1、目的及意义

1.1背景及国内外研究现状

1.1.1绞吸式挖泥船相关背景

绞吸式挖泥船适用于风浪小、流速低的内河湖区和沿海港口的疏浚，以开挖砂、砂壤土、淤泥等土质比较适宜，采用有齿的绞刀后可挖黏土，但是工效较低。 大型著名的绞吸挖泥船有中国的天鲸号、天航局5000kW等，目前全球最大的是卢森堡Jan De Nul疏浚集团的JDN8069。

绞吸式挖泥船是目前在疏浚工程中运用较广泛的一种船舶，绞吸挖泥船的绞刀或斗轮对海底泥沙疏浚物进行切割和搅动后，再利用水下泵及舱内泵强大的泵力，通过泥管将泥沙疏浚物运送到指定地区。相比于其他挖泥船其挖泥、运泥、卸泥等工作过程可一次连续完成，是一种效率高、成本较低的挖泥船。由于该型船舶的殊性，其相应动力装置及相关设备布置及选型相比较于一般船舶有较大区别，所以在设计时往往需要进行特殊设计。

大型绞吸式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、制造的难度高，2004年前中国的2000m/h以上的大型绞吸式挖泥船全依靠整船进口，价格极高，维修困难，严重制约了中国疏浚业的发展。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式挖泥船，主要疏浚设备采用液压驱动，移船与定位采用三缆系统，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式挖泥船。后续开发设计的大型绞吸式挖泥船逐渐发展到水下泵采用“电轴”系统驱动，移船与定位采用钢桩台车，2007年开发了疏浚设备大量采用变频驱动技术的船型，使挖泥船更加可靠、节能和环保。而且生产能力不断提高，逐渐从最初的2000m/h，发展到3500m/h，最后达到4500m/h。绞刀功率从800kW增加到2000kW，“天鲸”号自航绞吸式挖泥船的绞刀功率已达4200kW。泥泵数量从1台水下泵和1台舱内泵发展到1台水下泵和2台舱内泵。配备了高效的抛锚杆系统和装驳系统，采用了智能化的挖泥自动控制系统。上海交通大学研发的大型绞吸式挖泥船已有45艘，已成系列，船舶的技术指标已达到国际上先进的水平，部分研究达到国际领先水平。打破了国外专业公司的技术垄断，实现了大型绞吸式挖泥船的自主设计和建造，促进了国内绞吸挖泥船专用技术和设备研发的发展。该项目对大型绞吸式挖泥船开发与设计过程中的各种关键技术进行了研究，特别是对总布置优化、动力装置与设备配置优化、生产能力计算、外载荷和作业载荷分析以及绞吸式挖泥船整船与桥架及钢桩台车的结构强度评估标准等各项关键设计技术进行了系统的理论研究、软件编制、三维设计、有限元计算和模拟仿真，总结了大型绞吸式挖泥船专用疏浚设备设计规律，掌握了专用疏浚设备的机构设计、材料选用、强度校核、工艺要求等方面的关键技术，成功开发了适应不同船型的专用疏浚设备，并取得或申请了5项发明专利、4项软件著作权，培养了大量的博士、硕士研究生。开发的大型绞吸式挖泥船己建成并投入使用的有43艘，正在研究开发的新型绞吸挖泥船还有4艘。已建成的船舶总造价约为72亿人民币，约为进口船价的一半，能年增挖泥能力约8亿立方米，年产值约120亿人民币，这批大型绞吸式挖泥船已成为中国疏浚行业的主力军，在围海造地、港口建设和航道疏浚中发挥巨大作用，产生巨大的社会效益和经济效益。

1.1.2国内外研究现状

２０１７年11月3日，由我国自主设计研发的新一代国之重器——“天鲲号”自航绞吸挖泥船成功下水。巨大的船身、高高扬起的桥架，新一代“造岛神器”即将向世人展示其惊人的力量。

从被称为“造岛神器”的“天鲸号”，到目前是亚洲最大最先进的“天鲲号”，中国自航绞吸挖泥船的自主研制实力再一次让世人惊叹。作为世界疏浚大国，中国的疏浚船舶正经历着从无到有、从小到大、从大到强的“鲲化”，为实现制造强国和海洋强国中国梦再添羽翼。

挖泥船主要用于填海造陆、航道疏浚、港口建设等领域。“天鲲号”装机功率很大，适用范围很广，在港口建设、航道疏浚、围海造地等领域都能用。而且我们有具有无限航区、全球航行的能力，还可以去国外开展工程。绞刀功率达6600千瓦的重型自航绞吸挖泥船“天鲲号”，标志着我国疏浚装备研发建造能力处于世界先进水平。