[01190324]绞吸挖泥船设计原理研究及船型开发实践

本项目属于船舶与海洋结构物设计学科,是集成船舶设计通用原理和绞吸挖泥船设计专用原理的复杂系统工程,是包括船舶、机械、水力学、岩土力学、自动控制与信息管理等多学科的交叉。 大型绞吸挖泥船是一种高技术、高附加值、高作业能力、高效率的海上疏浚设备,是疏浚行业的主导船型之一。由于其设计、制造和配套的难度高,2004年前我国大型绞吸挖泥船全依靠整船进口,不仅价格极高、维修困难,而且产能有限,严重制约了我国远海岛礁、近海人工岛、沿海基础设施、航道和港口等国家重大基础工程建设和疏浚行业的发展。 2002年上海交通大学受中交上海航道局有限公司委托开发了国内第一艘大型绞吸挖泥船,2004年建成投入使用,这是国内第一次自主设计和建造大型绞吸挖泥船。 在随后的十余年,上海交通大学持续开展了大型绞吸挖泥船设计原理的研究和船型开发。逐渐完善了以载荷分析、生产能力计算、多工况节能运行和集成智能化监控等方面的理论与技术为代表的绞吸挖泥船专有设计原理,为绞吸挖泥船的船型开发提供了基础设计理论支撑;开发不同规模的完整绞吸挖泥船船型系列,打破了国外专业公司的技术垄断,结束了大型绞吸挖泥船依赖整船进口的局面,为我国重大基础建设工程提供关键装备和技术支撑,引领了国内大型绞吸挖泥船的设计、建造和使用。 本项目针对服务国家重大基础建设工程的大型绞吸挖泥船设计原理和船型开发需求,主要技术创新和成果如下： 1、建立了载荷分析方法,结合作业载荷、主动移船、精确定位和环境载荷,实现多体的耦合动力仿真,突破了专用疏浚设备设计瓶颈,为自主开发绞吸挖泥船提供了关键支撑技术。 2、建立生产能力分析方法和开发了专用软件,使生产能力预测从基于经验的定性分析提升到科学的定量分析,为精细化设计与运营提供了技术基础。 3、构建了以多工况综合节能运行为特征的动力配置和运行控制策略技术,显著降低了整船装机总功率和作业单位产量能耗,提高了作业经济性,且减少了排放。 4、建立了以智能化为特征的集成疏浚监控技术,构建船舶状态、作业环境、生产运行和综合能量管理的集成监测和智能控制平台,实现了一人挖泥作业操作,显著降低了劳动强度、提高了作业时间与产量和减少了故障。 5、集成应用上述关键技术,完成服务于国家重大基础建设工程的以“天鲸号”为代表的 艘大型绞吸挖泥船和配套专用疏浚设备的开发。 本项目申请国家实用新型专利5项（授权3项）、登记软件版权9套,发表论文40篇,成功应用于 艘大型绞吸挖泥船的开发,在国家重大基础建设工程中发挥了不可替代的关键作用,为我国自主研制大型绞吸挖泥船奠定了设计原理基础和提供系列船型与专用疏浚设备的开发实践积累。