蓝色科研看中心|疏浚耙头产品系列

为深入贯彻中交集团“666”战略框架与“1545”建设目标以及中交疏浚“1446”发展战略和“123456”工作方针,彰显疏浚国家中心打造世界一流疏浚与海洋原创技术策源地与战略科技力量的攻坚成效,现推出“蓝色科研看中心”系列专栏,聚焦公司核心科研平台、自主研发成果及工程应用实践,展现公司在疏浚、海洋、生态治理等领域的技术突破与创新实力,推动科技成果向新产业、新模式、新动能加速转化,为集团打造世界一流企业注入强劲科创动能。

耙头是耙吸挖泥船的核心挖掘设备,广泛应用于港口航道升级与维护、海域吹填、远海吹填等工程场景。耙吸船工作时,伴随着耙吸船的低速航行,耙头通过负压吸蚀、射流冲蚀、耙齿切削等方式破坏吸口下方的底土表层,破碎底土与水混合形成浆体,受泥泵不断抽吸的压差作用经耙头进入耙臂管道,实现耙吸船的挖掘过程。本期重点对耙吸船核心挖掘设备耙头的产品优势与装备应用场景进行重点介绍。

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疏浚国家中心通过机理研究、产品研发设计、实体制造及实船安装维护,形成了耙头产品完整的产、学、研、用一体化创新链条。耙头机理研究方面,基于室内试验,研究了不同类型的耙齿入土角度和入土深度的关系,提出了改善挖掘阻力的耙齿方案;研究不同高压射流参数与冲水深度、宽度的关系,揭示了超高压水射流切削水下硬质土机理;构建了耙头挖掘产量预测模型,为耙头主尺度参数的确定提供了设计依据。耙头产品研发设计方面,针对不同土质作业场景,研究了高压冲水、多种喷嘴配置、耙齿类型及角度调节等对耙头挖掘土质的适应性,结合数值仿真及输送系统匹配技术,优化冲水配置、耙头管系流场和内部腔体流场,定型标准件规格,研发形成了疏浚通用砂土/粘土耙头系列、密实细粉砂专用耙头、带超高压射流型耙头等多种耙头产品。截至目前,疏浚国家中心已自主设计、制造并对外销售各类型耙头120余台套,耙头产品配套已覆盖2000方舱容至35000方舱容的各型耙吸船。

 

产品优势

疏浚通用砂土/粘土耙头系列为国内技术水平和集成度最高,标准化程度最高的砂土/粘土耙头系列化产品。该系列耙头产品搭载统一或系列化规格的耙齿、耐磨块、射流喷嘴等标准化组件,适用于常见的细沙、粗砂、淤泥、软粘土等土质,适配2000方至35000方舱容的各型耙吸挖泥船需求。

密实细粉砂专用耙头配备耙齿角度可调功能,活动罩最大开启角度达50°,内部布置有耙齿高压冲水、腔室水箱冲水和耐磨块冲水等多重水射流喷嘴、集成带切削刃专用耙齿,明显降低了密实细粉砂的破土阻力,提升了挖掘效率。可直接安装于耙吸挖泥船应用于密实细粉砂土质的疏浚工程。

超高压射流型耙头是国内首台套超高压射流辅助切削的挖掘硬质粘土专用耙头,冲水压力最高可达到38MPa,利用大幅增强的冲水流速和压力切削并流化硬质粘土,提升挖掘效率。适用于普通粘土耙头挖掘硬质粘土效果不理想的航道疏浚工程。

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装备应用场景

耙头序列化兼顾新建船配置与在役船改造两大市场需求,适配性极强。无论是细沙、粗砂、淤泥、软粘土等常规疏浚工况,还是密实细粉砂、硬质粘土等公认的高难度土质,均能实现持续、高效挖掘,为客户提供全场景、全周期的疏浚解决方案。

 

典型应用案例

超高压射流耙头应用于“新海牛”轮施工某工程挖掘硬质粘土时常发生耙齿难以入土、耙头堵塞严重等问题,研发团队创新采用“数值仿真+物模试验”双轮驱动模式,对喷嘴、耙齿、冲水管路等进行精准优化设计,成功研发了超高压射流型耙头。该技术通过高压水射流前置软化与切削,显著改善了硬土破切效能。实船应用表明,平均挖掘效率提升约20%,油耗降低约5%,为同类疏浚工程提供了高效节能的标杆案例。