耙吸管直徑大。但根據(jù)因數(shù)F，出于經(jīng)濟成本考慮，選擇輸泥管直徑一般要小50-100mm特別是耙吸管鑄造彎頭和各種閥也是影響因素上的輸泥管直徑大致上會選得比耙吸管小若泥水混合物濃度相當高則泥艙被清空時允許流速較低以保證卸泥時間和耙吸時間相等。圖水下泵泥泵

以主尺度和疏浚設備裝置為準在不同載荷情況下可選擇適當?shù)哪啾脡毫σ驗槿~輪的直徑是可估算的（最小為2*入口直徑～耙吸管直徑），在所需壓力值和圓周速度之間還存在一定的聯(lián)系，同時，旋轉(zhuǎn)的角速度n基本固定不變。尺寸的增大特別是深度的增加會不會在疏浚過程中帶來大范圍流速的變化。大范圍流速變化會在管道中產(chǎn)生水擊作用。如果存在這種風險，就有必要使用可變功率的泥泵。泥泵的選擇還需考慮以下更多因素：

3、4或5葉片的葉輪，取決于葉片間的最小所需空間；單壁或雙壁泵（考慮磨損時）；艙內(nèi)泵、水下泵或兩者兼而有之；如果要求大的耙吸深度，就需要考慮水下泵裝置的經(jīng)濟性。經(jīng)濟點與在工作條件下艙內(nèi)泵在水下的深度直接相關，即與船的吃水相關。這個值對于每艘挖泥船來說都是不一樣的。在岸拋時需要多加留意泥泵裝置。岸拋時越來越習慣使泥泵滿負荷工作。這就意味著岸拋時壓力泵最大旋轉(zhuǎn)角速度和耙吸時最大旋轉(zhuǎn)角速度明顯不同。因此，岸拋工作的泥泵達最大效率點時流速與耙吸時相比要大很多。這種變化在輸送流速小于吸入流速時會更大。我們應該注意在遠離最大效率點工作時泵會磨損得更快。對在不同情形下的泵的最大效率點的仔細研究是有必要的，這樣才可以獲得更理想的裝置。當然泵所需功率現(xiàn)在也是可以計算出來的。在岸拋作業(yè)時泥泵最大有效功率是由推進力疊加計算得到的。

圖耙吸管上的水下泵

圖裝有兩個泥泵的泵室6泥泵驅(qū)動首先我們應該問：對泥泵的轉(zhuǎn)數(shù)控制是否必要？如果是，那么連續(xù)可調(diào)的控制或通過變速箱得到的步進控制是否足夠？需考慮以下因素：

抽清水和泥漿時流速變化的需求范圍。如果沒有氣穴現(xiàn)象發(fā)生，這個范圍會隨著耙吸深度的增加而增大。限定這個變化對于減少水錘作用的風險來說是必要的。這種情況下，常量的轉(zhuǎn)數(shù)或步進控制是不足夠的。

如果需要控制流速為常量。為減少）到的流速變化范圍，以獲得更平衡的泥艙裝艙或減少燃料的使用，控制流速常量是有用的。因流速受轉(zhuǎn)速變化的限制，電驅(qū)動是有必要的。但通過改變旋轉(zhuǎn)次數(shù)獲得常量流速控制是不適合減少水錘作用的（速度太慢）；

如果船上裝有艏吹裝置，這種情況下，艏吹卸泥時，推進功率會被全部或部分使用。要更好地利用這些額外功率，轉(zhuǎn)數(shù)就需比耙吸時要高。

根據(jù)這些需要，泥泵可通過步進的齒輪由主引擎直接驅(qū)動，或通過發(fā)電機由電動機直接驅(qū)動。當然也有幾種中立的解決方法，將在“主要安裝”分講述。7．耙頭選擇和設計耙頭，知道將要挖掘的土壤類型是非常重要的。土壤的類型決定了挖掘過程是水力式還是機械式的。水力式耙頭尺寸通常與耙吸管直徑成線性關系。對于黏性土壤（黏土，軟礁石），要求用機械式挖掘，可由裝有齒或刀片的耙頭完成（圖）耙頭寬度取決于與挖掘土壤有關的有效切割力。以考慮挖掘土壤的流動因素選擇耙頭長度。圖2-27帶有耙齒的耙頭圖2-28帶有水激器的耙頭8．水泵既可用于疏松耙頭內(nèi)的土壤，也助于卸泥壓力水的需求性很大程度上取決于船主的意見。水泵的流速是泥泵流速的20%～，泵壓力通常為～。一般水泵對轉(zhuǎn)數(shù)的控制沒有要求。9．泥艙如前所述，船舶建造是根據(jù)一定L/BB/T和的比值，耙吸式挖泥船也如此。如果泥艙被建成長度大一倍，高度小一倍，那么其移動比（影響卸載率）受因數(shù)影響的增加量比受因數(shù)影響的減少量要多（s是泥艙面積）。需非常謹慎地選擇泥艙的移動比。根據(jù)溢流損失的原理可以得到長而窄的泥艙適于泥沙沉降，但可惜的是這樣長而窄的泥艙深度有限，且較昂貴。因此，應折中考慮價格和功能因素。同樣當泥艙主尺度被放大，那么需注意其溢流也將隨之增大。畢竟對于所有的無論何種尺寸的耙吸式挖泥船常要求的是裝艙時間，如對于d為250mm泥沙所需裝艙時間必須為1小時。這表明流速與泥艙容積是有一定比例關系的。因此

