基于数据驱动的耙吸船装舱产量实时预测及控制策略优化研究

1

作者 包昱皓 李夏 +3 位作者 周滢 赵永生 李铭志 何炎平 《中国造船》 北大核心 2025年第6期131-146,共16页

为实现耙吸疏浚船疏浚产量的实时准确预测与作业控制策略优化,提出了一种新的数据驱动自适应深度学习框架。该框架通过实时评估误差指标,从候选模型库中动态选择性能最优的深度学习模型架构,以实现疏浚产量的高精度估计。构建了以航速... 为实现耙吸疏浚船疏浚产量的实时准确预测与作业控制策略优化,提出了一种新的数据驱动自适应深度学习框架。该框架通过实时评估误差指标,从候选模型库中动态选择性能最优的深度学习模型架构,以实现疏浚产量的高精度估计。构建了以航速、耙头角度和泥泵转速等多维度船舶状态及控制参数为输入,泥浆密度与流量为输出的深度学习输入-输出网络模型,应用该模型可准确预报实时疏浚装舱产量信息;进一步以疏浚产量最大化为目标,采用遗传算法对关键控制参数进行全局优化,并生成最优控制策略。研究结果表明,自适应深度学习框架选取LSTM神经网络模型预测泥浆密度和流速,预测精度较高,优化后的控制参数组合使疏浚产量提升4.42%。所提出的数据驱动耙吸疏浚船装舱产量实时预测及控制策略优化方法,可为操作人员提供准确的产量预测信息与可靠的参数优化决策支持,从而显著提升疏浚作业效率与经济效益。 展开更多

关键词 自适应深度学习 产量预测 控制策略优化 耙吸疏浚船

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底部泥门开启时的耙吸挖泥船水动力特性分析 被引量：1

2

作者 刘荣凯 李傲挺 《造船技术》 2025年第3期27-32,82,共7页

为分析在耙吸挖泥船(Trailing Suction Hopper Dredger, TSHD)抛泥作业过程中泥舱内部的复杂流场环境,提高船舶疏浚作业安全性能,以典型TSHD为研究对象,利用STAR-CCM+软件建立数值水池。采用重叠网格技术对在波浪作用下底部泥门开启时的... 为分析在耙吸挖泥船(Trailing Suction Hopper Dredger, TSHD)抛泥作业过程中泥舱内部的复杂流场环境,提高船舶疏浚作业安全性能,以典型TSHD为研究对象,利用STAR-CCM+软件建立数值水池。采用重叠网格技术对在波浪作用下底部泥门开启时的TSHD运动响应特性和泥舱内部自由液面特性演化进行研究。结果表明,在底部泥门开启时TSHD的船体阻力和泥舱内部自由液面均发生显著变化,存在自由液面晃荡砰击泥舱侧壁的情况,需要对砰击严重区域进行结构加强并及时调整推进器实时功率。研究成果可为TSHD泥舱结构设计提供一定参考。 展开更多

关键词 耙吸挖泥船 泥舱 底部泥门 重叠网格技术 运动响应 自由液面

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基于耙吸船浅吃水工况的高压冲水泵汽蚀性能提升优化技术

3

作者 刘遇谱 唐鹏飞 +2 位作者 曹蕾 庄海飞 胡京招 《水运工程》 2025年第2期218-224,共7页

针对某大型耙吸挖泥船高压冲水泵在轻载吃水、大流量冲舱工况下必需汽蚀余量过高问题,通过对叶轮进行改型优化,在保持原水力性能的条件下降低临界汽蚀余量,实现汽蚀性能优化。采用CFD技术对优化前后的高压冲水泵外特性及汽蚀性能进行数... 针对某大型耙吸挖泥船高压冲水泵在轻载吃水、大流量冲舱工况下必需汽蚀余量过高问题,通过对叶轮进行改型优化,在保持原水力性能的条件下降低临界汽蚀余量,实现汽蚀性能优化。采用CFD技术对优化前后的高压冲水泵外特性及汽蚀性能进行数值模拟,对比优化前后大流量冲舱工况的关键性能参数,并分析优化前后的空化流场。结果表明,通过叶轮吸口尺寸放大及叶片改型优化,4种施工工况的水力性能满足设计要求,大流量冲舱工况下的临界汽蚀余量由10.47 m下降至6.03 m,有效提高了高压冲水泵的汽蚀性能。 展开更多

