專利名稱：一種耙吸挖泥船耙管拖拽力檢測方法
技術領域：
本發(fā)明屬于精確疏浚技術領域，特別是涉及一種耙吸挖泥船耙管拖拽力檢測方法。
背景技術：
目前，耙吸挖泥船得到了越來越多廣泛利用，尤其在陸域形成及臨海工業(yè)園區(qū)的建設中發(fā)揮著越來越關鍵的作用。挖泥控制具備了技術含量高，機械設備繁雜，自動化要求高等特點。精確疏浚成為挖泥指標的一個重要參數。由于挖泥船耙頭在水下進行，工作人員很難判斷耙頭實際工作狀態(tài)，從而難以提高吸泥的高效率。另一方面，如果在耙吸過程中，耙頭與海床之間有過大的摩擦力，對于耙頭的使用壽命包括對船舶能源動力的節(jié)約也帶來很嚴重的影響。如今，對挖泥船耙頭問題的分析，尤其是對海床對耙頭摩擦力分析一直處于二維空間分析模型，對于準確的把握耙頭的動態(tài)過程帶來了一些不足，從而導致在這類似問題分析上理論與實際的偏差比較大。

發(fā)明內容
本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種耙吸挖泥船耙管拖拽力檢測方法。本發(fā)明的目的是分通過耙頭與海床摩擦系數和正壓力的評估，擺脫了過分依賴經驗的弊端，通過耙吸挖泥船耙管拖拽力的補償，實現(xiàn)了精確疏浚，具有檢測方便，實用性強，應用范圍廣等特點的耙吸挖泥船耙管拖拽力檢測方法。采用軸銷傳感器和參數估計方法，給耙頭所受到海床摩擦力問題的研究帶來了方便，從而更加有助于計算耙管拖拽力。本發(fā)明是通過對耙吸挖泥船耙頭、耙管建立三維坐標，通過建立數學模型，計算耙頭所受到摩擦力系數和正壓力函數關系。本發(fā)明耙吸挖泥船耙管拖拽力檢測方法所采取的技術方案是:—種耙吸挖泥船耙管拖拽力檢測方法，其特點是:耙吸挖泥船設有信息采集系統(tǒng)，獲取耙吸狀態(tài)各評估指標物理量，信息采集系統(tǒng)包括耙管連接處的軸銷傳感器、耙管接頭處的角度編碼器、纜繩接頭處的角度編碼器、纜繩對耙管耙頭的測力傳感器、波浪補償器；耙管拖拽力檢測時，通過對耙頭、耙管的受力平衡分析，以及耙頭在耙吸過程中受到海床摩擦力作用大小的評估，從而對降低耙頭受到海床的阻力進行有效的估算。本發(fā)明耙吸挖泥船耙管拖拽力檢測方法還可以采用如下技術方案:所述的耙吸挖泥船耙管拖拽力檢測方法，其特點是:信息采集系統(tǒng)獲取的耙吸狀態(tài)各評估指標物理量，包括耙頭質量、耙管質量、耙管體積、耙頭體積、重力加速度、海水密度、萬向接頭到耙頭部距離、萬向接頭到耙管頭部距離、耙頭的吸口面積。所述的耙吸挖泥船耙管拖拽力檢測方法，其特點是耙管拖拽力檢測時，具體步驟如下:I)在靜態(tài)狀態(tài)下，對挖泥船的耙頭以及耙管做受力分析，建立數學模型；
2)對于垂直角度傳感器檢測方向進行確定；3)測出在挖泥過程中，相關設備的位置、壓力變化過程；在耙管之間安裝軸銷傳感器，軸銷傳感器裝在耙管連接處，并且是一邊一個，兩個傳感器是平行地裝在一對接頭上，用于測量在挖泥過程中耙管之間的受力過程；在纜繩末端安裝垂直角度傳感器觀測纜繩在挖泥過程中，通過波浪補償器調節(jié)過程中觀察纜繩角度變化過程；在耙管密封的不銹鋼殼體內，安裝垂直角度傳感器，用于觀測耙管在吸泥過程中耙管的角度變化；海底泥水混合物的流動在耙頭入口處與海床之間產生了壓力差，通過在耙頭耙管之間安裝壓力傳感器測量壓力差值；通過力學分析，推出耙頭所受的摩擦力與以下物理量相關，耙頭耙管的三維角度、耙頭的入口處與海床之間產生了壓力差、軸銷傳感器的拉力值變化有關系；為讓耙頭在吸泥過程中摩擦力能最小，在挖泥過程中通過對耙管的角度變化對纜繩拉力的控制，從而使得摩擦力系數得到優(yōu)化控制。