內(nèi)河限制性航道多功能工程船開發(fā)設(shè)計(jì)

譚 涌,徐明華,翁方勇

(1.浙江省嘉興市港航管理局，浙江 嘉興 314033；2.嘉興市金航船舶設(shè)計(jì)有限公司，浙江 嘉興 314033)

內(nèi)河限制性航道多功能工程船開發(fā)設(shè)計(jì)

譚 涌1,徐明華2,翁方勇2

(1.浙江省嘉興市港航管理局，浙江 嘉興 314033；2.嘉興市金航船舶設(shè)計(jì)有限公司，浙江 嘉興 314033)

內(nèi)河限制性航道建設(shè)與日常養(yǎng)護(hù)涉及多個(gè)施工環(huán)節(jié)，開發(fā)設(shè)計(jì)一種集多功能于一體的工程船，滿足開挖與疏浚，混凝土攪拌及輸送以及拋石砌岸，打樁等多種需求，并運(yùn)用自動(dòng)控制系統(tǒng)，提高自動(dòng)控制能力、作業(yè)精度和作業(yè)效率。通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，在現(xiàn)有實(shí)船基礎(chǔ)上，在船型、工程機(jī)械、混凝土攪拌和輸送系統(tǒng)、起重設(shè)備、船舶推進(jìn)以及自動(dòng)化等方面進(jìn)行選型、綜合對(duì)比，確定了目標(biāo)方案，并進(jìn)行了實(shí)用性對(duì)比研究。

內(nèi)河；限制性航道；工程船；多功能

為促進(jìn)浙江省內(nèi)河航運(yùn)事業(yè)的發(fā)展，浙江省將在2020年前新建湖嘉申線、京杭運(yùn)河、杭平申線等一批限制性航道并改造升級(jí)一批，航道建設(shè)任務(wù)艱巨，日常航道養(yǎng)護(hù)的工程量日益增加。航道建設(shè)與養(yǎng)護(hù)工程是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，包含河床挖掘、疏浚與岸壁的建設(shè)和維護(hù)兩大方面，涉及到圍堰、排水、挖掘、打樁、混凝土攪拌、岸壁砌石等多個(gè)施工環(huán)節(jié)。承擔(dān)航道施工的主要工程設(shè)備是航道工程船，為適應(yīng)多個(gè)施工環(huán)節(jié)的施工需求，需要相應(yīng)地配置挖泥船、打樁船、混凝土攪拌船以及起重船等多類專業(yè)工程船舶進(jìn)行配套作業(yè)。文中以嘉興市港航管理局與嘉興市金航船舶設(shè)計(jì)有限公司共同開發(fā)的內(nèi)河限制性航道多功能工程船為對(duì)象，介紹該工程船的開發(fā)與設(shè)計(jì)。

1 功能介紹

內(nèi)河多功能航道工程船能將開挖、打樁、混凝土攪拌及輸送等多種功能于一體，并滿足以下需求。

1)內(nèi)河航道護(hù)岸的建設(shè)、定期維護(hù)及搶修；

2)航道挖掘與疏浚；

3)對(duì)航道中的遇險(xiǎn)船舶實(shí)施搶險(xiǎn)與救助。

1.1 攪拌

多功能工程船上配備有抓斗起重機(jī)、生產(chǎn)物料輸送系統(tǒng)、稱量系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)，并設(shè)有各種物料的儲(chǔ)藏艙。混凝土攪拌機(jī)械的工作流程為抓斗起重機(jī)將沙、石料從輔助船上吊入本船中部的料斗艙，配料機(jī)根據(jù)所需的混凝土型號(hào)按比例地將沙、石調(diào)好后經(jīng)過小的料斗倒入攪拌機(jī)的提升斗，經(jīng)大傾角提升斗將配好的沙石倒入攪拌機(jī)；與此同時(shí)，通過水泥輸送泵按比例地將水泥從水泥艙送入攪拌機(jī)；然后通過水泵加入相應(yīng)比例的水，使水泥、水、沙石按比例(質(zhì)量比)混合在一起進(jìn)行攪伴，生產(chǎn)混凝土，最后通過混凝土輸送泵將砼送至澆注施工現(xiàn)場(chǎng)。

