CN108708414A - 利用滚动摩擦减小挖掘阻力的耙头挖泥系统、耙吸挖泥船及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用滚动摩擦减小挖掘阻力的耙头挖泥系统、耙吸挖泥船及方法，属于疏浚工程技术领域。耙头挖泥系统包括耙头固定体、装有耙齿的耙头活动罩、减阻滚动体、高压清理系统。耙头活动罩与耙头固定体装配在一起，耙头固定体的底部安装减阻滚动体。高压清理系统包括设置在减磨滚筒的表面的数条沿连接轴方向的凹槽、每条凹槽内设置的数个高压喷嘴、以及与高压喷嘴连接的压力管道。本发明的有益效果在于：在耙头结构中提供了减阻滚动体，减小挖掘阻力，并在现有耙吸挖泥船装机功率下提高挖掘效率；同时，采用高压清理系统一方面在耙齿切削土层前通过高压水流冲刷松动土层，减小切削阻力，另一方面冲刷附着在减磨滚筒上的泥土。
Description
技术领域
本发明属于疏浚工程技术领域，涉及一种疏浚工程、海洋工程施工作业过程中利用滚动摩擦减小挖掘阻力的耙头挖泥系统、耙吸挖泥船及方法。
背景技术
随着海洋开发的加快与深入，疏浚工程及海洋工程各个领域快速发展，在疏浚工程中，耙吸挖泥船是常用的重要工程船舶之一，船舶所用耙吸挖/排泥方式是对海洋底质处置的典型方式。随着挖泥船的制造技术提升和行业需求，耙吸挖泥船向着大型化发展，舱容和装机功率不断提升，而挖泥船的疏浚能力主要取决于总装机功率。因此，在装机功率确定的情况下，减小不必要的功率消耗，对提高疏浚效率至关重要。
耙头是耙吸挖泥船挖掘土层施工作业的重要部件，其作用是挖掘水下泥沙等物质，并使之与进入耙头的水混合成泥浆，后采用浆体输送的方式通过耙管运送到预定位置。耙头作为挖掘作业过程中的作业部件，承受了大部分挖掘阻力，也是装机功率消耗的重要组成部分。如何通过设计新型耙头，减小挖掘阻力达到降低装机功率消耗，提高疏浚效率就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种利用滚动摩擦减小挖掘阻力的耙头挖泥系统、耙吸挖泥船及方法，以解决现有耙吸挖泥船耙头阻力消耗功率不足的问题，在不改变船舶装机功率的情况下提高耙吸挖泥船的挖掘效率。
为了实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：
一种利用滚动摩擦减小挖掘阻力的耙头挖泥系统，包括耙头固定体、装有耙齿的耙头活动罩、减阻滚动体、高压清理系统。
其中，耙头活动罩与耙头固定体通过耙头连接轴装配在一起，耙头固定体的底部安装减阻滚动体；减阻滚动体包括减磨滚筒、滑动轴承、连接轴和连接轴座；连接轴座安装在耙头固定体上，连接轴通过滑动轴承安装到连接轴座上，减磨滚筒转动连接于连接轴上。
进一步，高压清理系统包括设置在减磨滚筒的表面的数条沿连接轴方向的凹槽、每条凹槽内设置的数个高压喷嘴、以及与高压喷嘴连接的压力管道，压力管道在连接轴内沿连接轴方向布置，连接至安装在连接轴座外并与连接轴相接的旋转式高压接头上。优选高压喷嘴的直径为5mm。
进一步，以凹槽完全接触地面为0°，即凹槽正对着地面接触为0°，在凹槽旋转(顺时针方向)至0°～20°和340°～360°范围时，自动开启旋转式高压接头进行冲水，一方面可以在耙齿切削土层前通过高压水流冲刷松动土层，减小切削阻力，另一方面可以冲刷附着在减磨滚筒上的泥土，达到清理附着泥土的目的。
优选的，减磨滚筒的半径范围可以设置为0.1～0.5m，既能有效减小挖掘阻力，又能保证耙头其他部件正常使用。
本发明还提供一种利用滚动摩擦减小挖掘阻力的耙吸挖泥船，包括耙吸挖泥船船体和耙臂，耙臂包括耙头挖泥系统和耙管，耙管的一端设置在耙吸挖泥船船体上，其另一端安装有耙头挖泥系统。
耙头挖泥系统包括耙头固定体、装有耙齿的耙头活动罩、减阻滚动体、高压清理系统。
其中，耙头固定体与耙管形成一个物理连接，同时耙头固定体与耙头活动罩进行装配构成一个水下挖掘作业系统。