关键词 耙吸挖泥船 汽蚀性能 优化设计 叶片改型

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耙吸挖泥船耙头固定体喷嘴流场特性数值分析 被引量：15

4

作者 尹纪富 洪国军 +2 位作者 江帅 袁超哲 邢津 《中国港湾建设》 2016年第5期9-12,20,共5页

耙吸挖泥船高压冲水喷嘴的移动特性对其疏浚效率具有明显影响,通过CFD数值模拟手段对移动耙头固定体喷嘴流场特性进行研究。结果显示:在高压冲水时,喷嘴移动速度对高压冲水的速度及压力具有显著影响,移动速度越快,高压冲水速度场衰减越... 耙吸挖泥船高压冲水喷嘴的移动特性对其疏浚效率具有明显影响,通过CFD数值模拟手段对移动耙头固定体喷嘴流场特性进行研究。结果显示:在高压冲水时,喷嘴移动速度对高压冲水的速度及压力具有显著影响,移动速度越快,高压冲水速度场衰减越明显。在超高压冲水时,喷嘴移动速度对其流场特性变化并不显著,尤其在不同喷距时,最大速度并没有明显变化。因此,提高喷嘴的冲水压力可以减小其移动速度对速度等流场特性的影响,从而提高疏浚作业的效率。 展开更多

关键词 耙头 喷嘴 流场特性 数值分析

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风浪流作用下耙吸式挖泥船运动数值模拟 被引量：4

5

作者 王元战 路宽 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期46-52,共7页

耙吸式挖泥船是一种在港口与航道等基建工程中广泛采用的施工设备,挖泥船施工作业需解决的重要问题是深水及复杂作业环境下耙吸式挖泥船的挖掘精度控制。因此,为预测耙吸式挖泥船与耙头的运动,并为超深、超宽开挖控制提供依据,在考虑了... 耙吸式挖泥船是一种在港口与航道等基建工程中广泛采用的施工设备,挖泥船施工作业需解决的重要问题是深水及复杂作业环境下耙吸式挖泥船的挖掘精度控制。因此,为预测耙吸式挖泥船与耙头的运动,并为超深、超宽开挖控制提供依据,在考虑了风、浪、流、船舶操作力、海床反力、波浪补偿器及其滞后等影响因素的情况下,建立了耙吸式挖泥船运动数学模型,用实船测试数据对数值模型进行了检验。通过实例计算,研究了不同水深和不同风、浪、流等环境因素对耙头运动的影响。 展开更多

关键词 船舶、舰船工程 耙吸式挖泥船 数学模型 超宽 超深

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耙吸式挖泥船耙吸管系统的受力分析及仿真研究 被引量：5

6

作者 刘志 倪福生 《中国港湾建设》 北大核心 2006年第4期57-60,共4页

为预测耙吸式挖泥船远海施工时耙吸管系统在非静态环境中的多体动力学行为,要求准确分析作用在该系统上的力。详细讨论了主要作用力:在波浪补偿器作用下的缆绳拉力、耙头与海床间的土壤剪切力、作用在耙吸管上的水流阻力及由于压力差在... 为预测耙吸式挖泥船远海施工时耙吸管系统在非静态环境中的多体动力学行为,要求准确分析作用在该系统上的力。详细讨论了主要作用力:在波浪补偿器作用下的缆绳拉力、耙头与海床间的土壤剪切力、作用在耙吸管上的水流阻力及由于压力差在耙头处产生的推动力等。并以耙吸式挖泥船为例,根据得出的作用力数学模型,建立了基于ADAMS动力学分析软件的仿真模型进行验证。仿真结果与实际施工情况非常吻合。 展开更多