1.2 打樁

使用抓斗起重機(jī)從輔助船上吊運(yùn)木樁或水泥樁至指定位置，將挖機(jī)原配鏟斗或換成專用壓頭放置于木樁或水泥樁上方，利用液壓機(jī)構(gòu)推壓斗柄，將大部分功率集中在鏟斗上進(jìn)行施壓，從事壓樁作業(yè)?？梢赃m用于壓一般的木樁、混凝土方樁、鋼板樁。

1.3 開挖

將船舶駛?cè)腴_挖點(diǎn)附近，使用位于船首的挖掘機(jī)對(duì)護(hù)岸進(jìn)行挖掘工作。完成一個(gè)點(diǎn)的護(hù)岸挖掘后，沿護(hù)岸移動(dòng)船舶至，至挖泥點(diǎn)，重復(fù)進(jìn)行下一輪的挖泥作業(yè)。

挖掘機(jī)械還可實(shí)現(xiàn)水陸兩用。當(dāng)在船上從事施工作業(yè)時(shí)，可將其鎖定于船舶甲板首部的固定區(qū)域進(jìn)行相應(yīng)的施工作業(yè)；由于下設(shè)履帶，也可通過設(shè)置在船首的活動(dòng)跳板自駛至岸邊的陸地，在陸上進(jìn)行砌岸和護(hù)岸所需的各種作業(yè)。

1.4 起重

船上配備抓斗起重機(jī)，起重能力為3.2 t。可用于承擔(dān)生產(chǎn)混凝土作業(yè)中的沙石料吊裝作業(yè)；也可作為獨(dú)立模塊，用于從輔助船上吊卸木樁或方樁至護(hù)岸作業(yè)的施工現(xiàn)場(chǎng)；或用于吊運(yùn)裝載于擱淺或沉沒貨船上的貨物，對(duì)遇難船舶實(shí)施減載的搶險(xiǎn)救助作業(yè)。

2 船舶主要技術(shù)參數(shù)

28 m多功能航道船舶主要技術(shù)參數(shù)如下。

總 長(zhǎng)Loa28.12 m

水 線 長(zhǎng)Lwl28.0 m

兩柱間長(zhǎng)Lpp27.1 m

型 寬B8.6 m

型 深D2.5 m

設(shè)計(jì)吃水d1.2 m

排 水 量 △ 253. 14 t

方形系數(shù)Cb0.876

主機(jī)功率 162 kW

航 速 11 km/h

攪拌生產(chǎn)能力為25 m3/h，成品混凝土總量為5 t。

3 主要特點(diǎn)

3.1 船型和布置特點(diǎn)

28 m多功能航道工程船作業(yè)工況總布置圖見圖1。

受航道條件和船舶造價(jià)的制約，航道工程船本身的吃水和平面尺度均受限制；而為迎合多種功能的作業(yè)需求，船上又必須設(shè)置眾多而復(fù)雜的工程設(shè)備以及用于混凝土攪拌所需的散裝水泥和水的儲(chǔ)存艙室，對(duì)甲板面積、艙室布置等均有苛刻的要求；由于該船需在河道中進(jìn)行挖泥、打樁等施工作業(yè)，對(duì)船舶穩(wěn)性和實(shí)現(xiàn)定位及微移作業(yè)等均有特殊要求；又因該船需承擔(dān)對(duì)遇險(xiǎn)船只的應(yīng)急救援任務(wù)，對(duì)其快速性和適應(yīng)彎窄河段操縱能力的要求也較高。就船舶性能而言，這些要求本身往往是矛盾的，本著經(jīng)濟(jì)實(shí)用、結(jié)構(gòu)緊湊的原則，合理地確定船舶總體布置，優(yōu)化選取合理的尺度系數(shù)，滿足航道治理和維護(hù)等多種施工作業(yè)的綜合需求。