进一步，耙头固定体的底部安装减阻滚动体；减阻滚动体包括减磨滚筒、滑动轴承、连接轴和连接轴座；连接轴座安装在耙头固定体上，连接轴通过滑动轴承安装到连接轴座上，减磨滚筒转动连接于连接轴上。
进一步，高压清理系统包括设置在减磨滚筒的表面的数条沿连接轴方向的凹槽、每条凹槽内设置的数个高压喷嘴、以及与高压喷嘴连接的压力管道，压力管道在连接轴内沿连接轴方向布置，连接至安装在连接轴座外并与连接轴相接的旋转式高压接头。优选高压喷嘴的直径为5mm。
进一步，以凹槽完全接触地面为0°，即凹槽正对着地面接触为0°，在凹槽顺时针旋转至0°～20°和340°～360°范围时，自动开启旋转式高压接头进行冲水，一方面可以在耙齿切削土层前通过高压水流冲刷松动土层，减小切削阻力，另一方面可以冲刷附着在减磨滚筒上的泥土，达到清理附着泥土的目的。
在优选的实施方式中，减磨滚筒的半径范围可以设置为0.1～0.5m，既能有效减小挖掘阻力，又能保证耙头其他部件正常使用。
本发明还提供一种利用滚动摩擦减小挖掘阻力的方法，用于减小耙吸挖泥船挖掘作业中的挖掘阻力，该方法采用的方案是：采用减磨滚筒设计引入滚动摩擦，减小耙头挖掘过程中所受到的阻力。
进一步，利用滚动摩擦减小挖掘阻力的方法减阻作用的过程如下：
当耙头受到来自耙管因耙吸挖泥船船体航行所施加的拖拽力拖拽时，耙头在所挖掘的土层上进行滑移；当滑移发生时，通过耙头、耙管的自重作用和弹簧支杆压力使耙头中的耙头固定体与所挖掘土层之间存在压力作用，此时耙头固定体上安装的减磨滚筒因耙头、耙管的自重作用和弹簧支杆压力与所挖掘土层处于压紧状态；当耙头向耙吸挖泥船船体航行方向滑动时，耙头固定体处发生的不再是滑动摩擦，而是减磨滚筒产生的滚动摩擦。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明针对耙头在挖掘过程中存在摩擦阻力的因素，提出了滚动摩擦解决方案，在耙头结构中提供了减阻滚动体，无需改变耙头其他结构和船舶动力系统，即可减小挖掘阻力，并在现有耙吸挖泥船装机功率下提高挖掘效率；同时，采用高压清理系统一方面在耙齿切削土层前通过高压水流冲刷松动土层，减小切削阻力，另一方面冲刷附着在减磨滚筒上的泥土，达到清理附着泥土的目的。
附图说明
图1为耙吸挖泥船、耙管、耙头的连接示意图；
图2为现有耙头的结构示意图；
图3为现有耙头的受力分析图；
图4为本发明实施例提供的耙头的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的耙头固定体的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的减阻滚动体的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的耙头的受力分析图。
图中数字标记：
耙头1，摩擦块10，耙头固定体11，耙头活动罩12，耙齿13，减阻滚动体 14，减磨滚筒141，滑动轴承142，连接轴143，连接轴座144，高压清理系统15，凹槽151，高压喷嘴152，耙管2，耙吸挖泥船船体3。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，通常，耙吸挖泥船船体3在水域中挖掘作业时，首先需要下放耙臂，耙臂包括耙管2和耙头1。
如图2所示，现有的耙头1通常包括耙头固定体11和装有耙齿13的耙头活动罩12，其中耙头固定体11连接在耙管2末端，耙头固定体11与耙头活动罩12 连接组成挖掘系统，用以挖掘处于水下的泥土。进一步，耙头固定体11的下方安装有摩擦块10以减少耙头固定体11在挖掘作业过程中的接触磨损，但同时也增加了耙头1的摩擦阻力，消耗了装机功率，降低了挖掘效率。
