摘要：本文主要对耙吸挖泥船高效节能耙头的应用进一步的分析了解。耙吸挖泥施工船舶属于高能耗船舶，对疏浚设备进行节能研宄和应用来降低其能耗，不仅可以节省疏竣工程燃油费用，降低成本，还可以降低挖泥船的废气排放量，在经济和环保双方面获得效益。
关键词：耙吸挖泥船；耙头；节能；结构；分析
引言：
耙头安装在挖泥船耙吸管的最下端，挖泥作业时将耙头紧靠水底待挖掘的泥面，在船的拖拽作用力下将泥土松动，由此形成泥水混合物，再由泥泵将泥水混合物一起排往泥舱或者抛待处理区域两侧，达到清淤、疏浚、工程开挖的目的。因此，耙头作为耙吸挖泥船的主要设备之一，其性能的好坏直接影响到耙吸挖泥船的生产效率和生产成本。
一、耙头的基本结构
耙头主要由一个作引流导管的固定罩壳，连同能够调整角度的活动罩壳组成。固定罩壳与活动罩壳之间使用销轴连接，在一定的角度范围内，活动罩壳可在固定罩内自由转动，为形成密闭通道，使用橡胶条对固定罩与活动罩接合面外部进行密封。固定罩的下部装有耐磨块和高压冲水喷嘴，主动耙头活动罩的两侧下边缘装有由螺栓连接的耐磨板。在固定体与活动罩的上部装有调节杆和压紧弹簧，主动耙头则使用液压油缸代替，起连接、缓冲和调整挖泥角度的作用。固定体为方形喇叭口管，也作为耙头的连接管，并在中上部设有高压冲水管，固定体与高压冲水管一起分别与耙吸管和冲水管连接。固定体的内部还设有条形格栅，以防止大块砂石等物件进入泥管。为避免与船舷碰撞而发生损坏，耙头两侧还装有橡胶靠把。耙头主要由活动罩、固定体、液压油缸或调解拉杆、短轴、耙齿、引水窗、格栅和高压冲水系统等部分组成。活动罩与固定体通过短轴连接，活动罩可相对固定体自由转动。图1为耙头基本结构；
二、耙头挖掘的原理
耙头疏挖水底泥砂有三种方式：
第一种方式一冲刷。该方式动力由泥泵提供，泥泵运转时将耙头吸口附近吸成真空，使得耙头四周的水高速从耙头与泥面间的缝隙流入耙头内。同时，高速水流会造成泥砂表面压力降低，使泥砂在表层与内部之间产生压力差，此压力差促使水流在泥砂空隙内流动，从而将土颗粒间的聚合力破坏掉，土颗粒便会与水形成混合物，流动进入耙头内部。运动水流带动泥沙形成冲刷。这类方式在挖掘新落淤在航道内的松软淤泥可取得良好的挖泥效果。
第二种方式—高压冲水。压力水由舱内高压冲水泵提供，经由高压冲水管道输送至耙头内部，再由安装在耙头底部的高压喷嘴射出。疏浚土质被高速水柱切割、冲散，并使泥沙颗粒与水充分混合形成可流动的泥水混合物，然后再在耙头真空作用下被吸入泥泵。
第三种方式一机械切削。该方式利用船舶航行时产生的作用力将安装在耙头底部的耙齿插入泥土中，以类似于耕田犁地的机械方式对水底泥砂进行切削，使泥砂松散，与水混合形成泥浆，再被泥泵吸走。
三、高效耙头节能减排的原理
采用耙头高压冲水转移至耙齿出水的精细化耙齿设计，通过对耙齿材质、工艺、设计和连接方式的改进，提高挖掘型耙头的强度和耐磨性，提高疏浚效率，减少船舶油耗运转时间。高效耙头的更换，提高耙头的挖掘能力，增大了耙头内泥浆的输送动力。在消耗同等挖掘和输送功率的前提下，挖掘和输送更多的海底泥土，在挖掘同样多的水下泥土的前提下消耗更少的挖掘力，减小了能耗，最终达到节能的效果。
高效耙头，减少泥浆在耙头内部的流道阻力，减少疏浚物对耙头内部结构的磨损量，延长了耙头使用寿命，在维修成本上，减少了耙头的维修费用。提高施工效率和单船装载量。打造船舶施工的高效模式，最终提高疏浚效率，提高工程质量，降低施工成本，节约船舶资源，综合促进船舶减少排放污染物的效果。
四、高效节能耙头的分析
降低耙齿切削阻力。耙齿在切削饱和硬质土时，往往伴随着土体剪胀现象的发生水来不及补充到孔隙中来，产生孔隙负压，构成耙齿切削阻力，有时剪胀阻力成为耙齿切削的主要阻力。耙齿角度对孔隙负压影响较大，耙齿角度越大，孔隙负压力现象越明显，切削阻力越大，且呈非线性发展。因此，在疏浚作业时，对于软土，耙齿角度可取大些以增加挖深，对于饱和密实土，耙齿角度应相应减小以减小挖掘阻力；将高压水射流和耙齿结合起来，在耙齿插入土壤前先使用高压水射流切削土壤，冲击破坏土壤结构，减少耙齿嵌入土壤所需的力，提高切削效率并能在一定程度上减少耙齿的磨损。
可拆式可调节耙齿齿杆。因为耙齿需要对泥土进行切削，故磨损量极大，需要经常的更换备件。所以采用专业设计的可拆卸式耙齿，耙齿与齿座之间采用扣销连接，以便及时更换被磨损的齿尖。此外，安装耙齿底座的横梁也改为螺栓连接的可调式结构，施工人员可以根据不同的土质调整耙齿的前后位置，也可以采用不同的耙齿组合以满足挖泥航行拖拽力的要求。
高压冲水系统。高压水冲喷嘴对高压冲水系统性能有着决定性影响，当冲水压力一定时，喷嘴喷射能力与喷嘴的射流动能成正比，射流动能越大，冲刷泥土的效果越明显，从而直接提升挖泥船的施工效率。
耙头备件统一。经过大量信息收集，认为耙齿、耐磨块、喷嘴必须统一规格、材料和安装方式。这样不仅在备件的申请环节省去了发生错乱的可能性，也大大提高了备件的制作及供应周期。同时，在备件更换时，施工人员也更加的熟练，极大的缩短了船舶的停工等待时间，提高了施工效率。
五、实物图的对比
如图2和图3，分别显示了改造前的老旧耙头及改造后的高效节能耙头的异同。
结束语：
综上所述，高效节能耙头的系列化投入，将大大提高施工中的效率，节约人力、物力、财力资源，降低公司的生产成本，将持续为公司带来可观的效益。高效节能耙头对船舶施工性能的提高，企业核心竞争力的增强，建设国际一流疏浚公司，具有重要意义。
参考文献：
[1]王元战，路宽．耙吸式挖泥船及耙头耦合运动数值模拟［Ｊ］．船舶工程．2010（10）：11-14．
[2]刘厚恕．国外挖泥船发展新态势［Ｊ］船舶．2009（6）：1-7．
论文作者:王述斌
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/12
标签：挖泥船论文; 高压论文; 船舶论文; 罩壳论文; 喷嘴论文; 方式论文; 阻力论文; 《基层建设》2019年第17期论文;