关键词 耙吸式挖泥船耙吸管系统 多体动力学 受力 仿真

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耙吸式挖泥船及耙头耦合运动数值模拟 被引量：3

7

作者 王元战 路宽 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2010年第1期11-14,共4页

耙吸式挖泥船是航道与水下沟槽开挖、航道疏浚与水下挖泥等工程中广泛采用的施工设备,深水及复杂作业环境下耙吸式挖泥船的挖掘精度控制是挖泥船施工作业需解决的重要问题.在考虑风、浪、流、船舶操作力、海床反力、波浪补偿器及其滞后... 耙吸式挖泥船是航道与水下沟槽开挖、航道疏浚与水下挖泥等工程中广泛采用的施工设备,深水及复杂作业环境下耙吸式挖泥船的挖掘精度控制是挖泥船施工作业需解决的重要问题.在考虑风、浪、流、船舶操作力、海床反力、波浪补偿器及其滞后等影响因素的情况下,建立了耙吸式挖泥船与耙头耦合运动的数学模型,并用实船测试数据对数值模型进行检验.通过实例计算,研究不同水深和不同风、浪、流等环境因素对耙头运动的影响,为挖泥船—耙头运动的预测及超深、超宽开挖控制提供了依据. 展开更多

关键词 耙吸式挖泥船 耙头运动 耦合 数学模型

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类电磁粒子滤波预估耙吸挖泥船土壤粒径研究 被引量：2

8

作者 俞孟蕻 蔡磊 +1 位作者 苏贞 柏祥华 《江苏科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2020年第6期72-79,共8页

在耙吸挖泥船疏浚作业的过程中,土壤粒径难以及时测量,如果对每一粒土壤粒径进行测量会耗费大量的时间与成本.一旦工况发生改变,则需要继续投入大量的成本,导致工作量的海量上升.土壤粒径的大小与疏浚作业中的其他参数如静水沉降速度、... 在耙吸挖泥船疏浚作业的过程中,土壤粒径难以及时测量,如果对每一粒土壤粒径进行测量会耗费大量的时间与成本.一旦工况发生改变,则需要继续投入大量的成本,导致工作量的海量上升.土壤粒径的大小与疏浚作业中的其他参数如静水沉降速度、沉积物实际密度等有关,文中以耙吸挖泥船动态沉积模型为基础,通过一种基于类电磁机制的粒子滤波算法进行土壤的粒径估计.类电磁机制的粒子滤波算法将采样的粒子看成是带电量的粒子,通过电荷之间的吸引与排斥让粒子集朝着更优的解值方向移动,使估计值与真实值更加接近.试验结果表明:类电磁机制的粒子滤波算法相对于标准粒子滤波能更好的估计土壤粒径,结果更加精确. 展开更多

关键词 类电磁机制 粒子滤波 土壤粒径 均方根误差 动态沉积模型 耙吸挖泥船

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特大型耙吸挖泥船研制及工程应用 被引量：7

9

作者 王健 钟志生 丁树友 《水运工程》 北大核心 2017年第8期28-30,44,共4页

针对特大型耙吸挖泥船多工况、大舱容、大挖深、精确与高效控制及良好的航行性能等问题,进行船型、系列化耙头、高效泥泵、耙臂泵和控制系统的研究。采用理论研究、大比例尺模型试验、实船验证等多种研究方法,解决了限制特大型耙吸挖泥... 针对特大型耙吸挖泥船多工况、大舱容、大挖深、精确与高效控制及良好的航行性能等问题,进行船型、系列化耙头、高效泥泵、耙臂泵和控制系统的研究。采用理论研究、大比例尺模型试验、实船验证等多种研究方法,解决了限制特大型耙吸挖泥船国产化的技术瓶颈。在上述研究成果的基础上,设计建造了2艘特大型耙吸挖泥船,两船服务于我国多个重大港口航道工程,经济和社会效益显著。 展开更多