如图3所示，在垂向上，耙头在自重和弹簧支杆压力作用下形成垂向正压力 W，并受到土层支撑反力T，耙头上的耙齿在垂向正压力W作用下切入土层中；在水平方向上，耙管拖拽产生水平分向拉力F，耙头同时受到水流阻力Fw、耙头摩擦阻力Ff和耙头其他阻力Fs1-s3，其中耙头其他阻力包括壅土阻力、吸附阻力和切削阻力三部分。现有耙头作业时的耙头摩擦阻力Ff＝μT＝μW为摩擦块与土层接触产生的滑动摩擦，产生滑动摩擦的机理是由于耙头与土层接触的表面不是光滑的，耙头与土层间的啮合作用以及分子的凝聚力作用是产生滑动摩擦力的两个主要物理原因。由此，需要通过设计新型耙头，减小挖掘阻力达到降低装机功率消耗的目的，从而提高疏浚效率。
由此，根据耙头的工作原理，耙头在自重和弹簧支杆压力作用下将耙头活动罩下的耙齿压入土层，嵌入土层的耙齿在挖泥船航行中通过耙管拖拽将固结的土体切削、剥离，达到机械挖掘目的。在此过程中，耙头与土层之间的切削阻力能实现切削挖掘目的，为有益阻力；但还存在水流阻力、吸附阻力、壅土阻力和摩擦阻力这些无用阻力，消耗大量装机功率。受制于船舶装机功率有限，挖掘过程中需针对阻力重新设计耙头挖泥系统，在不改变船舶装机功率的情况下，提高挖掘效率。
针对耙头在上述挖掘过程中存在来自于所挖掘土层的作用，以及摩擦阻力和壅土阻力存在的原因，本发明提供了如下技术方案：
如图4至图7所示，本发明提供一种利用滚动摩擦减小挖掘阻力的耙头挖泥系统，包括耙头固定体11、装有耙齿13的耙头活动罩12、减阻滚动体14、高压清理系统15。
其中，耙头固定体11和耙头活动罩12装配在一起，并安装在耙管2的末端，受到因耙吸船船体3航行所产生，由耙管2传递的拖拽力的作用进行挖掘作业。耙头固定体11在此起到结构连接的作用，是耙头活动罩12安装的机架，耙头固定体11同时与耙管2连接。
进一步，耙头固定体11的底部安装减阻滚动体14；减阻滚动体14包括减磨滚筒141、滑动轴承142、连接轴143和连接轴座144；连接轴座144安装在耙头固定体11上，连接轴143通过滑动轴承142安装到连接轴座144上，减磨滚筒141 转动连接于连接轴143上。
其中，减磨滚筒141是耙头挖泥系统中降低挖掘阻力的结构件，减磨滚筒141 安装在耙头固定体11上。连接轴座114是耙头固定体11上安装的结构，用于安装减磨滚筒141。连接轴143是减磨滚筒141的安装轴，减磨滚筒141绕连接轴143 进行转动。滑动轴承142用于连接转动轴143与连接轴座144。
进一步，高压清理系统15包括设置在减磨滚筒141的表面的数条沿连接轴方向的凹槽151、每条凹槽151内设置的数个直径为5mm的高压喷嘴152、以及与高压喷嘴152连接的压力管道，压力管道在连接轴143内沿连接轴143方向布置，连接至安装在连接轴座144外并与连接轴143相接的旋转式高压接头。
进一步，以凹槽151完全接触地面为0°，即凹槽151正对着地面接触为0°，在凹槽151旋转(顺时针方向)至0°～20°和340°～360°范围时，自动开启旋转式高压接头进行冲水，一方面可以在耙齿13切削土层前通过高压水流冲刷松动土层，减小切削阻力，另一方面可以冲刷附着在减磨滚筒141上的泥土，达到清理附着泥土的目的。
在优选的实施方式中，减磨滚筒141的半径范围可以设置为0.1～0.5m，既能有效减小挖掘阻力，又能保证耙头其他部件正常使用。
由此，本发明通过引入滚动摩擦来减小耙头在挖掘过程中所受的阻力，降低耙头在挖掘过程中因耙头对土层正压力所形成的摩擦阻力，同时减小壅土阻力，也就是减小耙头所受到的来自所挖掘泥土的作用力，从而减小挖掘阻力。
本发明中，在耙头固定体下部设置了减阻滚动体，以显著减小摩擦阻力，减少装机功率消耗。
