一种弧状挖槽的绞吸船开挖方法技术

本发明专利技术提供一种弧状挖槽的绞吸船开挖方法，其特征在于具体步骤为步骤一获取绞吸船船体尺度、挖槽左右边线以及轴线的开挖数据，并以此建立数学模型，步骤二获取绞吸船单个台车行程内左右边线相对进尺差，并以此数据为判别指标，步骤三计算航道轴线切点坐标和切线方程，步骤四获取绞吸船弧状挖槽的施工辅助导行图并保持绞吸船钢桩始终坐落在切线上进行横移挖掘；本发明专利技术可在保证挖槽左右半幅挖掘方量相近的情况下减少移船次数，保证挖弧左右侧进刀量相近、挖掘生产率平稳高效，提高绞吸船产能，减少平面施工误差，该方法可适用于绞吸船开挖各类弧形挖槽。开挖各类弧形挖槽。开挖各类弧形挖槽。

【技术实现步骤摘要】
一种弧状挖槽的绞吸船开挖方法


[0001]本专利技术涉及于疏浚工程
，尤其涉及一种弧状挖槽的绞吸船开挖方法。

技术介绍

[0002]绞吸船是疏浚工程中最常见的挖泥船类型之一，其一般配备钢桩台车系统、横移系统、挖掘系统等，钢桩底部固定在海底泥土内，钢桩上部与台车连接，在台车液压缸的推动下实现船体前进或后退，绞吸船的绞刀在横移系统作用下绕钢桩做弧形运动，实现连续挖掘。
[0003]绞吸船一般开挖航道、港池、泊位等直线型规则区域，此时需要钢桩设置在挖槽的轴线上，挖槽左、右半幅的开挖面积相同。
[0004]但当绞吸船遇到船舶调头圆等弧形区域时，挖槽左、右半幅的开挖面积不同时，若绞吸船钢桩落在挖槽轴线上，将导致绞吸船左右横摆的进刀量和挖掘方量不均，内弧一侧进刀量和挖掘方量相对不足，挖掘生产率受到影响，而且这种影响会随着绞吸船进尺增加而不断增大，造成施工参数越来越难以控制、生产率和开挖质量受到越来越大影响。