LL表面載荷

和紊流參數(shù)

在論（見I摘）中都與h成比例，而不是

。這表明大的耙吸式挖泥船的溢流損失將會高于小的耙吸式挖泥船，即使泥艙是相似的。增大的溢流損失值仍可被接受，因為即使溢流損失增大，每工作周期的產(chǎn)量仍較高。有時裝艙的泥沙水平面需比海平面要高，設計要求應與泥艙形狀直接相關。這樣的要求在吃水限制時實際裝艙達不到疏浚標準刻度時是非常重要的。在這種情況下海面高于泥艙的負載線水不能溢出，此時泥艙的裝艙就不經(jīng)濟。對于現(xiàn)代船舶，50-60%最大裝艙量可滿足此要。六、裝艙系統(tǒng)裝艙系統(tǒng)的目標是能夠盡可能地平靜地將耙吸的泥水混合物排放到泥艙中。有三種不同的系統(tǒng)：

擴散型裝艙系統(tǒng)（圖2-29中央型裝艙系統(tǒng)（圖2-30深度型裝艙系統(tǒng)（圖2-31三個系統(tǒng)各有千秋：在擴散型裝艙系統(tǒng)中敞開的擴散器安置在輸泥管的末端，卸泥時溢流最大。這種系統(tǒng)在橫向上分配較均勻。敞開式擴散器的缺點是排泥時會帶入大量空氣，阻礙沉淀。因此中央型裝艙系統(tǒng)常被使用，并在溢流水位下卸泥。另一個優(yōu)點是此系統(tǒng)的維護非常方便。使用中央型裝艙系統(tǒng)，混合物通過泥艙中部的擴散空間排泥，混合物流到泥艙兩邊，這時選用可調(diào)式溢流系統(tǒng)較好。如果混合物的流動仍然是二維的，那么理論上泥艙裝艙能力保持相等。由于混合物向兩邊流動，流體紊流程度將會減少。在泥艙兩邊安裝溢流系統(tǒng)還有一個好處就是在任何時候都可保持船的平衡性。圖2-29擴散型裝艙系統(tǒng)使用深度型裝艙系統(tǒng)，無論是否安裝有垂直的擴散器，泥水混合物都被排放在泥艙深處。這種系統(tǒng)的優(yōu)點就是由于排放的混合物與已沉淀的土壤接觸產(chǎn)生液化現(xiàn)象，在達到同樣裝艙效果時能夠節(jié)省能量。另一方面，由于虹吸效應的產(chǎn)生也有利于能量的節(jié)約。原則上這是正確的，但是絕大多數(shù)耙吸式挖泥船的深度型裝艙系統(tǒng)不能正常工作，這是由于輸泥管不密封造成的。結(jié)果，一種簡單的重的裝艙或分配閥出現(xiàn)了。耙吸粗砂時就有必要用這種閥，沉淀效果非常好，如果這種閥不能使混合物在入口處立即沉降，則混合物不能均勻地排放到泥艙中，此時裝艙的都是水。

帶入的空氣會大大降低深度型裝艙系統(tǒng)的優(yōu)勢。另一個缺點就是不能沿橫向均勻排放。這就導致了噴射的紊亂，還會干擾到已經(jīng)沉淀的土壤。圖2-30中央型裝艙系統(tǒng)圖2-31深度型裝艙系統(tǒng)

七、卸泥系統(tǒng)依據(jù)理論，泥艙內(nèi)的大塊物料的流動是平面對稱流。在卸料口L>=3B處主要是軸向?qū)ΨQ流。但除了可分離式泥艙外，大部分卸泥系統(tǒng)都不滿足這種要求。然而分離式挖泥船的制造成本比其他“單體船要昂貴許多。憑經(jīng)驗，卸泥口和泥艙表面面積的比值選用取決于土壤類型：

淤泥：黏土：平均值：30%不使用大開口的泥門或閥系統(tǒng)時，也可使用有限數(shù)量的小泥門或閥系統(tǒng)，它是通過液化或侵蝕泥水混合物來實現(xiàn)卸泥。經(jīng)驗表明，此系統(tǒng)非常適合卸載細沙。在選擇卸泥系統(tǒng)時，明確是否需要在淺水區(qū)卸泥。在淺水區(qū)卸泥，可選擇移拉門式或分離式泥艙。錐形閥也適合于在淺水區(qū)域工作。只要有一個小開口，它們就可正常卸泥。如果用到泥門，可考慮使用前泥門。

