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冲击荷载是下水式升船机紧急停机设计的关键参数.现有方法未区分空气/水双工况差异,忽略水体晃动附加质量且简化制动逻辑,计算偏差较大.基于势流理论量化附加质量系数,构建双工况等效质量与不平衡载荷模型,结合制动特性推导加速度公式并耦合得到冲击荷载系数,实现水—结构与制动逻辑耦合建模,显著提升计算精度,为升船机安全设计提供方法支撑.
下水式升船机紧急停机冲击荷载系数水-结构耦合附加质量制动系统
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针对两级 1 000 吨级升船机之间的中间渠道内船舶航行与泊稳安全问题,采用物理模型试验和船舶操纵仿真模拟相结合的方法,开展船舶自第二级船厢直线驶出的航行试验研究,揭示船舶航行条件与中间渠道水面波动、航行船舶下沉量、停泊船舶受力等关键要素的影响规律,提出中间渠道船舶最高安全航速.结果表明:综合考虑升船机对接安全、运行效率和船舶航行与泊稳安全,中间渠道内船舶航行速度宜控制在 1.5 m∕s 以内;中间渠道采用 3.6 m 设计通航水深合理、可靠,可满足船舶安全通航需求;中间渠道整体线形布置合理,船舶以 1.5 m∕s 最高航速航行时航向基本稳定.
升船机中间渠道物理模型试验船舶操纵
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全平衡钢丝绳卷扬式垂直升船机的超大型化是提高升船机通过能力的必要举措.对于超大型全平衡钢丝绳卷扬式升船机,承船厢纵倾稳定性的设计与研究需要考虑提升钢丝绳数量多分布广和主提升机卷扬提升机数量较多的设备布置特点.基于上述设备布置特征,建立了承船厢纵倾稳定性的四吊点动力学模型,并提出了基于四吊点动力学模型的承船厢纵倾稳定性安全系数的半解析计算方法,为超大型全平衡钢丝绳卷扬式垂直升船机承船厢纵倾稳定性设计提供了依据.利用该文提出的承船厢纵倾稳定性安全系数计算方法,对亭子口升船机承船厢纵倾稳定性安全系数进行了计算,证明了该方法的有效性和合理性.实例分析表明,采用基于两吊点模型的计算方法用于超大型升船机承船厢纵倾稳定计算时偏于保守;在主提升机纵向吊点中心距和提升绳悬吊总刚度等参数不变的条件下,基于分散悬吊的承船厢四点悬吊系统比相对集中的两点悬吊系统具有更强的纵倾稳定性.
超大型升船机承船厢悬吊系统四吊点模型纵倾稳定性
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升船机作为水利工程中关键的船舶垂直运输设施,其运行安全直接关系到水运效率与工程安全.对此,设计了包括感知层、传输层与终端层的升船机健康监测系统,该系统利用可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)、光纤与以太网通信,以及Sie-mens WinCC 数据采集与监视控制(supervisory control and data acquisition,SCADA)平台进行数据采集、处理和可视化,实现对关键构件振动、位移和应力状态的连续监控.验证结果表明,在高湿、高负荷与户外恶劣工况下,该系统的传感器精度、数据完整性和联动性满足设计要求,可有效提高升船机运行的安全性.研究旨在为智能化运维提供技术支撑,并为未来算法优化和多系统协同管理奠定实践基础.
升船机健康监测系统多源传感器运行安全
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升船机凭借适应水头高、过坝时间短、节能不耗水、布置更灵活的显著优势,已逐渐成为现代内河航运与水利枢纽工程克服航道集中水位落差的关键通航设施.本文系统梳理升船机技术的发展历程与体系架构,重点剖析三大主流升船机的技术原理与工程适配性;聚焦具有广泛适用性和大型化发展潜力的平衡重式垂直升船机(齿轮齿条爬升式、钢丝绳卷扬式)的结构设计、施工制造、安全保障等核心领域,结合三峡、构皮滩、百色等典型工程案例,阐述中国在超大型升船机领域的关键技术突破;针对超大运量、智慧运维、绿色低碳等行业需求,展望串联矩阵式布局、摩擦驱动式机型、智能监测诊断三大技术发展趋势.研究表明,中国升船机技术已实现从"跟跑引进"到"领跑创新"的跨越式发展,构建了多技术路线并行的自主体系,未来将为国家综合立体交通网建设与"一带一路"倡议提供关键装备支撑,推动全球内河航运技术升级.