圖1 28 m 多功能航道工程船作業(yè)工況總布置

本項(xiàng)研究設(shè)計(jì)的內(nèi)河多功能航道工程船是依靠其設(shè)置的挖掘機(jī)、混凝土攪拌和輸送設(shè)備以及起重機(jī)等多種工作機(jī)構(gòu)來完成航道建設(shè)和維護(hù)施工的各種工作使命的，本著方便操作的原則，合理布局這些工作機(jī)械是多功能航道工程船總體布置研究設(shè)計(jì)的核心。

該船的船舶甲板的首部設(shè)置挖掘機(jī)械，中部區(qū)域設(shè)置混凝土攪拌及其輸送裝置；同時(shí)還設(shè)置有主要為攪拌機(jī)輸送沙石等原材料、吊運(yùn)樁料且兼顧為擱淺遇險(xiǎn)船舶實(shí)施減載脫淺的起重設(shè)備。在進(jìn)行總體布置的研究設(shè)計(jì)中，充分考慮了這些工作機(jī)構(gòu)的安裝位置、操作部位、動(dòng)作幅度等多種因素。

操縱室是全船的控制中心，該船的駕駛室設(shè)置于船中區(qū)域，可以指揮與操縱多種工程作業(yè)。為保證多功能船有效地挖掘、打樁，安全地吊運(yùn)和及時(shí)地進(jìn)行救助作業(yè)，船上設(shè)置了定位設(shè)備，使本船在作業(yè)過程中，有足夠的穩(wěn)性及定位功能。因混凝土攪拌系統(tǒng)所需配備的水泥罐的容積和吊桿長(zhǎng)度稍有不同，所占有的船舶甲板空間也有所區(qū)別，適用于使用簡(jiǎn)易的混凝土攪拌系統(tǒng)。因受航道橋梁高度的限制，多功能航道工程船在航行時(shí)，需將攪拌設(shè)備拆除并放置到輔助船內(nèi)；起重機(jī)吊臂也應(yīng)處于放倒?fàn)顟B(tài)，并禁止夜航。對(duì)于航道挖掘和疏浚作業(yè)，船上僅需設(shè)置挖機(jī)，即只需設(shè)置一個(gè)機(jī)械模塊，是一種最為簡(jiǎn)單的作業(yè)工況；對(duì)于護(hù)岸施工作業(yè)，則需將3個(gè)機(jī)械模塊同時(shí)設(shè)置于船上，是最為復(fù)雜的作業(yè)工況，對(duì)總體布置的要求最為苛刻。

3.2 工程機(jī)械選型

對(duì)工程機(jī)械的選型原則是方便拆卸與組裝成相應(yīng)的模塊。采用模塊式組裝方式，可實(shí)現(xiàn)一種模塊，多船應(yīng)用，提高工程機(jī)械的使用效率，此外，當(dāng)船舶處于調(diào)遣航行時(shí)，因橋梁高度對(duì)船上固定物的高度限制，需將裝置在船上的機(jī)械拆除并放置到配套的輔助船舶上。

3.2.1 挖掘和打樁設(shè)施的選型

本著一機(jī)多用的設(shè)計(jì)原則，在選型研究中，將挖掘和打樁設(shè)施合二為一，采用一套設(shè)施兼顧挖掘和打樁功能，承擔(dān)河床疏浚和岸壁施工和維護(hù)中的挖掘、打樁、拋石等多種作業(yè)需求，即組成第一個(gè)機(jī)械模塊。

該船選用可移動(dòng)的SH360HD-5型履帶式挖掘機(jī)作為挖掘機(jī)械。這是一種陸用挖掘機(jī)械，挖掘機(jī)為鏟斗式，鏟斗容量為1.8 m3；最大卸載高度為7.23 m；最大挖掘深度為7.34 m；最大挖掘半徑為11.17 m；鏟斗挖掘力為229 kN。