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:耙吸挖泥船耙管拖拽力檢測方法由于采用了本發(fā)明全新的技術方案，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明通過耙頭與海床摩擦系數和正壓力的評估，擺脫了過分依賴經驗的弊端，通過耙吸挖泥船耙管拖拽力的補償，實現(xiàn)了精確疏浚，具有檢測方便，實用性強，應用范圍廣等優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明耙臂拖拽力計算流程結構示意圖；圖2是耙管垂直角度傳感器檢測角度結構示意圖(耙管標注I);圖3是纜繩垂直角度傳感器檢測角度結構示意圖(標注2)。圖中，1、耙管，2、纜繩。
具體實施例方式為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:參閱附圖1、圖2和圖3。實施例1一種耙吸挖泥船耙管拖拽力檢測方法，通過對耙頭、耙管的受力平衡分析以及耙頭在耙吸過程中受到海床摩擦力作用大小的評估，從而對如何降低耙頭受到海床的阻力進行有效的合理進行估算。采用耙吸挖泥船信息采集系統(tǒng)獲取耙吸狀態(tài)各評估指標物理量，其中包括耙管連接處的軸銷傳感器、耙管接頭處的角度編碼器、纜繩接頭處的角度編碼器、纜繩對耙管耙頭的測力傳感器、波浪補償器等所采集的物理量數據。采用耙吸挖泥船信息采集系統(tǒng)獲取的耙吸過程中物理量，包括:耙頭質量、耙管質量、耙管體積、耙頭體積、重力加速度、海水密度、萬向接頭到耙頭部距離、萬向接頭到耙管頭部距離、耙頭的吸口面積。本實施例的具體實施過程詳細描述:一種挖泥船耙吸挖泥船耙頭受到海床摩擦力大小估算方法，主要通過耙管、纜繩上的垂直角度傳感器以及耙管之間的拉力傳感器所測量的數據，進行分析摩擦力大小估算，該方法的具體步驟如下:I)排除風浪、船速的影響，在理想的靜態(tài)狀態(tài)下，對挖泥船的耙頭以及耙管做受力分析，建立相關的數學模型；2)對于垂直角度傳感器檢測方向規(guī)定如附圖2 (耙管垂直角度傳感器檢測角度與奉巴管2的位置關系)；3)利用測量設備，測出在挖泥過程中，相關設備的位置、壓力變化過程；a.在耙管之間安裝軸銷傳感器，軸銷傳感器裝在耙管連接處，并且是一邊一個，兩個傳感器是平行的裝在一對接頭上，用于測量在挖泥過程中耙管之間的受力過程；b.在纜繩末端安裝垂直角度傳感器觀測纜繩在挖泥過程中，通過波浪補償器調節(jié)過程中觀察纜繩角度變化過程；c.在耙管密封的不銹鋼殼體內，安裝垂直角度傳感器。用于觀測耙管在吸泥過程中耙管的角度變化；d.海底泥水混合物的流動在耙頭入口處與海床之間產生了壓力差，通過在耙頭耙管之間安裝壓力傳感器測量壓力差值；通過力學分析，推出耙頭所受的摩擦力與以下物理量相關，耙頭耙管的三維角度、耙頭的入口處與海床之間產生了壓力差、軸銷傳感器的拉力值變化有關系；為了能讓耙頭在吸泥過程中摩擦力能最小，在挖泥過程中通過對耙管的角度變化對纜繩拉力的控制，從而使得摩擦力系數得到優(yōu)化控制。所述步驟I)中，利用牛頓力學分析耙吸挖泥船耙頭耙管，使用物理量包括:耙管質量、耙頭質量、海水密度、纜繩拉力、海床對耙頭的摩擦力、軸銷傳感器張力、纜繩耙管垂直從角度傳感器測量的角度。A.耙管受力分析所述步驟2)、3)中，耙管受力分析，可以通過測量的物理量通過力學平衡和力矩平衡的知識計算方法如下:
