航海模拟器在港口工程设计中应用

此文简要介绍了航海操纵模拟器产品及功能,以及在工程设计和科研中的应用.主要针对船舶航行安全问题,利用航海操纵模拟器,虚拟仿真出船舶航行的外部环境,以及船舶模型本身的操纵特性,进行船舶航行安全的模拟,并对模拟结果、航行环境、船舶操纵性能等影响航行安全的因素进行记录、分析和评价.结论表明,利用航海模拟器进行航行安全评价模拟是安全、可行、合理的,减少了工程中的风险,节约了资金.     

不同海况下风浪对船舶排气扩散的影响研究

针对船舶航行过程中污染气体的排放和再吸入问题。基于开源CFD代码OpenFOAM，采用内外场混合算法模拟船舶在不规则波浪中的运动，采用多组分气体扩散模型模拟风口气体的排放与扩散，将两者相结合对船舶在波浪中航行时的气体扩散进行数值仿真。在固定船舶排风口排气速度、新风入口进气速度以及船舶航速的前提下，分别模拟了四、六、九级海况下的船舶航行运动，研究了不同海况及风速下船舶运动对排气口气体浓度扩散所产生的影响，以及对新风入口处气体再吸入率的作用。     

离散模型在船舶航行轨迹自动检测中的应用

船舶航行轨迹检测过程易受到海上航行环境的影响。为了提高船舶航行轨迹检测性能,本文研究离散模型在船舶航行轨迹自动检测中的应用过程。利用船舶航行轨迹示意图计算出2个距离最远的航迹点之间的检测时间差,再通过定义船舶航行轨迹的提取公式提取出船舶航行轨迹。然后采用船舶航行的向心力条件、海上航行时间以及偏移力度系数,确定船舶航行轨迹的上限边界数值,再基于影响船舶航行轨迹的约束变量,确定船舶航行轨迹的下限边界数值,从而确定船舶航行轨迹范围,并将经济航速作为阈值实现对船舶航行轨迹的自动检测。实验结果表明,该方法在检测精度和检测耗时方面具有更好的性能。     

基于三维数模礁石航道水流结构分析

针对长江航道的升级,往来船只航行在具有突嘴、较大礁石碍航河段航行时,往往由于横向宽度不足导致船舶航行安全受到威胁的问题,进行概化礁石斜流水流结构以及船舶受力特点研究。采用CFD软件模拟礁石航道时船舶的水流三维数值模拟方法,得知:流速、礁石占据比越大对水流结构的影响距离越大,且横向流速的影响距离较突出;流速与船舶所受横向力成正比;概化礁石对船舶的纵向影响距离在上下游1倍船长范围之间,最大值约在上游0.5倍船长处。     

运用操纵模拟器试验进行超大型船舶航道宽度计算研究

运用船舶操纵模拟器模拟试验的方法,通过试验分析风、流压偏角等因素与超大型船舶在航行时航迹带宽度之间的关系,提出了超大型船舶在风、流以及波浪作用下,进出港航行所需航道宽度的计算方法。     

船舶进出港安全时距对沿海散货港区航道通过能力的影响*

沿海散货港区规模化以及散货船舶大型化的趋势对航道航行安全性以及航道通过能力提出了更高的要求.船舶进出港安全时距作为控制同向进出港船舶尾随时间的安全参数,是影响沿海航道通过能力的因素之一.基于港口船舶航行作业系统,利用Arena仿真软件构建模型,研究不同条件下安全时距对沿海散货港区航道通过能力的影响,并将其应用于实例分析.仿真试验结果表明:安全时距与航道通过能力之间呈负幂函数关系;安全时距对双向航道通过能力影响程度更为显著;货物流向变化对二者的敏感关系影响并不明显;单线航道受安全时距的影响程度随通航历时的增加呈递减趋势.     

船舶操纵运动数值模拟在桥梁通航孔布设中的应用研究*

布设于通航水域中的桥墩可能会对桥区河段通航安全产生较大影响,因此对桥位河段的通航情况及通航净空尺度展开分析研究十分必要。目前，桥梁的通航论证研究主要包括水流流速、流向、通航净空高度和和通航净空宽度，而对代表船舶通过设计通航孔时的船舶航行姿态研究甚少。在平面二维水流数学模型基础上，开发建立船舶操纵运动数学模型，通过模拟计算代表船舶通过桥区的航行姿态和航行参数，包括艏向角、舵角、漂角及航速等，结果表明可较好模拟在不同水文组合条件和不同通航孔条件下，船舶通过桥区水域的操控及航行条件。     

船舶航速优化原理研究

恒速航行原理是船舶航行节能的一个重要规律。将船舶航速的优化抽象为对目标函数求极值的数学问题,分别建立离散、连续时间模型,分析讨论了固定时间端点与滑动时间端点不同边界条件对模型求解的影响。结果表明,恒速航行船舶总耗功最小;优化航速不仅与航行要求如规定的路程、时间有关,还与推进功率系数及辅助功率有关。研究方法可为船舶航行降低功耗以及制定航行计划提供参考。     

基于元胞自动机的船舶交通仿真模型及应用

为掌握琼州海峡中船舶的运动态势,提出一种基于元胞自动机的可模拟狭水道和繁忙水道船舶交通的仿真模型。基于元胞自动机模型,将琼州海峡通航分道网格化;结合船舶领域,制定船舶跟随规则和船舶穿越规则;采用离散事件模型产生不同类型、不同航速的船舶,模拟海员在各种航行环境下的反应并比较船舶实际通过海峡的航行时间和模拟通过海峡的时间。由于仿真模型没有完全考虑影响航行时间的细微因素,因此所有仿真模型中船舶的航行时间与船舶实际航行时间有一定差值,但都在可接受范围内。     