使用這臺(tái)挖掘機(jī)，當(dāng)用于應(yīng)急及工程量不大的航道疏浚作業(yè)和岸壁施工的基坑開挖時(shí)，可使用挖機(jī)原配的鏟斗。當(dāng)進(jìn)行打樁作業(yè)時(shí)，可適用木樁、水泥樁、鋼板樁等。其中木樁的直徑一般為12～14 cm；混凝土方樁的為規(guī)格25 cm×25 cm，長(zhǎng)度不超7 m；鋼板壓(槽鋼)不超10 m。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用挖機(jī)每壓一根樁所需時(shí)間約10 min，加上約10 min的準(zhǔn)備時(shí)間，壓入1根樁花費(fèi)的總時(shí)間約為20 min。

3.2.2 混凝土攪拌及輸送系統(tǒng)

這是用于內(nèi)河航道多功能工程船的第二個(gè)機(jī)械模塊。在船上設(shè)置混凝土攪拌和輸送設(shè)施，就地生產(chǎn)混凝土并向岸邊輸送，進(jìn)行岸壁建設(shè)和維修的施工作業(yè)[1-3]。

在船中甲板裝有1套攪拌機(jī)械、1臺(tái)混凝土輸送泵、2座共可裝約6 t水泥的水泥艙。為吊裝沙石料，需與后述第3種模塊的起重設(shè)備配套作業(yè)；水泥艙和水艙用于儲(chǔ)存散裝水泥和水；攪拌機(jī)械用于混凝土的攪拌生產(chǎn)；混凝土輸送泵用于將船上制作好了的混凝土輸向岸邊，用于岸壁建設(shè)和維護(hù)的各種相關(guān)作業(yè)[4]。

混凝土攪拌裝置為用計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)成套設(shè)備，操作方便、簡(jiǎn)單。攪拌系統(tǒng)是包含有下列設(shè)備和功能的簡(jiǎn)易攪拌機(jī)械系統(tǒng)。

攪拌站型號(hào) JS500

配料機(jī)型號(hào) HDP1200

攪拌站生產(chǎn)率 25 m3/h

水泥艙容積 2.5 m3×2

混凝土輸送泵型號(hào) HBTS20-8-30

理論混凝土輸出量 20 m3/h

最大理論泵送壓力 8 MPa

最大理論輸送距離水平/垂直 500 m/130 m

料斗容積/上料高度 0.3 m3/1 100 mm

砼坍落度范圍 120～230 mm

起重機(jī)吊臂長(zhǎng)度 9 m

攪拌機(jī)械系統(tǒng)隨船一次性攜帶水泥及骨料較少，但便于拆卸和組裝，在僅折除攪拌系統(tǒng)中的攪拌機(jī)的情況下，水面以上固定高度約為4 m，可適應(yīng)于通行內(nèi)河5級(jí)航道的橋高限制，更易適應(yīng)模塊式組裝的功能需求, 快速實(shí)現(xiàn)功能的模塊式組合使用，進(jìn)一步節(jié)約船舶空間和使用成本。

3.2.3 起重設(shè)備的選型

這是設(shè)置于多功能船上的第3個(gè)機(jī)械模塊。經(jīng)過分析研究，決定選用SZD1型起重機(jī)1臺(tái)，其主要技術(shù)規(guī)格如下。

起重機(jī)最大起重量 3.2 t

起重臂長(zhǎng) 9.00 m

起升速度 16 m/min

最大起升高度 9 m

回轉(zhuǎn)速度 1.2 r/min

工作幅度 2.80～8.29 m

此種起重機(jī)主要與第2個(gè)模塊配套使用，用于承擔(dān)生產(chǎn)混凝土作業(yè)中的沙石料吊裝作業(yè)；也可作為獨(dú)立模塊，用于從輔助船上吊卸木樁或方樁至護(hù)岸作業(yè)的施工現(xiàn)場(chǎng)；或用于吊運(yùn)裝載于擱淺或沉沒貨船上的貨物，對(duì)遇難船舶實(shí)施減載的搶險(xiǎn)救助作業(yè)。