權利要求
1.一種耙吸挖泥船耙管拖拽力檢測方法，其特征是:耙吸挖泥船設有信息采集系統(tǒng)，獲取耙吸狀態(tài)各評估指標物理量，信息采集系統(tǒng)包括耙管連接處的軸銷傳感器、耙管接頭處的角度編碼器、纜繩接頭處的角度編碼器、纜繩對耙管耙頭的測力傳感器、波浪補償器；耙管拖拽力檢測時，通過對耙頭、耙管的受力平衡分析，以及耙頭在耙吸過程中受到海床摩擦力作用大小的評估，從而對降低耙頭受到海床的阻力進行有效的估算。
2.根據權利要求1所述的耙吸挖泥船耙管拖拽力檢測方法，其特征是:信息采集系統(tǒng)獲取的耙吸狀態(tài)各評估指標物理量，包括耙頭質量、耙管質量、耙管體積、耙頭體積、重力加速度、海水密度、萬向接頭到耙頭部距離、萬向接頭到耙管頭部距離、耙頭的吸口面積。
3.根據權利要求1或2所述的耙吸挖泥船耙管拖拽力檢測方法，其特征是:耙管拖拽力檢測時，具體步驟如下: 1)在靜態(tài)狀態(tài)下，對挖泥船的耙頭以及耙管做受力分析，建立數學模型； 2)對于垂直角度傳感器檢測方向進行確定； 3)測出在挖泥過程中，相關設備的位置、壓力變化過程； 在耙管之間安裝軸銷傳感器，軸銷傳感器裝在耙管連接處，并且是一邊一個，兩個傳感器是平行地裝在一對接頭上，用于測量在挖泥過程中耙管之間的受力過程； 在纜繩末端安裝垂直角度傳感器觀測纜繩在挖泥過程中，通過波浪補償器調節(jié)過程中觀察纜繩角度變化過程； 在耙管密封的不銹鋼殼體內，安裝垂直角度傳感器，用于觀測耙管在吸泥過程中耙管的角度變化； 海底泥水混合物的流動在耙頭入口處與海床之間產生了壓力差，通過在耙頭耙管之間安裝壓力傳感器測量壓力差值； 通過力學分析，推出耙頭所受的摩擦力與以下物理量相關，耙頭耙管的三維角度、耙頭的入口處與海床之間產生了壓力差、軸銷傳感器的拉力值變化有關系； 為讓耙頭在吸泥過程中摩擦力能最小，在挖泥過程中通過對耙管的角度變化對纜繩拉力的控制，從而使得摩擦力系數得到優(yōu)化控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耙吸挖泥船耙管拖拽力檢測方法。本發(fā)明屬于精確疏浚技術領域。一種耙吸挖泥船耙管拖拽力檢測方法，其特點是耙吸挖泥船設有信息采集系統(tǒng)，獲取耙吸狀態(tài)各評估指標物理量，信息采集系統(tǒng)包括耙管連接處的軸銷傳感器、耙管接頭處的角度編碼器、纜繩接頭處的角度編碼器、纜繩對耙管耙頭的測力傳感器、波浪補償器；耙管拖拽力檢測時，通過對耙頭、耙管的受力平衡分析，以及耙頭在耙吸過程中受到海床摩擦力作用大小的評估，從而對降低耙頭受到海床的阻力進行有效的估算。本發(fā)明通過耙頭與海床摩擦系數和正壓力的評估，進行了耙吸挖泥船耙管拖拽力的補償，實現(xiàn)了精確疏浚，具有檢測方便，實用性強，應用范圍廣等優(yōu)點。
文檔編號E02F5/28GK103115712SQ20131003105
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月28日 優(yōu)先權日2013年1月28日
發(fā)明者丁樹友, 顧明, 田俊峰, 俞夢蕻, 袁偉, 李軍, 戴群, 王健, 劉長云, 楊立楠 申請人:中交天津航道局有限公司, 中國交通建設股份有限公司