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碎石基础整平清淤及沉管沉放系列船的作业系统设计

成果类型:: 实用新型专利

发布时间: 2022-10-29 12:44:57

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”高端装备产业科技服务团| 贡天媛 | 2022-11-11 14:50:52
1作业系统总体匹配集成及优化布置设计技术:整平作业系统的功能需要通过总体匹配集成及优化布置技术将各个功能模块和相关联的设备进行合理适应的集成,将各设备融合成一个满足作业功能要求的整套系统。2 整平架结构强度及优化设计技术:整平架需要通过结构强度及优化设计技术,对整平架的强度刚度稳定性等开展充分的设计计算,确保整平架在各种工况下均能够满足功能要求。3 分布式液压动力系统优化设计技术:采用分布式液压动力系统优化设计技术,合理统筹各功能模块动力需求,适当拆分液压动力模块,优化设计液压动力系统。4 机电液设备水下运用设计技术:整平系统核心整平功能模块是在水下施工作业,其机电设备需适应水下的防水耐压防渗漏等要求。5 多机构协同的远程集中自动控制技术:多机构协同的远程集中自动控制技术将布置在船上各个地方及水下的设备操作控制,集中到操控室进行集中远程控制,确保全系统协同统一连续精准的自动化运行。6 沉放驳靠泊拖带和沉放方案:沉放驳采用“旁靠拖带+沉放”的作业方式。
浅水深“Z 向”移船作业能力分析技术 在该初步的系泊方案的基础上,通过不断调整锚泊系统的相关参数,从而确定锚泊系统的最终配置和布缆方式。同时针对“系泊定位能力的变化”,探讨了在设计阶段和实际作业阶段能采取的有效措施。 通过充分调研目前常用的系泊定位分析技术,对准静态方法、准 动态方法和动态方法的理论体系进行研究。针对不同系泊分析方法的优缺点,以及本船作业海域的“浅水效应”,最终确定相关的研究手段,形成了一套适用于珠江海域整平船锚泊定位分析的工程化方法。 从而在此基础上针对碎石铺设整平工作母船的锚泊系统进行相关 研究,保证其定位的安全性以及其移船的合理性。 整平船超宽管节 3D 碎石整平清淤作业系统研究 项目组制定了浮式自动化投料母船结合坐底整平架的总体思路,主要由碎石整平作业系统及碎石清淤作业系统两个功能模块组成。 本系统参考借鉴当前同类设备,具有自动连续输料,施工精度可靠,工位移动速度快等优点。 通过超宽管节 3D 碎石整平系统研制,主要完成以下关键技术研究: (1) 超宽管节 3D 碎石整平清淤作业系统研究;(2) 整平精度的控制办法的研究

碎石基础整平清淤及沉管沉放系列船中,整平船为国内首次应用超宽变宽管节碎石基础高精度整平清淤的施工装备,以小装备解决了大问题,实现了超宽变宽管节碎石基础高精度快速铺设,具有显著的社会效益;沉放驳同时实现隧道沉管拖带、布放于一体的功能。该系列船已应用于深中通道碎石整平清淤施工,其施工速度快,效率高,碎石整平清淤及沉管下放的施工总工期得到了有效控制,减少了机械故障,提高了施工质量,大大减少了作业时间,经济效益显著,直接节省施工成本 5000 万元。

碎石基础整平清淤及沉管沉放系列船中,整平船为国内首次应用超宽变宽管节碎石基础高精度整平清淤的施工装备,以小装备解决大问题,实现了超宽变宽管节碎石基础高精度快速铺设,减少了机械故障,提高了施工质量;沉放驳同时实现隧道沉管拖带、布放于一体的功能,可适应超宽变宽管节沉放作业,其施工速度快,效率高,使得碎石整平清淤及沉管下放的施工总工期得到了有效控制。该系列船的成功投产,大大减少了作业时间,提高了作业精度,经济和社会效益显著,是具备创新意义的成功案例。具有广阔的应用市场。

研究团队由中国船舶集团有限公司第七〇八研究所 交通运输部广州打捞局 中船华南船舶机械有限公司的数名专家组成,其中包括具有高级工程师等职称的成员十五人。 项目开展了整平船设备布置、功能设置和作业精度控制等方面以及沉放驳 适应超宽变宽管节运输与沉放的作业模式设计的技术研究,实现了整平船分体式水下作业系统设计、整平船排水式多隧道减阻设计、整平船分布式电/液动力总成设计、整平船回形浮式结构总强度分析技术、整平船作业移船模式设计、沉放驳作业模式设计等关键技术的突破,在深中通道沉管隧道管节碎石基础整平和沉管下放施工中取得了良好的应用效果。 本团队已申请发明专利4项,已授权3项,实用新型9项,已授权9项,论文4篇。

“重任 801”投产运营后,施工任务饱满,船舶完好率和营运率均为100%。截至目前,共完成深中通道大湾区伶仃洋海域 S08 标段 9 节管节碎石基础整平,9 节碎石基础清淤。“穗救浮驳 5\6” 投产运营后,已完成深中通道大湾区伶仃洋海域 S08 标段 9 节沉管的拖航浮运施工,平均浮运作业时间仅需 16 小时,其下放沉管时可实现±5.0 厘米管节对接精度,对接合格率 100%。

经过深中通道沉管隧道管节碎石基础整平和沉管下放施工中的实际使用,充分证明碎石基础整平清淤及沉管沉放系列船的设计、建造是成功的,且具有独立的自主知识产权,其技术的新颖性、先进性达到世界先进水平。

碎石基础整平清淤及沉管沉放系列船“重任 801”和“穗救浮驳 5\6”由中国船舶集团有限公司第 708 所为广州打捞局研发设计,由广州打捞局船舶修造中心建造、华南船舶机械有限公司研制装备。

“重任 801”采用六点锚泊定位系统和分体式水下整平系统,集定位测量、水下抛石、深水整平、快速清淤、质量检测功能于一体,兼顾整平作业的精准定位和快速移位需求,作业水深范围广、作业精度高,其作业能力在国内和国际均属于领先水平;“穗救浮驳 5\6”环境适应性好,同时实现隧道沉管拖带、布放于一体的功能。系列船投入运营后主要用于深中通道隧道工程 S08 合同段的海底隧道基础整平清淤及管节下放工作。

此为该成果的重要转化方向。