3.3 船舶推進(jìn)裝置

3.3.1 船舶推進(jìn)主機(jī)及減速齒輪箱的選用

多功能航道工程船的主要職責(zé)是航道施工作業(yè)，航行狀態(tài)較少，對(duì)其航速?zèng)]有過高的要求。擬選用1臺(tái)NT6135ZcZA型柴油機(jī)作為推進(jìn)主機(jī)，其額定功率為162 kW，額定轉(zhuǎn)速為1 500 r/min；考慮到船舶吃水較淺，車葉直徑受限，故選用1臺(tái)HC138型減速齒輪箱與之配套使用，減速比為3.57∶1。

3.3.2 船舶推進(jìn)性能的計(jì)算及航速預(yù)估

在進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，按單槳船公式計(jì)算其推進(jìn)因子，設(shè)計(jì)確定螺旋槳要素，并進(jìn)行航速預(yù)報(bào)。計(jì)算結(jié)果匯總見表1。

表1 28 m船型推進(jìn)性能設(shè)計(jì)計(jì)算及航速預(yù)估

由表1可見，在選定的推進(jìn)主機(jī)及減速箱的情況下，按2種近似方法獲取的有效功率進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，所得出的螺旋槳要素比較接近，預(yù)報(bào)得出的船舶航速相差不多，基本上維持在11km/h左右，可以滿足船舶航行至新的施工區(qū)域調(diào)遣航行的速度需求。

3.4 船舶穩(wěn)性

該船為航道工程船，在進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，對(duì)船舶穩(wěn)性有著很高的要求，作業(yè)工況有下列4種。

1)僅使用挖機(jī)(模塊1)的作業(yè)狀態(tài)，承擔(dān)航道挖掘與疏浚作業(yè)。

2)僅使用混凝土攪拌系統(tǒng)(模塊2)的作業(yè)狀態(tài)，用于混凝土的生產(chǎn)和向岸邊輸送作業(yè)。

3)僅使用吊機(jī)(模塊3)的作業(yè)狀態(tài)，承擔(dān)為擱淺船舶的減載脫淺救助作業(yè)。

4)同時(shí)使用3種機(jī)械模塊的作業(yè)狀態(tài)是承擔(dān)岸壁建設(shè)和維修的施工作業(yè)。

此外，還需考慮船舶的航行狀態(tài)。

對(duì)以上4種作業(yè)和航行工況進(jìn)行穩(wěn)性校核計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明，4種作業(yè)工況及航行工況下的穩(wěn)性均可滿足《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》[5](2011)對(duì)內(nèi)河工程船所提出的有關(guān)規(guī)定。

3.5 船舶自動(dòng)化水平

3.5.1 施工作業(yè)的定位

為保證船舶作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性，該船在中前部位的兩側(cè)各設(shè)有1根長(zhǎng)度為9.5 m的定位樁，并在相應(yīng)的左右兩舷各設(shè)有專用于控制定位樁升降的電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)1臺(tái)。

3.5.2 遙控操作和機(jī)械設(shè)備模塊的集中控制

通過遙控裝置可在操作室內(nèi)實(shí)現(xiàn)推進(jìn)和操縱裝置的遙控操作和集中控制，大大提升了船舶的自動(dòng)化水平。

3個(gè)機(jī)械設(shè)備模塊(挖機(jī)，起重機(jī)，攪拌設(shè)備)都要在各自的機(jī)械上或機(jī)旁操作，各自實(shí)現(xiàn)集中控制及自動(dòng)化。