关键词 特大型耙吸挖泥船 关键技术 自主研制 工程应用

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现场条件下耙吸船疏浚仪表的校验方法 被引量：1

10

作者 李军 冯晨 赵丽娜 《中国港湾建设》 2016年第9期66-68,76,共4页

耙吸挖泥船施工期间主要依靠各种施工仪表显示的数值监控船舶施工状态,而目前船舶配置的国产仪表在出厂时一般只校验零位,不对其斜率(灵敏度)进行检测,造成仪表读数与实际值存在差异的可能性增加,需要定期进行校验。根据相关规范,各仪... 耙吸挖泥船施工期间主要依靠各种施工仪表显示的数值监控船舶施工状态,而目前船舶配置的国产仪表在出厂时一般只校验零位,不对其斜率(灵敏度)进行检测,造成仪表读数与实际值存在差异的可能性增加,需要定期进行校验。根据相关规范,各仪表的校验条件较为严密,船舶在日常施工生产中较难进行。文中阐述了船舶如何利用现场条件,在日常施工期间进行仪表的简易校验,确保参数的准确性,保证船舶施工效率与安全。 展开更多

关键词 耙吸船 仪表 简易检验

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动力定位系统自适应滤波技术 被引量：4

11

作者 齐国鹏 俞孟蕻 袁伟 《舰船科学技术》 北大核心 2013年第10期96-100,共5页

与普通船舶相比,耙吸挖泥船变吃水作业动力定位的滤波器设计,不仅需要考虑到模型偏差,还需要考虑到模型的时变性和突变性。本文采用Sage-Husa自适应滤波和强跟踪卡尔曼滤波相结合的改进自适应滤波算法,前者滤波精度高但自适应能力有限,... 与普通船舶相比,耙吸挖泥船变吃水作业动力定位的滤波器设计,不仅需要考虑到模型偏差,还需要考虑到模型的时变性和突变性。本文采用Sage-Husa自适应滤波和强跟踪卡尔曼滤波相结合的改进自适应滤波算法,前者滤波精度高但自适应能力有限,后者应对突变的能力较强但精度有限。由仿真实验可以看出,二者的有机结合很好地解决了耙吸挖泥船变吃水作业动力定位的滤波问题。 展开更多

关键词 耙吸挖泥船 变吃水作业 动力定位 滤波器 改进的自适应滤波算法

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耙吸挖泥船沙床高度与土粒径在线估计 被引量：5

12

作者 周昭旭 俞孟蕻 苏贞 《水运工程》 北大核心 2018年第3期178-184,共7页

沙床高度与土壤土质作为调整耙吸挖泥船疏浚策略的重要依据无法通过传感器直接测得。针对这一问题,结合动态沉积模型对沙床和与土质相关的土壤粒径进行分析,对疏浚过程土质的变化方式进行两种模拟,以"新海凤"号为例利用实测... 沙床高度与土壤土质作为调整耙吸挖泥船疏浚策略的重要依据无法通过传感器直接测得。针对这一问题,结合动态沉积模型对沙床和与土质相关的土壤粒径进行分析,对疏浚过程土质的变化方式进行两种模拟,以"新海凤"号为例利用实测数据对模型进行校正。通过模式搜索离线估算疏浚工况的土壤平均粒径,采用粒子滤波算法在验证沉积模型的基础上对沙床高度与土质粒径进行在线估计。仿真结果表明,对粒径建立随机游走模型更能拟合装载曲线,同时沙床高度也受疏浚土质的影响。理论成果为疏浚工程提供参考,并将应用于挖泥船辅助决策系统中。 展开更多

关键词 动态沉积模型 沙床高度 土壤粒径 模式搜索 粒子滤波 参数估计

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耙吸挖泥船溢流损失估算的一种方法 被引量：5

13

作者 王培胜 俞孟蕻 苏贞 《中国港湾建设》 2012年第3期34-37,共4页

结合国外相关领域的研究资料,从耙吸挖泥船疏浚机理出发,通过对泥舱系统动态建模,预估了泥舱溢流量与溢流密度,对溢流损失做出了定量分析,并利用实船实测数据进行验证,效果良好。溢流损失大小的确定对于挖泥船决策支持和自动控制是至关... 结合国外相关领域的研究资料,从耙吸挖泥船疏浚机理出发,通过对泥舱系统动态建模,预估了泥舱溢流量与溢流密度,对溢流损失做出了定量分析,并利用实船实测数据进行验证,效果良好。溢流损失大小的确定对于挖泥船决策支持和自动控制是至关重要的,也为开发有效的辅助疏浚决策软件提供了理论依据。 展开更多

