工程船舶是指按不同工程技术作业的要求，装备各种专用设备，从事各种工程技术作业的船舶。其类型繁多、设备复杂、专业性强、新技术、新设备应用较多，且各具特色。主要有挖泥船、起重船、打桩船、混凝土搅拌船、打捞船、布缆船、航标船、铺管船、钻探船、采油平台，以及配合挖泥船作业的吹泥船、泥驳等。一般要求具备足够的稳定性，广阔的甲板作业面积和良好的运动性能。

工程施工专用的船舶。按航行方式分为自航式 和非自航式。桥梁施工常用的有：起重船，打桩船， 挖泥船，抛石船，潜水作业船，导向船，定位船，发电机船，压风机及水泵船等。

在水上搅拌混凝土用的工程船舶。船上设有砂、石、水泥舱和搅拌系统。配料、搅拌全部自动控制。混凝土搅拌船还可在工地浇注混凝土。生产能力每小时约150～500立方米。

专门用于水上混凝土搅拌和现场浇筑混凝土的工程船。多为非自航方箱型船体。工作机构通常有混凝土原材料的储舱、储罐、运输与配料系统、计量系统、混凝土搅拌系统以及输出设备、集尘装置、换气设备、污水舱、锚及锚缆、混凝土浇筑和振捣机具等。混凝土搅拌船适用于较平静的水域作业。混凝土搅拌与浇注和陆上作业相同。混凝土原材料的储量，一般应满足一次混凝土浇注数量的需要，如为赶潮位和趁平静海况连续作业时，通常以其他船驳运输材料补给。在作业过程中，以调节压舱水来使混凝土搅拌船保持水平。混凝土搅拌船靠收、放锚缆来移位与定位。

在码头、桥梁等工程中从事水上打桩作业的工程船舶，一般不自航。船体为钢质箱型,主甲板一端竖有10～80米高的桩架一座，架中有龙口，宽0.6～1.0米。桩架一般由液压控制，可前俯后仰，以适应打各种角度斜桩的要求。桩架两边有吊钩，用于吊桩进位。桩架顶部有吊锤钩，吊着吊锤。吊锤过去用蒸汽机锤，为柴油机锤。锤重一般为 6.5～22吨。还有一种压桩船是利用横担以绞机压桩代替打桩。一般用于邻近有建筑物的工地，避免震动邻近建筑物。

设有打桩设备，从事水上打桩作业的工程船。装有能吊装打桩架臂杆的起重船和抓斗式挖泥船也可兼作打桩用，打桩架设在首甲板端部或舷侧，有固定式，旋转式，移动式，可倾斜式等。旋转式适于打群桩，可倾斜式适于打斜桩。打桩锤有重力锤，蒸汽机锤，柴油机锤等类型。近来采用大冲程打桩锤以提高打进能力。工作时船由绞车与锚定位。打桩时首部荷载增大，为避免首倾，尾部设大型压载舱。为适应大风浪打桩作业，有的将打桩机装设在自升式平台上。

用于水上起重作业的工程船舶，又称浮吊、浮式起重机，多为非自航式，也有自航式。船上起重设备有旋转式和固定式。自航旋转式起重船用于调迁频繁的工地，一般配有副钩，吊杆可以变幅。固定式起重船一般用于吊重大件货物，配有副钩，起升高度和幅度依作业需要而定。一般起升高度可达80米，幅度可达30米，可以变幅。有的吊杆可以放倒，便于拖带。船舶移位时用绞机移动船体。起重船的起重量从数十吨至数百吨不等。

起重船装有起重设备，专供水上起重作业用的工程船。可用于筑港，水上建筑，水上安装，水下打捞，港口锚地装卸和海洋开发等。有自航和非自航之分。按船型可分为方驳型、普通船型和半潜型，亦有单体和双体之分。按起重设备型式可分为固定式和旋转式。固定式的起重臂杆固定在船的中线面上，结构简单，船体尺度小，重量轻，造价低，但操作麻烦。固定式又分为固定不变幅式和固定变幅式。旋转式的起重机能作180°或360°旋转，一般均有变幅机构，操作灵活，但造价高。随着海洋石油开发不断向深海发展，采油平台组件不断增大，海区风浪大，平静海面周期短，出现了一种新型的自航半潜式。它具有良好的耐波性，并有很大的承载甲板面积。