3.5.3 混凝土加工與輸送的自動(dòng)控制

通過電腦編制程序?qū)炷翑嚢枧c輸送作業(yè)進(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)從配料到攪拌和輸送的各個(gè)環(huán)節(jié)的一條龍式作業(yè)，大大地提高了混凝土生產(chǎn)與輸送的工作效率。

4 航道建設(shè)中的實(shí)用性研究

4.1 中小工程量的航道挖掘和疏浚

利用本項(xiàng)研究的多功能航道工程船并使用第一個(gè)機(jī)械模塊進(jìn)行施工，比較適用于中小工程量的航道挖掘和疏浚作業(yè)。在施工中，若用挖機(jī)原配的鏟斗進(jìn)行挖泥作業(yè)，每小時(shí)可挖泥10 m3;若將鏟斗改裝為抓斗，每小時(shí)挖泥量約為12 m3。

對(duì)于大工程量的航道建設(shè)，特別是水源要求較高的水域，可能還是使用專用的航道工程船(如絞吸式挖泥船)進(jìn)行施工比較適宜。

4.2 對(duì)護(hù)岸建設(shè)與維修作業(yè)的實(shí)用性

護(hù)岸施工作業(yè)包括建筑圍堰(打樁和填土)、抽水、岸基開挖、岸基打樁、岸基鋪設(shè)碎石墊層、混凝土基礎(chǔ)澆注、岸壁的漿砌塊石、壓頂混凝土澆注、岸后回填土以及拆除圍堰等10多個(gè)施工環(huán)節(jié)，需要同時(shí)使用3個(gè)機(jī)械模塊進(jìn)行組合作業(yè)，才能完成施工任務(wù)。應(yīng)用本項(xiàng)研究的多功能航道工程船從事護(hù)岸施工作業(yè)，可充分體現(xiàn)其優(yōu)越性，這是本項(xiàng)研究的亮點(diǎn)。

現(xiàn)以對(duì)20 m長(zhǎng)的堤岸按A型護(hù)岸結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工為例，分析采用多功能航道工程船進(jìn)行施工的作業(yè)流程和實(shí)用性。

1)建筑圍堰。對(duì)20 m長(zhǎng)的堤岸，一般需要建筑25 m長(zhǎng)、2 m寬、0.5～1.0 m高的圍堰。

為建筑圍堰，需要打入兩排間距為0.5 m的木樁，總計(jì)約有50根。木樁的直徑約為12～14 cm，長(zhǎng)4～6 m，壓入深度約為2 m。利用挖機(jī)可進(jìn)行從輔助船上吊運(yùn)木樁和壓樁作業(yè)，耗時(shí)約10 h。

打樁完成后，利用挖機(jī)進(jìn)行挖土和填土筑堰作業(yè),總計(jì)約挖填土方60 m3，耗時(shí)約6 h。

此后，尚需利用船上的水泵進(jìn)行圍堰內(nèi)的抽水作業(yè)，耗時(shí)約2 h。

2)岸基建設(shè)。

① 利用挖機(jī)進(jìn)行開挖岸基作業(yè)，岸基寬度約為1.9 m。每延米需開挖9.16 m3，總計(jì)約開挖183.2 m3，耗時(shí)約18 h。

② 利用挖機(jī)進(jìn)行吊運(yùn)木樁和岸基的壓樁作業(yè)?；鶚稙殚g距0.5 m且呈梅花形布置的兩排木樁，總計(jì)約60根，用挖機(jī)從事吊運(yùn)和壓樁作業(yè)，總耗時(shí)約20 h。

③ 鋪設(shè)碎石墊層。20 m堤岸的總鋪墊量為3.8 m3，利用挖機(jī)從事鋪墊、壓實(shí)作業(yè)，耗時(shí)約2 h。

④ C20混凝土基礎(chǔ)澆注，20 m堤岸的總澆注量為19.2 m3，利用混凝土輸送泵輸送C20混凝土，并利用挖機(jī)的鏟斗壓實(shí)并用人工抹平，約耗時(shí)10 h。