内河航道船舶航行操纵平面二维数值模拟在复杂流态下的应用

基于平面二维水流数学模型和船舶航行操纵数学模型的基本原理,开发了适合内河航道的曲线拟合坐标系下的船舶航行操纵平面二维数学模型,其中水流数学模型采用贴体坐标系下的平面二维水流数学模型,船舶航行操纵数学模型采用比较流行的"组合型"水动力模型。在实船和船模在静水条件及均匀流条件下的航行试验验证的基础上,通过复杂流态河段船舶航行操纵数值模拟的研究,表明该船舶数模基本能够模拟船舶在复杂流态下的航行操纵情况。     

跨海大桥桥区航道智能助航系统研发

跨海大桥桥区航道是典型的船舶航行受限水域,船桥碰撞安全风险大,桥区航道智能助航技术有助于提高桥区航道安全保障水平。分析了桥区航道通航风险因素以及水文气象分布规律,按通航规则将水域划分为预警、警戒、航道等不同区块,构建了桥区航行的船舶动态领域风险辨识模型。研发了自主检测船舶动态并向其播发防撞预警信息的装置,以及自动管理和运行软硬件设施的桥区航道船舶避碰智能助航系统。该系统已应用在福建省平潭海峡大桥桥区航道,有效改善了桥区水域的航道通航安全形势。     

长江航道大型整治工程施工安全控制关键技术

长江航道大型整治工程施工河段长、工程量大且工序多,施工水域船舶通航密度大、船舶种类多,施工安全生产控制与河段通航安全面临巨大挑战。依托长江干线下、中、上游典型大型航道整治工程,围绕工程施工全过程风险管控及安全保障技术,采用理论分析、仿真模拟、现场试验、系统研发相结合的方法,提出了长江航道大型整治工程风险识别与评估方法,构建了通航安全与施工生产安全风险预测模型,研究了长江航道大型整治工程全方位、全过程、全要素施工安全保障与控制技术,并基于AIS和云技术开发了长江航道整治工程施工区安全综合信息平台,为保障大型航道整治工程生产及通航安全提供了理论依据和技术手段。     

凌津滩枢纽船闸下游近坝段航道整治研究

沅水梯级渠化最末一级凌津滩枢纽建成后,船闸下游引航道口门以下现行航道弯曲分汊、水浅流急、航道易淤积,船舶进出船闸困难,严重影响枢纽通航功能的发挥;在分析近坝河段航道碍航原因的基础上,通过水流和遥控自航船模、定床输沙物理模型试验,分别对左、右航线不同的工程整治方案进行研究优化;通过综合对比分析,废弃现行左线航道,选择右线开辟新航道,并针对存在的问题提出相关对策。     

烟台港芝罘港区北航道内段平面布置方案研究

烟台港芝罘港区北航道目前不能满足大型船舶的通航要求,需对航道进行改扩建。但是,由于航道工程具有成本高,工程量大等特点,在工程前期需对其平面布置进行科学合理的论证分析。本文以烟台港芝罘港区北航道改建工程为例,从船舶通航及工程疏浚量的角度出发,对航道的平面布置提出比选方案并进行分析研究。     

长江干线水运量和承载能力研究

考虑长江水运与生态环境相互作用影响,引入资源环境学科的承载能力概念,研究界定了长江干线水运承载能力的内涵。构建了与货运量、航道通过能力、船流密度、船舶污染物排放等诸多因素相关联的长江干线水运承载能力的算法。以船舶污染物排放总量不增长为前提,得出了2035年长江干线水运承载能力。分析表明,如果环境容量允许适度增长,或进一步优化运输组织、改善提高船舶技术性能、应用清洁能源、控制污染物排放,长江干线水运承载能力尚有较大提升空间。     

桥区限制性航道通过能力研究

结合船舶领域概念及桥区限制性航道船舶航速公式,采用标准船型船舶吨位与船舶长度最小二乘回归分析推求两者关系。引入加权平均船型概念,建立桥区限制性航道通过能力计算模型。结合工程实际情况,通过与以往公式进行对比认为,文章提出的方法结果较为准确,计算过程简单,具有较高的实用价值。     

水运工程设计与施工条件的相互关系

近十年来,我国水运工程发展迅猛,在优良岸线资源日趋减少和船舶大型化发展的环境条件下,水运工程发展凸现出深水化、外海化的趋势,有关单位相继建造购置了大量的大型高效率施工船舶和设备。在此背景下,水运工程设计的发展需要以新材料、新工艺和新型施工船机等施工条件在工程中的广泛应用作为依托,而施工条件的迅速发展及在工程中的应用又为水运工程设计的进步创造了基础条件。水运工程设计与施工条件相互促进,协调发展,共同促进了我国水运行业建设的健康发展。     

船闸口门外连接段通航水流条件标准的初探

本文对船闸门口区与内河航道的通航水流条件标准做了回顾,分析计算了连接段顶推船队推力与阻力的对应关系,收集了有关枢纽工程的通航水流条件,为制定连接段的通航水流条件限值提供依据。     

长江下游宝塔水道下段扬子专用航道双向通航航道调整方案研究

在分析长江下游八卦洲汊道河床演变及航道条件的基础上,对宝塔水道下段扬子专用航道双向通航航道线路技 术参数进行计算,对航道优化及航标调整方案进行设计。专用航道调整方案,满足了扬子专用航道不同代表船型双向通航 要求,满足当前沿江企业的发展需要,同时为该段航道的长远发展规划奠定了基础。