航道工程平衡重式垂直升船机结构设计施工制造安全保障智能监测技术发展趋势
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该文介绍大吨位船厂卷扬式垂直升船机的主要研究成果,通过对大吨位升船机的吊点驱动形式、承船平台的锁定方式及承船平台结构形式三大关键技术的设计与研发,解决大吨位升船机的主要技术瓶颈,为国内大吨位升船机项目的实施做好技术储备工作.
大吨位升船机吊点承船平台锁定装置技术瓶颈
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为验证某升船机安全制动系统紧急制动性能是否满足设计要求,该文分析梳理了制动系统的工作原理并进行了 3 种设计工况的上行、下行共 6 组试验研究,试验结果表明:制动系统"上闸力-驱动系统转速"闭环关系在制动系统调整施加制动力时符合升船机制动加速度的要求,且制动一致性好,满足升船机运行要求.
制动系统急停试验研究
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针对传统修造船厂船舶上下排效率低、场地适应性差的问题,为某船厂设计了一种2 000 t级垂直卷扬式升船机系统,通过建立多吊点协同力学模型,完成了钢桁架主体结构的设计及强度验算.基于动态载荷分布特性,提出了控制系统的优化设计,确定了位置闭环控制系统.实际应用表明,该系统实现了承船平台±5 mm及姿态精准调平,单船下水时间约20 min.该升船机的成功应用验证了垂直卷扬式技术在大型船舶快速移载领域的可靠性优势,为船厂工艺升级提供了新技术路径.
垂直卷扬式升船机承船平台吊点机构多电机同步控制船舶上下排
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复杂通航枢纽是由船闸、升船机、通航隧洞和中间渠道等多个通航建筑物组成的复杂通航设施,中间渠道作为连接不同通航设施的关键水域,承担着船舶汇集、疏导和临时停泊的功能,其会船段容量配置对于提升枢纽的整体通过能力具有重要的现实意义.针对复杂通航枢纽中间渠道会船段容量配置与枢纽通过能力不匹配的问题,以乌江构皮滩通航枢纽为研究对象,运用Arena仿真平台构建了复杂通航枢纽仿真模型,通过模拟试验和数据分析,探讨了在不同的枢纽日开放时间下,中间渠道会船段容量对枢纽通过能力及船舶待闸时间的影响.结果表明,根据枢纽开放运行时间合理调整中间渠道会船段容量,可提高枢纽的通过能力并降低枢纽上下行船舶的待闸时间,构皮滩通航枢纽经优化后最高可提升13.9％的货运通过量,并使枢纽上下行船舶的平均待闸时间减少13.6％.研究结果可为复杂通航枢纽中间渠道会船段容量的设计和运营提供理论技术支撑.
复杂通航枢纽会船段容量通过能力待闸时间
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为解决卷扬式垂直升船机运行过程中,因浅水晃动引起的减速器偏角与位置柔性误差问题,提出大型垂直升船机减速器柔性误差补偿方法.首先设计大型垂直升船机减速器在浅水晃动工况下的柔性误差关联模型;然后结合输出扭矩-浅水晃动干扰的传动函数,以及工作过程中可能影响减速器的浅水晃动因素,计算减速器的柔性误差值;最后将柔性误差值输入BP神经网络中进行拟合训练,得出最终的柔性误差补偿结果.实验结果表明:所提方法的补偿精度高、实验重复性好、误差补偿收敛速度快,应用效果较好.
大型垂直升船机浅水晃动减速器柔性误差补偿