技术实现思路

[0005]根据以上技术问题，本专利技术提供一种可在保证挖槽左右半幅挖掘方量相近的情况下减少移船次数，保证挖弧左右侧进刀量相近、挖掘生产率平稳高效，提高绞吸船产能，减少平面施工误差，并且适用于绞吸船开挖各类弧形挖槽的一种弧状挖槽的绞吸船开挖方法。
[0006]本专利技术提供一种弧状挖槽的绞吸船开挖方法，其特征在于具体步骤为：
[0007]步骤一：获取绞吸船船体尺度、挖槽左右边线以及轴线的开挖数据，并以此建立数学模型边界条件；
[0008]步骤二：获取绞吸船单个台车行程内左右边线相对进尺差，并以此数据为判别指标；
[0009]步骤三：计算航道轴线切点坐标和切线方程；
[0010]步骤四：获取绞吸船弧状挖槽的施工辅助导行图并保持绞吸船钢桩始终坐落在切线上进行横移挖掘。
[0011]所述步骤一中数学模型边界条件的具体计算方法为：
[0012]绞吸船钢桩台车行程为0时，设绞刀至钢桩水平距离L，台车最大行程为ΔL，钢桩台车行程最大时，绞刀至钢桩水平距离为
[0013]L+ΔL；
[0014]航道轴线离散点共m个，离散点Q
i
坐标(x
i
，y
i
)，其中i∈(1，m)；
[0015]在离散点Q
i
中每间隔s个数据选取一点，组成n
×
2的离散点矩阵M，各点坐标为M
j
坐标(x
j
，y
j
)，其中i∈(1，n)。
[0016]所述步骤一中获取绞吸船船体尺度、挖槽左右边线以及轴线的具体计算方法为：
[0017]取连续三个离散点M
j
‑1、M
j
、M
j+1
构成的三角形面积为S
j
，边长为a
j
、b
i
、c
i
，则：
[0018][0019][0020][0021][0022]点M
j
处航道轴线的曲率半径为：
[0023][0024][0025]挖槽宽度B，则内边线的曲率半径为R
i
‑
B/2，外边线的曲率半径为R
i
+B/2；
[0026]|O3M
j
|＝Rj
[0027]|O3D|＝O3F＝R
j
‑
B/2
[0028]|O3E|＝O3G＝R
j
‑
B/2。
[0029]所述步骤二中获取绞吸船单个台车行程内左右边线相对进尺差的具体计算方法为:
[0030]过M
j
点沿航道轴线作切线
Ⅰ‑Ⅰ
，使得绞吸船钢桩定位在切线
[0031]O1点，绞刀落在M
j
点，则|O1M
j
|＝L，绞刀挖掘轨迹线为弧绞吸船沿切线
Ⅰ‑Ⅰ
挖掘前行，钢桩始终坐落在切线
Ⅰ‑Ⅰ
上，设钢桩坐落点为O2，设|O1O2|＝x，钢桩台车行程为0时，绞刀挖掘轨迹线为弧则|O2D|＝|O2E|＝L，钢桩台车行程为ΔL时，绞刀挖掘轨迹线为弧则|O2F|＝|O2G|＝L+ΔL；
[0032]根据几何关系有：
[0033]|O2M
j
|＝O1M
j
‑
O1O2＝L
‑
x
[0034][0035]ΔO2EO3内，|O2E|＝L，|O3E|＝R
j
‑
B/2，由余弦定理得：
[0036][0037][0038]同理，ΔO2EO3内：
[0039][0040][0041]所以：
[0042]∠EO3G＝∠O2O3G
‑
∠O2O3E
[0043]弧长
[0044]同理：
[0045][0046][0047][0048][0049]∠DO3F＝∠O2O3F
‑
∠O2O3D
[0050]弧长
[0051]设弧长与弧长之差为Δl:
[0052][0053]绞吸船单个台车行程内左右边线相对进尺差为ε，设置临界值[ε]：
[0054][0055]所述步骤三的具体计算方法为:
[0056]通过上式解得x最大值x
max
，则有：
[0057][0058]|O2H|＝L+ΔL
[0059]|O3H|＝R
j
[0060][0061][0062][0063][0064]则：
[0065][0066]|M
j
H|＝|M
j
O3|2+|O3H|2‑
2|M
j
O3||O3H|cos∠M
j
O3H
[0067]|M
j
H|＝2R
j2
(1
‑
cos∠M
j
O3H)
[0068]验算M
j
后各点，设u＞j，点M
u
坐标(x
u
，y
u
)，点M
u+1
坐标(x
u+1
，y
u+1
)，点M
u
‑1坐标(x
u
‑1，y
u
‑1)，则：
[0069][0070][0071]当满足|M
j
M
u
|＞|M
j
H|，且|M
j
M
u+1
|＞|M
j
H|，则定义M
u
为下一个航道轴线切点，切点坐标为(x
u
，y
u
)。切线斜率为：
[0072][0073]切线方程为：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弧状挖槽的绞吸船开挖方法，其特征在于具体步骤为：步骤一：获取绞吸船船体尺度、挖槽左右边线以及轴线的开挖数据，并以此建立数学模型边界条件；步骤二：获取绞吸船单个台车行程内左右边线相对进尺差，并以此数据为判别指标，其具体计算方法为：过M
j
点沿航道轴线作切线，使得绞吸船钢桩定位在切线O1点，绞刀落在M
j
点，则|O1M
j
|＝L，绞刀挖掘轨迹线为弧设钢桩坐落点为O2，设|O1O2|＝x，钢桩台车行程为0时，绞刀挖掘轨迹线为弧则|O2D|＝|O2E|＝L，钢桩台车行程为ΔL时，绞刀挖掘轨迹线为弧则|O2F|＝|O2G|＝L+ΔL；根据几何关系有：|O2M
j
|＝O1M
j
‑
O1O2＝L
‑
xΔO2EO3内，|O2E|＝L，|O3E|＝R
j
‑
B/2，由余弦定理得：B/2，由余弦定理得：同理，ΔO2EO3内:内:所以：∠EO3G＝∠O2O3G
‑
∠O2O3E弧长同理：同理：
∠DO3F＝∠O2O3F
‑
∠O2O3D弧长设弧长与弧长之差为Δl：绞吸船单个台车行程内左右边线相对进尺差为ε，设置临界值[ε]：步骤三：计算航道轴线切点坐标和切线方程，其具体计算方法为：|O2H|＝L+ΔL|O3H|＝R
jjjj
则：|M
j
H|＝|M
j
O3|2+|O3H|2‑
2|M
j
O3||O3H|cos∠M
j
O3H|M
j
H|＝2R
j2
(1
‑
cos∠M
j
O3H)验算M
j
后各点，设u>j，点M
u
坐标(x
u
，y
u
)，点M
u+1
坐标(x
u+1
，y
u+1
)，点M
u
‑1坐标(x
u
‑1，y
u
‑1)，则：
当满足|M
j
M
u
|≤|M
j
H|，且|M
j
M
u+1
|>|M
j
H|，则定义M
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金峰，秦亮，冯晨，
申请(专利权)人：中交天津航道局有限公司，
类型：发明
国别省市：