关键词 耙吸挖泥船 溢流损失 溢流密度 建模

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耙吸挖泥船超高压淹没水射流特性研究 被引量：10

14

作者 康学增 江帅 尹纪富 《中国港湾建设》 2017年第5期1-5,14,共6页

采用数值模拟方法,研究耙吸挖泥船超高压淹没水射流特性,主要研究了超高压射流喷嘴在射流方向的影响范围、移动速度对射流特性的影响等问题。结果表明:超高压冲水时,随着射流距离的增加,射流动态压力呈现指数衰减特性,射流稳定时间随着... 采用数值模拟方法,研究耙吸挖泥船超高压淹没水射流特性,主要研究了超高压射流喷嘴在射流方向的影响范围、移动速度对射流特性的影响等问题。结果表明:超高压冲水时,随着射流距离的增加,射流动态压力呈现指数衰减特性,射流稳定时间随着射流压力的增加而增加。射流未充分发展时,当射流距离达到一定临界值的情况下,在较远处的射流中心线周围形成反向狭长涡量场,形成的二次漩涡在耙头挖掘过程中可提高疏松土质的效率,从而提高疏浚效率。 展开更多

关键词 耙吸挖泥船 超髙压 淹没射流 流场特性

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从更新进口1500m^3耙吸船的技术形态看国产挖泥船的技术进步 被引量：1

15

作者 郭晓浩 陈源华 刘厚恕 《船舶》 北大核心 2003年第2期5-9,共5页

本文通过对上世纪 70年代进口的 15 0 0 m3耙吸挖泥船更新换代工作的回顾 ,重点描述了更新船型的技术形态及运作模式 ,通过新老船型详实的资料数据比较 ,不难看出上世纪 90年代自行研制的新一代耙吸挖泥船技术形态和效益有了明显的提升 ... 本文通过对上世纪 70年代进口的 15 0 0 m3耙吸挖泥船更新换代工作的回顾 ,重点描述了更新船型的技术形态及运作模式 ,通过新老船型详实的资料数据比较 ,不难看出上世纪 90年代自行研制的新一代耙吸挖泥船技术形态和效益有了明显的提升 ,为我国耙吸挖泥船的技术进步和跨世纪的发展作了有益的探索。 展开更多

关键词 耙吸挖泥船 技术进步 技术形态 更新设计

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基于疏浚成本选择耙吸式挖泥船的最优仓容 被引量：4

16

作者 刘志 倪福生 《河海大学常州分校学报》 2007年第3期60-63,共4页

为了选择耙吸式挖泥船的最优仓容,结合国际疏浚业现状,对耙吸式挖泥船的疏浚成本构成进行分析.对在同样工程条件下施工的4艘不同仓容的耙吸式挖泥船进行施工土方成本核算.根据核算结果选择仓容最优的耙吸式挖泥船.实践证明,根据疏浚成... 为了选择耙吸式挖泥船的最优仓容,结合国际疏浚业现状,对耙吸式挖泥船的疏浚成本构成进行分析.对在同样工程条件下施工的4艘不同仓容的耙吸式挖泥船进行施工土方成本核算.根据核算结果选择仓容最优的耙吸式挖泥船.实践证明,根据疏浚成本选择耙吸式挖泥船的仓容是切实可行的. 展开更多