挖掘水底泥土、砂石的工程船。挖泥船有吸扬式、链斗式、铲斗式和抓斗式等。

工程船舶吸扬挖泥船

使水底泥沙形成泥浆后，用泥泵将泥浆吸扬到泥舱或排泥地点的挖泥船。主要有耙吸挖泥船和铰吸挖泥 船。

耙吸挖泥船利用设在吸泥口前的泥耙进行松土，主要用于疏浚航道。它的中部设有开底泥舱，其容积表示船的大小，以立方米计。泥耙有单耙或双耙。单耙置于任一舷或船中部或尾中部；双耙分置于两舷。泥耙松土后，用泥泵将泥浆吸入泥舱。耙吸挖泥船可以自航，泥舱装满后，船驶至指定地点放抛泥浆，或采用高架边抛、溢流等方法抛泥。耙头、耙齿、泥泵衬板均用高锰钢制造，适合挖淤泥和砂粘土等，挖泥深度为4～24米,生产能力每小时约 1000～12000立方米。船首中部装有横向推进器，便于转向掉头，航行动力为两台主机。

铰吸挖泥船是利用吸泥口处可旋转的铰刀进行松土，主要用于挖填港池。一般为非自航式。为便于工地调迁，有的装有航行主机。甲板上装有绞机4～6台用于移位，并装有起落铰刀架，架上有铰刀轴，轴端 装开式或闭式铰刀片，镶有锰钢齿。挖泥时将铰刀架一端放至指定深度进行挖泥，有的在铰刀处装有小型斗轮旋转挖泥，叫做斗轮式。挖起的泥用泥泵沿吸泥管吸入，再通过排泥管排至指定地点。排泥管有浮动式水上排泥管和陆上排泥管，前者可随船移动。排泥距离可达5000米。作业时移动船位除靠绞机外，还可用船尾的两根定位长桩，互换交替进行作业，使水下挖泥面平整。铰吸挖泥船适于挖粘土和砂泥，挖泥深度为4～30米,生产能力每小时约40～4000立方米。

此外，还有高压冲水吸扬挖泥船和高压泥泵吸扬挖泥船。它们是利用高压水泵通过冲嘴将泥砂冲走或用高压泥泵用吸泥头将泥吸走排至指定地点。压力一般在10千克力/厘米2以上。它们只适于挖吸泥砂和无粘性土。

工程船舶链斗挖泥船

利用一套链斗挖泥装置在水底连续挖掘泥砂的挖泥船，用于挖填港池，也用于挖基槽，一般为非自航式，也有自航式的。链斗挖泥装置主要由斗桥和链斗组成。斗桥设在船中后部凹槽处，一端固定在桥架顶部五方轮上，自由端装有六方轮，沿桥面装一套斗链，由20～76个链斗相连成链，斗与斗直接相连，也有用链板相连的，斗容0.2～0.8立方米。由主机通过立轴或由电动机通过减速齿轮转动上五方轮，下端通过六方轮旋转斗链进行挖泥。挖出的泥在链斗转至斗桥顶端时被倒入泥阱，由斜槽排至泥驳中，再由泥驳运至指定处抛弃或由吹泥船吹送至岸上。链斗挖泥船适于挖较硬的土层，挖后泥面较平整，挖泥深度为3～40米,生产能力每小时为20～1000立方米。

工程船舶铲斗挖泥船

利用铲斗在水底挖掘硬土、碎石的挖泥船。船体呈箱型，艏部装有旋转铲斗挖掘机，在圆形平面轨道上可旋转130°,利用铲斗臂伸缩起落进行挖泥。铲斗挖泥船一般为非自航式。艏部两舷各有一定位方桩，长约25米，尾部也有一定位方桩，长约23米，挖泥时用定位桩定位，艉定位桩兼作支撑后坐力之用。铲斗挖泥船挖泥深度2～10米，生产能力每小时100～240立方米。 　抓斗挖泥船 　利用抓斗在水底挖掘泥土和砂石的挖泥船。船体多呈箱形，甲板上设有一台或两台可以旋转360°的抓斗机。抓斗有平口型、半齿型、全齿型和花瓣型等。抓斗挖泥船有自航式和非自航式，自航式船中设有泥舱，泥舱装满后，船自航至抛泥处抛泥。非自航式挖泥船配有泥驳装泥。挖泥船的挖泥深度3～60米,生产能力每小时20～400立方米。