3)岸壁漿砌塊石，20 m堤岸的總砌石量為43 m3。利用挖機(jī)鏟斗拋石，并用人工進(jìn)行岸壁排石并用混凝土砌平，約耗時(shí)10 h。

4)C25混凝土壓頂澆注，20 m堤岸的總澆注量為2.4 m3，利用混凝土輸送泵輸送C25混凝土，利用挖機(jī)鏟斗壓實(shí)并用人工抹平，約耗時(shí)4 h。

5)拆堰和墻后土回填。

① 拆堰挖土并回填墻后，60 m3，約耗時(shí)6 h；

② 拆堰拔樁，50根，約耗時(shí)5 h；

③ 墻后土回填，50 m3，約耗時(shí)5 h。

6)其他工程。在施工過程中，還需進(jìn)行倒濾層、沉降縫和泄水管等施工作業(yè)，約耗時(shí)10 h。

施工的總計(jì)時(shí)間約需108 h，若按10 h /工作日計(jì)算，則用多功能船進(jìn)行20 m護(hù)岸施工花費(fèi)的總時(shí)間約為10.8 d。根據(jù)過去的施工經(jīng)驗(yàn)，若采用普通方式進(jìn)行護(hù)岸施工，約需20 d才能完成20 m護(hù)岸的施工作業(yè)，且需耗費(fèi)較多的人工。特別是在施工時(shí)，岸邊的植被和景觀也遭到破壞，完工后，尚需花費(fèi)岸邊植被的修復(fù)費(fèi)用(約為200元/m2)。

由此可見，本項(xiàng)研究的多功能航道工程船是適用于航道護(hù)岸施工的較佳方式。既可節(jié)約時(shí)間，又可節(jié)省人力、物力，并有利于植被與岸邊景觀的環(huán)境保護(hù)。利用多功能船進(jìn)行航道的護(hù)岸施工作業(yè)，會(huì)充份體現(xiàn)其優(yōu)越性，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5 結(jié)論

1)該船可以適用中小工程量的內(nèi)河航道的挖掘和疏浚作業(yè)，尤其適用于內(nèi)河航道的岸壁建設(shè)和維修任務(wù)，利用該船進(jìn)行護(hù)岸施工效率高，相比目前人工方法，可節(jié)省一半的施工時(shí)間。

2)該船的機(jī)械設(shè)備是模塊組裝式，布置緊湊，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。模塊拆卸和組裝方便，可根據(jù)不同的使用環(huán)境和相應(yīng)功能需求，選擇相應(yīng)的專用工程設(shè)備組裝成相應(yīng)的模塊從事施工作業(yè)。實(shí)現(xiàn)一種模塊，多船使用，有效地節(jié)約船舶空間和使用成本，提高了工程機(jī)械的使用率；同時(shí)，轉(zhuǎn)換成航行狀態(tài)的迅速，適應(yīng)內(nèi)河航行操縱性和橋梁高度的要求，提高船舶的使用效率。

3)該船選用了1臺(tái)可移動(dòng)的SH360HD-5履帶式挖掘機(jī)作為挖掘機(jī)械，既具挖掘功能，可承擔(dān)航道疏浚的挖泥和岸壁施工的挖坑作業(yè)；又可承擔(dān)岸壁施工的壓樁、拋石砌岸和墻后土回填等多種作業(yè)；尚可承擔(dān)為航道中的擱淺遇險(xiǎn)船舶實(shí)施卸貨減載的救助作業(yè)，充分體現(xiàn)了一機(jī)多用的研究設(shè)計(jì)原則。使用這種機(jī)械，既可在船上進(jìn)行施工作業(yè)；又可通過履帶行駛至岸邊的陸地，進(jìn)行岸壁施工的相關(guān)作業(yè)，水陸兩用，機(jī)動(dòng)靈活。