关键词 耙吸式挖泥船 疏浚 成本计算 最优仓容

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自航耙吸挖泥船耙头模型试验研究 被引量：30

17

作者 洪国军 王健 林风 《中国港湾建设》 北大核心 2008年第4期19-22,86,共5页

为了提高自航耙吸挖泥船耙头疏浚饱和硬质土时的效率,根据模型相似的原理推导了耙头的局部模型试验方法,并通过该方法试验了不同位置高压冲水辅助下的挖掘效果,分析了垂直高压冲水和耙齿内高压冲水在耙齿挖掘中的作用,并根据两种高压冲... 为了提高自航耙吸挖泥船耙头疏浚饱和硬质土时的效率,根据模型相似的原理推导了耙头的局部模型试验方法,并通过该方法试验了不同位置高压冲水辅助下的挖掘效果,分析了垂直高压冲水和耙齿内高压冲水在耙齿挖掘中的作用,并根据两种高压冲水的作用机理,提出了沿齿面冲水的辅助挖掘新型式,进一步提高了耙头的挖掘能力和疏浚效率,同时降低了耙头的挖掘阻力。研究了耙齿对地压力、耙头吸腔密封度等因素的影响,并做出了调整和改进。结果表明,改进后的模型耙头疏浚坚硬的黄骅港密实砂质粉土时,泥浆密度换算到原型耙头可达1.19 t/m3,相对于国内现有耙头同类土质下的施工密度1.10 t/m3已有大幅提高。 展开更多

关键词 自航耙吸挖泥船 耙头 局部模型试验 高压冲水

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波浪补偿系统在自航绞吸挖泥船上的应用 被引量：1

18

作者 霍学亮 蔡建军 张润喜 《造船技术》 2021年第5期54-57,共4页

针对自航绞吸挖泥船桥架波浪补偿系统,介绍波浪补偿油缸的作用,阐述蓄能器控制阀组的功能,分析系统的液压原理。为防止在极端情况下波浪补偿油缸出现损坏,专门配置桥架补偿控制系统。桥架波浪补偿系统可大幅提高自航绞吸挖泥船在波浪中... 针对自航绞吸挖泥船桥架波浪补偿系统,介绍波浪补偿油缸的作用,阐述蓄能器控制阀组的功能,分析系统的液压原理。为防止在极端情况下波浪补偿油缸出现损坏,专门配置桥架补偿控制系统。桥架波浪补偿系统可大幅提高自航绞吸挖泥船在波浪中的适应性、有效工作时间和施工效率。 展开更多

关键词 自航绞吸挖泥船 波浪补偿系统 油缸 蓄能器控制阀组 桥架补偿控制系统

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耙头波浪补偿系统的液压工作压力确定及波动变化分析 被引量：2

19

作者 陈建美 何炎平 +2 位作者 张戟 郑金龙 汪春晖 《造船技术》 2021年第1期1-5,38,共6页

根据耙吸挖泥船波浪补偿系统的工作原理,提出确定系统液压压力的工程实用计算方法,在准静态假设的基础上,研究活塞杆伸出或缩进时系统压力的波动情况。对系统配置蓄能器体积参数进行敏感性分析,研究表明蓄能器体积宜为液压缸活塞行程体... 根据耙吸挖泥船波浪补偿系统的工作原理,提出确定系统液压压力的工程实用计算方法,在准静态假设的基础上,研究活塞杆伸出或缩进时系统压力的波动情况。对系统配置蓄能器体积参数进行敏感性分析,研究表明蓄能器体积宜为液压缸活塞行程体积的10倍。提出的计算方法与研究结论可用于指导疏浚工程中合理设定耙头波浪补偿系统液压工作压力,也可为被动波浪补偿装置的研究提供参考。 展开更多

关键词 耙吸挖泥船 耙头波浪补偿系统 液压工作压力 蓄能器

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自航耙装舱装置消能效果比较试验 被引量：5

20

作者 徐昶 张景明 鲍艳芳 《中国港湾建设》 北大核心 2006年第3期32-35,共4页

通过物理模型试验模拟自航耙吸挖泥船装舱溢流施工过程,以舱内流速、舱内浓度、溢流进出口泥沙粒径、装舱量几方面为主要控制因素,进行实测、分析,并比较自航耙4种常用装舱装置的消能效果。试验结果表明各种装舱装置的优劣效果差距并不... 通过物理模型试验模拟自航耙吸挖泥船装舱溢流施工过程,以舱内流速、舱内浓度、溢流进出口泥沙粒径、装舱量几方面为主要控制因素,进行实测、分析,并比较自航耙4种常用装舱装置的消能效果。试验结果表明各种装舱装置的优劣效果差距并不明显,仿新海龙型装舱装置效果略好。 展开更多

关键词 自航耙吸挖泥船 装舱装置 消能

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