本发明中，耙头其他部件保持不变，因此耙头受到的水流阻力、吸附阻力、切削阻力保持不变，而减阻滚动体的减磨滚筒产生的滚动摩擦阻力和壅土阻力发生改变。滚动摩擦的机理主要是减磨滚筒受到滚阻力偶矩的作用，半径为R的滚筒中心O’上受到载荷(包含自重)W，这时被减磨滚筒压着的土层会凹下去。当 O’上作用一水平力F时，减磨滚筒有向顺时针方向滚动的趋势，使得减磨滚筒受到指向中心的土层支撑反力T向右偏移至O点，即瞬心，以阻止减磨滚筒滚动。增大F使减磨滚筒处于刚要开始滚动而未滚动的临界状态，这时T向右偏移达到最大值e，而静滑动摩擦力也达到一个最大值，但仍远远小于最大静摩擦力Ff＝μT＝μW。由平衡条件可得：
T·sinα＝Th＝F(1)
T·cosα＝Tv＝W(2)
T·sinα·R＝e·W(3)
其中，T表示土层支撑反力，F表示耙管拖拽产生水平分向拉力，α表示偏移的土层支撑反力T与垂向夹角，Th表示土层支撑反力T在水平方向的分力，Tv表示土层支撑反力T在垂直方向的分力，W表示耙头在自重和弹簧支杆压力作用下形成垂向正压力，e表示土层支撑反力T作用点O偏离滚筒中心O’的水平距离，R 表示减磨滚筒的半径。
这里的e·W即为滚阻力偶矩MT，是阻止减磨滚筒滚动的力偶矩，e具有力偶臂的意义。e的大小与减磨滚筒及平面的物理性质有关，还与土层支撑反力T的大小和滚筒半径R有关，常被称之为“滚动摩擦系数”。滚阻力偶矩MT并不是与T 成正比的，e也不是一个常量，但e的值比滚筒半径R小得多，由上述三式可以推导得出：
Th＝F＝T·sinα＝W·(e/R)(4)
该公式与计算滑动摩擦力的公式类似，对于钢与泥土接触，滑动摩擦系数μ约为0.3～0.5，e/R通常约为1/200～1/80，因此在一般情况下滚动摩擦只有滑动摩擦阻力的1/60～1/40，同时滚动也使得壅土显著减少，降低了壅土阻力。因此，本发明采用的减磨滚筒没有改变耙头受到的压力、土层支撑力、水流阻力、吸附阻力和切削阻力，但是摩擦阻力降低为现有耙头的1/60～1/40，壅土阻力也显著减小。
进一步，为了保证减磨滚筒的转动使用，本发明将耙头固定体下部安装连接轴座，并将连接轴通过滑动轴承安装到连接轴座上，将减磨滚筒转动连接于连接轴上，以实现引入滚动摩擦减小耙头与土层之间作用阻力的目的。
由于本发明提供的减磨滚筒在挖掘作业滚动过程中会黏连松散的泥土，且附着泥土不断在减磨滚筒表面累积变厚会影响后续作业效率，为此，本发明提供的耙头挖泥系统进一步还包括高压清理系统。
高压清理系统包括设置在减磨滚筒的表面的数条沿连接轴方向的凹槽、每条凹槽内设置的数个直径为5mm的高压喷嘴、以及与高压喷嘴连接的压力管道，压力管道在连接轴内沿连接轴方向布置，连接至安装在连接轴座外与连接轴相接的旋转式高压接头。
以凹槽完全接触地面为0°，即凹槽正对着地面接触为0°，在凹槽旋转(顺时针方向)至0°～20°和340°～360°范围内自动开启高压冲水，一方面可以在耙齿切削土层前通过高压水流冲刷松动土层，减小切削阻力，另一方面可以冲刷附着在减磨滚筒上的泥土，达到清理附着泥土的目的。
综上，本发明基于受力分析阐明滚动摩擦产生机理，并通过实验分析表明滚动摩擦显著减小了耙头在实际挖掘作业环节中所受到的挖掘阻力，明确减磨滚筒的设计改造使得摩擦阻力减小为现有耙头的1/60～1/40，同时减小壅土阻力，达到减小挖掘阻力的目的，对耙头其他部件的正常使用和受力影响很小；测试和分析确定减磨滚筒的半径范围为0.1～0.5m，既能有效减小挖掘阻力，又能保证耙头其他部件正常使用；在减磨滚筒表面预留数条沿连接轴方向的凹槽，内置直径为5mm 的高压喷嘴，在凹槽转动至有效角度范围内自动开启高压冲水，达到清理附着泥土的目的。
本发明还提供一种利用滚动摩擦减小挖掘阻力的耙吸挖泥船，包括耙吸挖泥船船体3和靶臂，靶臂包括耙头挖泥系统和耙管2，耙管2的一端设置在耙吸挖泥船船体3上，其另一端安装有耙头挖泥系统。
耙头挖泥系统包括耙头固定体11、装有耙齿13的耙头活动罩12、减阻滚动体14、高压清理系统15。
其中，耙头固定体11与耙管2形成一个物理连接，同时耙头固定体11与耙头活动罩12进行装配构成一个水下挖掘作业系统。