4)選用的簡(jiǎn)易混凝土攪拌和輸送系統(tǒng)及用于混凝土生產(chǎn)的沙石、水泥等原材料的儲(chǔ)備艙室、水艙和吊運(yùn)機(jī)具，并通過電腦控制，實(shí)現(xiàn)從混凝土生產(chǎn)的配料、吊運(yùn)、攪拌和輸送的一條龍作業(yè)。與通過混凝土攪拌車從陸路進(jìn)行混凝土供應(yīng)的方式相比，不僅具有生產(chǎn)量大、靈活方便等優(yōu)勢(shì)，更重要的是不需要在岸邊修建臨時(shí)通道，破壞綠化，有利于環(huán)境保護(hù)，是貫徹環(huán)保型航道建設(shè)理念的較佳選擇。

5)該船的穩(wěn)性良好，在4種作業(yè)狀態(tài)和航行狀態(tài)下的穩(wěn)性指標(biāo)均符合內(nèi)河法規(guī)和規(guī)范對(duì)內(nèi)河航道工程船的有關(guān)規(guī)定；所配置的定位樁等定位設(shè)備，保證了船舶在進(jìn)行各種施工作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性，為航道工程船的安全施工提供了技術(shù)保障。

6)該船具有自航能力，所配備的推進(jìn)主機(jī)和相關(guān)的推進(jìn)操縱設(shè)備，使航行速度可達(dá)11 km/h，適應(yīng)靈活機(jī)動(dòng)地調(diào)遣至新的地段進(jìn)行航道施工的使用需求。

本船在設(shè)計(jì)中也存在一些局限性。由于航道護(hù)岸施工需要消耗砂、石、水泥和樁料，而多功能船本身的尺度、空間有限，無法大量地裝載這些材料，需要相應(yīng)地配備一艘或多艘輔助船舶為其提供建材，對(duì)施工企業(yè)前期資金投入要求較高；還有，當(dāng)船舶處于調(diào)遣航行狀態(tài)時(shí)，受到航道中的橋梁高度限制，需要將一些凈空超高的機(jī)械模塊拆除并裝載到輔助船上，一方面增加了操作人員工作量，另一方面需要配套輔助船舶。如何在限制性航道環(huán)境中，降低船舶凈空高度，提高操作方便性，減少輔助船配置有待進(jìn)一步研究。

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[4] 方 勇,方 毅.CHZ200-2S2000L型船載混凝土攪拌站[J].建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，2006(11)：79-81.

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Development and Design of Multifunctional Engineering Ship inInland Restricted Waterway

TAN Yong1, XU Ming-hua2, WENG Fang-yong2

(1 Zhejiang Jiaxing Harbor and Waterway Management Bureau, Jiaxing Zhejiang 314001, China;2 Jiaxing Jinhang Ship Design Co. Ltd., Jiaxing Zhejiang 314033, China)

Inland restricted waterway construction and daily maintenance needs involving multiple construction sectors. A multifunctional engineering ship is developed and designed to meet various needs of dredging and excavation, concrete mixing and delivery, throwing stone shore, piling, and so on. The automatic control system is used to improve the ability of automatic control, the operation precision and efficiency. Through field investigation of the existing real ship, the design proposal is determined on the basis of ship form selection, comprehensive comparison of construction machinery, concrete mixing and delivery systems, lifting equipment, marine propulsion and automation, etc., as well as the practicality comparative study.

inland river; restricted waterway; engineering ship; multifunctional

10.3963/j.issn.1671-7953.2015.01.012

2014-08-14

浙江省交通運(yùn)輸廳2012年科技項(xiàng)目 (2012W11)

譚 涌(1979-)，男，碩士，高級(jí)工程師

U662.3

A

1671-7953(2015)01-0046-06

修回日期：2014-08-18

研究方向:船舶及海洋工程、海事管理

E-mail:yongtan@21cn.com