圖2-32泥門拆分式耙吸式挖泥船八、功率分配耙吸式挖泥船上安裝有許多動力裝置，如：

泥泵動力裝置射流泵動力裝置推進器動力裝置橫向轉(zhuǎn)動動力裝置甲板上當然需要輔助電路，用于耙吸管的降落和抬起，操作閥類和其他輔助設備等，必15,000KW或更大動力。因此，有必要密切關注功率分配。如推進器和泥泵使用單獨的驅(qū)動源，就沒必要考慮此問題。大多數(shù)情況下，幾個動力裝置可以組合在一起使用。2和2-35表，功率分配與耙吸管的位置相關。最普通的組合是用一個引擎同時驅(qū)動螺旋槳和泥泵，如圖2-33。功率和不能小于設定值，但在航行時會有富余功率，因此可使用更高速度，這樣就可獲得更高的生產(chǎn)量。如果這些裝置都是直接驅(qū)動的，那么發(fā)電機和電動機將不會有損失，但不利于對泥泵的控制。這對耙吸式挖泥船比對絞吸式挖泥船的影響要小。圖直驅(qū)式如果耙吸式挖泥船必須使用壓力泵對岸拋泥，那么在變速箱上還須裝有附加的傳送裝置，可用于利用多余功率。同樣，射流泵的功率也是由同一個引擎提供的。在這種情形下，變速箱由另一根軸固定。這種安裝方式唯一的缺陷就是限制了耙吸管的長度。當然這不是簡單的黑與白關系。挖泥深度越深，放在甲板上的耙吸管系統(tǒng)會越長，這就導致了在大深度挖掘時生產(chǎn)量降低。這樣的挖泥船在投放使用時，相關公司（J.F.J.deNul）就別考慮到了這一點。

圖2-34推進器與泥泵引擎獨立分開式如果不希望對耙吸管長度有限制，而允許動力裝置組合使用時，解決方法如圖所示。在船艉，引擎仍然驅(qū)動著可調(diào)式螺旋槳，但船體前部，需安裝發(fā)電機為船艏的泥泵提供動力。這會造成1的擎能量損失。因此對于兩套各為2,000KW的泥泵，驅(qū)動力將會損失接近400-500KW。對安裝在船艏的射流泵也一樣。如果還要求對岸拋泥，壓力泵所需功率還高于泥泵功率，則需更加可觀的動力。若要求控制系統(tǒng)，完全可以由電力驅(qū)動進行可靠的調(diào)整。圖2-35泥泵位于船艏的耙吸式挖泥船除了這兩種解決方法，當然還有許多可以找到的不同的方法。圖2-36目前部分耙吸式挖泥船的總裝機功率與泥艙最大容積的關系曲線。圖2-36總裝機功率與泥艙最大容積

圖2-37不同排水量的耙吸式挖泥船的推進器功率圖2-38推進功率與橫向轉(zhuǎn)向功率的關系圖2-39不同排水量的耙吸式挖泥船的總裝機功率2.3主體布局現(xiàn)在，耙吸式挖泥船的主要尺寸和挖掘裝備已知，即可進行主體布局的設計了。一、單泥艙船

當今建造的大部分耙吸式挖泥船都是單泥艙式的。泥艙也被稱為泥井。被設置在船體中間稍靠前的位置上。這也是當橫移車架在船前部時的情形。引擎室通常被安置在船艉。用于挖掘的耙吸式挖泥船通常帶有兩個可調(diào)式螺旋槳。泵室，內(nèi)置泥泵的防水密封空間，其位置對耙吸式挖泥船的主體布局也有非常大的影響。最簡單最有效的布局就是將泵室放在引擎室的前面。這種情況下，主引擎同時驅(qū)動可調(diào)式螺旋槳和泥泵。非常有必要使用可調(diào)式螺旋槳，因為耙吸式挖泥船的是通過引擎改變轉(zhuǎn)數(shù)來控制航行速度的。同時，泥泵產(chǎn)量也發(fā)生變化，進而導致產(chǎn)量損失。既然耙吸式挖泥船上的泥泵旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)數(shù)不變（挖泥深度的變化僅對所需泥泵功率帶來有限的影響）。挖泥船的航行速度就可由改變螺旋槳的螺旋角進行簡單的調(diào)整。當然可調(diào)式螺旋槳比固定式螺旋槳更貴也更易損壞。如果使用固定式螺旋槳，主體布局如圖所示，表示航行和挖泥時需使用不同的引擎。圖2-40螺旋槳和泥泵使用獨立的引擎很顯然，在第一種方法中船體總裝機功率被利用得更充分。畢竟在航行過程中引擎的全部功率都可用于推進器。當然，這對可調(diào)式螺旋槳也同樣適用。在這兩種情況下，布局局限性體現(xiàn)在耙吸管長度和挖掘深度上，因為耙吸管需存放在甲板上。如果挖掘深度很大（±70m，則可采用圖的布局。在后一種情況下，主引擎不僅驅(qū)動可調(diào)式螺旋槳，還為船艏電動機的驅(qū)動提供功率。圖2-