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第二节
耙头

耙头是耙吸挖泥船作业中与水下被挖掘泥砂发生接触的机械部件,形象地说,耙头犹如一个人的嘴巴,耙管好比咽喉,泥泵及其驱动系统宛如心脏,而硕大的泥舱及其各类吸排管系统有如肠胃,所有泥砂都得由泥泵抽吸,从耙口吸嘴、吸管送入泥舱。耙头与泥泵同属疏浚系统中关键设备,从它们迄今所享有的专利数量便可看出耙头的关键作用。

泥水混合物能否顺利吸入,泥泵的真空吸力是关键。而耙头的功效之一是必须能够破坏各种土壤的凝结。挖掘过程中可以利用冲刷、机械作用或两者兼而用之完成。一个成功的耙头,不仅意味着吸入浓度高,对不同泥质挖掘的适应性强,单位时间内的挖掘产量高,而且还应使耙挖时产生的阻力尽可能小,以降低挖掘功率,延长使用寿命,使综合经济效益达到尽可能完美的境界。因为当船处于2节~3节航速挖泥作业时,耙头的阻力已上升为阻力的主要成分,明显大过船体阻力,这就要求不断提高耙头设计制造的技术含量。长期以来高效耙头一直是国内外疏浚界重点研究的对象之一。

一、耙头的主要类型

100多年来,随着耙吸挖泥船的不断开发和进展,其中耙头的形式也不断改进和更新,从老式的弗路林钩形耙头、安布罗斯鞋形耙头到加利福尼亚型耙头(见图3-3)以及IHC公司活动罩式耙头等,并逐步发展到今天利用耙齿切削和高压冲水疏松水底泥砂的新型主动耙头。以往使用过的多种耙头一直在不断发展和演变,其中沿用时间最长的要算加利福尼亚型耙头。

图3-3 加利福尼亚型耙头实物

该耙头早期由美国人发明,其特点是活动罩壳可根据不同挖深自动调节,经不断改进沿用至今,这种耙头现今主要用来对付高度密实细沙及高黏度土质。荷兰IHC公司和德国LMG(O&K前身)公司均在原有加利福尼亚型耙头的基础上进行了多项革新,形成了各自的加利福尼亚系列耙头。

除了加利福尼亚型耙头以外,IHC、O&K公司还拥有各自开发的耙头,这就是通常所说的IHC系列耙头及VWD系列耙头(适合于挖淤泥及一般沙土),后者是一种具有扁平调节罩的各种高压冲水或非高压冲水耙头。

除了上述耙头以外,采用较多的还有文丘里耙头、淤泥耙头等。长期以来,荷兰IHC公司及德国O&K公司在耙头研究及推广应用方面取得很大成效,现在国外大型耙吸挖泥船上所配备的耙头几乎都是这两家厂商的产品(见图3-4~图3-6)。

图3-4 荷兰IHC公司开发的“威龙”耙头

图3-5 德国开发的高效喷水耙头

图3-6 荷兰IAC公司历年开发的部分高效耙头

我国疏浚界在多年工程实践中也对加利福尼亚型耙头进行了改进和创新,如“通途”号上已应用我国自己研制的高效耙头。为使耙吸挖泥船对不同泥质具有更好的适应能力并保持尽可能高的生产效率,大多数耙吸挖泥船上都同时配备两种不同功能的耙头以备不时之需。事实上,具有实力的疏浚公司都有适合自己使用的耙头。

二、耙头的基本构造

现代耙头的基本构造由两大部分组成:耙头本体和由液压油缸推动的活动罩壳,液压油缸由舱内的液压泵驱动,活动罩壳确保耙头在不同挖深下均能更好地与泥层表面贴合。耙头前端装有一块可调节角度的进水挡板,借以调节海水吸入量,改变吸泥面的压力,以确保高浓度泥浆吸入。可调的活动罩壳向上翻转的角度可达到50度以上,以便在不同水深下均能有效地调节角度,使泥浆吸入量得到提高。为了与以往的常规耙头加以区别,人们已习惯于将这种耙头称为主动耙头。IHC公司在1980年前后就已成功研制出这种主动耙头,并在不断完善。耙头罩壳上根据需要还可加装可调齿排,并采用插座式耙齿安装,便于耙齿更换,这与绞刀刀齿的安装颇为相像。耙头的易损部件[如紧贴泥土的耐磨块(见图3-7)],均采用高性能耐磨材料(如HARDOX),同样也便于更换。

图3-7 耙头底座的结构形式

高效耙头与高压冲水的配合使用也是当今耙吸挖泥船的重要特征之一,耙头上的高压喷水及耙齿可有效地疏松板结的泥层,以使泥泵的吸力可以全部用来吸入高浓度泥浆从而获得更高的产量。

普遍加装便于更换的耐磨材料易损件,满足用户的各种实际需要,非标配的新型耙头开发从来也没有停止过。在现有泥舱舱容10 000立方米以上的大型耙吸挖泥船上,耙头宽度普遍在6米以上,最大宽度达9米,重量视其种类不同一般为10~50吨。IHC公司研制的“威龙”型高效耙头,在大、中型耙吸挖泥船上广泛采用。我国2002年引进的12 888立方米耙吸挖泥船“新海龙”号以及后来进口的“长江口01”号和“长江口02”号耙吸挖泥船上都装有这种新型耙头,使用单位认为,该型耙头特别适合长江口泥砂的挖掘。 Q0OdEdgjHj8FY8vPhSIxHQ21kA3YnnSKIn80gVS7O9UT+JFMuiUWNYvYx0eD2rHh

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