进一步，耙头固定体11的底部安装减阻滚动体14；减阻滚动体14包括减磨滚筒141、滑动轴承142、连接轴143和连接轴座144；连接轴座144安装在耙头固定体11上，连接轴143通过滑动轴承142安装到连接轴座144上，减磨滚筒141 转动连接于连接轴143上。
进一步，高压清理系统15包括设置在减磨滚筒141的表面的数条沿连接轴方向的凹槽151、每条凹槽151内设置的数个直径为5mm的高压喷嘴152、以及与高压喷嘴152连接的压力管道，压力管道在连接轴143内沿连接轴143方向布置，连接至安装在连接轴座144外并与连接轴143相接的旋转式高压接头。
进一步，以凹槽151完全接触地面为0°，即凹槽151正对着地面接触为0°，在凹槽151旋转(顺时针方向)至0°～20°和340°～360°范围时，自动开启旋转式高压接头进行冲水，一方面可以在耙齿13切削土层前通过高压水流冲刷松动土层，减小切削阻力，另一方面可以冲刷附着在减磨滚筒141上的泥土，达到清理附着泥土的目的。
在优选的实施方式中，减磨滚筒141的半径范围可以设置为0.1～0.5m，既能有效减小挖掘阻力，又能保证耙头其他部件正常使用。
本发明提供的耙吸挖泥船适于松散和低于粘土硬度的土质，可挖掘砂土及经过处理后粒径不大的碎岩石、中等密实砂土、可塑低硬塑粘土等，本发明提供的耙头挖泥系统对耙吸挖泥船所适合作业的土质范围没有影响，减阻滚动体即使在松散的土层上也能实现滚动作业。
本发明还提供一种利用滚动摩擦减小挖掘阻力的方法，用于减小耙吸挖泥船挖掘作业中的挖掘阻力，该方法采用的方案是：采用减磨滚筒设计引入滚动摩擦，减小耙头挖掘过程中所受到的阻力。
进一步，利用滚动摩擦减小挖掘阻力的方法减阻作用的过程如下：
当耙头受到来自耙管2因耙吸挖泥船船体3航行所施加的拖拽力拖拽时，耙头在所挖掘的土层上进行滑移；当滑移发生时，通过耙头、耙管的自重作用使耙头中的耙头固定体11与所挖掘土层之间存在压力作用，此时耙头固定体11上安装的减磨滚筒141因耙头、耙管的自重作用与所挖掘土层处于压紧状态；当耙头向耙吸挖泥船船体3航行方向滑动时，耙头固定体11处发生的不再是滑动摩擦，而是减磨滚筒141产生的滚动摩擦。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非是对本发明范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本发明技术方案保护的范围。
Claims (7)
1.一种利用滚动摩擦减小挖掘阻力的耙头挖泥系统，其特征在于：包括耙头固定体(11)、装有耙齿(13)的耙头活动罩(12)、减阻滚动体(14)、高压清理系统(15)；
所述耙头活动罩(12)与耙头固定体(11)装配在一起，所述耙头固定体(11)的底部安装减阻滚动体(14)；
所述减阻滚动体(14)包括减磨滚筒(141)、滑动轴承(142)、连接轴(143)和连接轴座(144)；所述连接轴座(144)安装在耙头固定体(11)上，所述连接轴(143)通过滑动轴承(142)安装到连接轴座(144)上，所述减磨滚筒(141)转动连接于连接轴(143)上；
所述高压清理系统(15)包括设置在减磨滚筒(141)表面的数条沿连接轴(143)方向的凹槽(151)、每条凹槽(151)内设置的数个高压喷嘴(152)、以及与高压喷嘴(152)连接的压力管道；所述压力管道在连接轴(143)内沿连接轴(143)方向布置，连接至安装在连接轴座(144)外并与连接轴(143)相接的旋转式高压接头。
2.根据权利要求1所述的利用滚动摩擦减小挖掘阻力的耙头挖泥系统，其特征在于：所述高压喷嘴(152)的直径为5mm。
3.根据权利要求1所述的利用滚动摩擦减小挖掘阻力的耙头挖泥系统，其特征在于：所述减磨滚筒(141)的半径范围设置为0.1～0.5m。