在风浪较大的海域从事起重、打桩、钻探等海上作业的工程船舶。水上平台的船体为钢质箱型，不能自航。它被拖运至指定地点后，由液压装置或齿板将四根方形支柱沉放至海底，以固定船体位置，然后慢慢将船体举起，离开水面形成平稳的平台。四根支柱断面边长1.5～2.5米，长约30～70米。甲板上装有起重设备或钻探设备等，以便进行海上作业。还有一种半潜式平台，即平台下面另有一船体潜沉海底，可加强平台的牢固性。

将泥驳上的泥沙吹送到指定地点的工程船舶。船体为钢质箱型，用绞机或钢桩泊定船位。船上有泥泵、水泵和排泥管等设备。吹泥时，水泵产生高压水将泥驳中泥沙冲成泥浆，再由泥泵和排泥管吹送至指定地点。吹泥距离一般为3000～5000米，加设接力泵可吹送更远。生产能力一般为每小时1000立方米。

为排卸封底泥驳装运的泥砂的工程船舶。船上安装有泥泵及低扬程大流量水泵。将其与排泥管线相接，先冲水将泥驳舱内泥砂稀释后由泥泵吹排至岸上填筑洼地。吹泥船一般多定点在靠近排泥区的岸边设置，以免排泥距离过长而增设接力泵站。

配合链斗挖泥船、铲斗挖泥船和抓斗挖泥船装运挖出的泥沙的驳船，有自航式和非自航式两种。泥驳有开底式、开边式和封底式多种。开底泥驳的船底上有活动泥门，开边泥驳在两舷舭部设有活动泥门，开启泥门即可自行卸泥。泥驳载重量约50～2000吨。

专门装运泥砂的驳船。是挖泥船的配套船舶，一般为非自航式。船体中段为泥舱，两旁为空气浮力舱。按泥舱和卸泥方式不同有：封底泥驳，无泥舱门，由吹泥船配合排泥。开底泥驳，舱底设有一排或两排方形泥舱门，打开舱门自动卸泥。侧开泥驳，在两舷下部开两排泥门，在船中轴部设三角形空气舱，适用于浅水区抛泥。对开泥驳，由左右两对称的半船体在首尾端部绞接构成，靠重心和浮心的相对位置，可自动绕纵轴侧转卸泥，具有结构简单舱容量大的优点。自航泥驳，多为开底式，有干舷高抗风能力强的货船型，和普通泥驳加自航动力的驳船型。泥驳以泥舱容积分级。

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1绪论

1.1问题的提出及研究的意义

1.2锚泊移位型工程船舶概述

1.3船舶建模与控制的研究综述

1.4本书的主要内容和结构安排

2工程船舶系统建模

2.1引言

2.2工程船舶锚泊移位系统模型描述

2.3神经网络辨识与建模

2.4基于神经网络的工程船舶系统辨识

2.5本章小结

3基于粒子群算法的工程船舶位移模型优化

3.1引言

3.2粒子群优化算法

3.3量子粒子群优化算法

3.4基于量子粒子群算法的位移模型优化及仿真分析

3.5本章小结

4基于模糊逻辑的工程船舶航迹保持控制系统设计与优化

4.1引言

4.2模糊逻辑控制的理论基础

4.3航迹保持模糊控制系统的设计

4.4基于粒子群优化算法的模糊控制器优化设计

4.5本章小结

5工程船舶航迹航向保持自适应控制器设计

5.1引言

5.2自适应神经模糊推理系统

5.3自适应航迹保持控制器设计

5.4多变量自适应控制器设计

5.5本章小结

6工程船舶作业综合自动监控系统的研制

6.1引言

6.2工程船舶作业综合自动监控系统需求分析

6.3工程船舶作业综合监控系统总体设计

6.4工程船舶作业综合监控系统具体实现

6.5本章小结

7工程应用实例——软体铺排船

7.1引言

7.2软体铺排船国内外应用概况

7.322m排宽软体铺排船作业综合自动监控系统设计

7.440m排宽软体铺排船作业综合自动监控系统优化设计

7.5本章小结

参考文献 2100433B

本书是在多年锚泊移位型工程船舶科研实践的基础上完成的。全书共分为7章，主要内容包括锚泊移位型工程船舶的运动模型建立、工程船舶运动模型与控制器的优化设计、锚泊移位型工程船舶控制系统工程应用等。既有理论研究成果，同时也开发了软件系统，并在重庆、武汉、宜昌等多地进行了实际应用，取得了良好的应用效果。

本书可以作为高等学校交通运输工程、控制科学与工程等教师和学生的教材，也可以作为航道管理部门的参考用书，为工程船舶管理提供技术指导与借鉴。

中国交通建设集团有限公司、中交天津航道局有限公司等。