4.根据权利要求1所述的利用滚动摩擦减小挖掘阻力的耙头挖泥系统，其特征在于：以凹槽(151)完全接触地面为0°，在凹槽(151)顺时针旋转至0°～20°和340°～360°范围时，自动开启旋转式高压接头进行冲水。
5.一种利用滚动摩擦减小挖掘阻力的耙吸挖泥船，其特征在于：包括耙吸挖泥船船体(3)和耙臂，耙臂包括耙头挖泥系统和耙管(2)，耙管(2)的一端设置在耙吸挖泥船船体(3)上，其另一端安装有耙头挖泥系统；
所述耙头挖泥系统包括耙头固定体(11)、装有耙齿(13)的耙头活动罩(12)、减阻滚动体(14)、高压清理系统(15)；
所述耙头固定体(11)的底部安装减阻滚动体(14)；所述减阻滚动体(14)包括减磨滚筒(141)、滑动轴承(142)、连接轴(143)和连接轴座(144)；所述连接轴座(144)安装在耙头固定体(11)上，所述连接轴(143)通过滑动轴承(142)安装到连接轴座(144)上，减磨滚筒(141)转动连接于连接轴(143)上；
所述高压清理系统(15)包括设置在减磨滚筒(141)表面的数条沿连接轴(143)方向的凹槽(151)、每条凹槽(151)内设置的数个高压喷嘴(152)、以及与高压喷嘴(152)连接的压力管道；所述压力管道在连接轴(143)内沿连接轴(143)方向布置，连接至安装在连接轴座(144)外并与连接轴(143)相接的旋转式高压接头。
6.一种利用滚动摩擦减小挖掘阻力的方法，其特征在于：在耙头挖泥系统中采用减磨滚筒设计引入滚动摩擦，减小耙头挖掘过程中所受到的阻力。
7.根据权利要求6所述的利用滚动摩擦减小挖掘阻力的方法，其特征在于，利用滚动摩擦减小挖掘阻力的方法具体如下：
当耙头受到来自耙管(2)因耙吸挖泥船船体(3)航行所施加的拖拽力拖拽时，耙头在所挖掘的土层上进行滑移；当滑移发生时，通过耙头、耙管的自重作用和弹簧支杆压力使耙头中的耙头固定体(11)与所挖掘土层之间存在压力作用，此时耙头固定体(11)上安装的减磨滚筒(141)因耙头、耙管的自重作用和弹簧支杆压力与所挖掘土层处于压紧状态；当耙头向耙吸挖泥船船体(3)航行方向滑动时，耙头固定体(11)处发生的不再是滑动摩擦，而是减磨滚筒(141)产生的滚动摩擦。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109215431A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-15 | 中船第九设计研究院工程有限公司 | 一种用于模拟试验的耙吸台车专用机构 |
| CN109632165A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-04-16 | 中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司 | 模拟耙吸船耙齿作业并进行参数分析和测力的装置及方法 |
| CN110044592A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-07-23 | 中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司 | 耙吸挖泥船滚刀耙头试验系统 |
| CN110044593A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-07-23 | 中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司 | 耙吸挖泥船滚刀耙头试验方法 |
| CN110318437A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-10-11 | 河海大学常州校区 | 一种新型滚刀辅助式耙吸挖泥船耙头 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1383089A (en) * | 1972-08-15 | 1975-02-05 | Hollandsche Aaneming Mij Nv | Suction dredger |
| CN206900330U (zh) * | 2017-07-10 | 2018-01-19 | 商丘市环境卫生管理处 | 渣土运输车辆自动冲洗系统 |
| CN208685686U (zh) * | 2018-07-27 | 2019-04-02 | 中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司 | 利用滚动摩擦减小挖掘阻力的耙头挖泥系统、耙吸挖泥船 |
-
2018
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1383089A (en) * | 1972-08-15 | 1975-02-05 | Hollandsche Aaneming Mij Nv | Suction dredger |
| CN206900330U (zh) * | 2017-07-10 | 2018-01-19 | 商丘市环境卫生管理处 | 渣土运输车辆自动冲洗系统 |
| CN208685686U (zh) * | 2018-07-27 | 2019-04-02 | 中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司 | 利用滚动摩擦减小挖掘阻力的耙头挖泥系统、耙吸挖泥船 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109215431A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-01-15 | 中船第九设计研究院工程有限公司 | 一种用于模拟试验的耙吸台车专用机构 |
| CN109632165A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-04-16 | 中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司 | 模拟耙吸船耙齿作业并进行参数分析和测力的装置及方法 |
| CN109632165B (zh) * | 2018-12-10 | 2020-08-04 | 中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司 | 模拟耙吸船耙齿作业并进行参数分析和测力的装置及方法 |
| CN110044592A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-07-23 | 中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司 | 耙吸挖泥船滚刀耙头试验系统 |
| CN110044593A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-07-23 | 中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司 | 耙吸挖泥船滚刀耙头试验方法 |
| CN110318437A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-10-11 | 河海大学常州校区 | 一种新型滚刀辅助式耙吸挖泥船耙头 |
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