下水式升船机船厢入水过程三维数值模拟技术*

船厢出入水过程产生的附加水动力荷载是下水式升船机发展需要解决的一个突出问题。采用VOF模型和κ-ε湍流模型,结合动网格技术建立三维数学模型,对下水式升船机船厢入水过程的水动力学特性进行模拟。研究表明：该模型具有较好的精确性和稳定性,可以用于模拟船厢入水后船池内部产生的复杂水流运动。应用该模型分析构皮滩第三级垂直升船机船厢不同入水速度下船池内部水流波动特性以及流场分布特征,计算结果与物理模型试验结果吻合较好。     

景洪水力式升船机运行特性

分析水力式升船机与常规电力驱动式升船机运行速度的差异,总结水力式升船机非匀速运行的特点,依托景洪水力式升船机原型观测试验,系统介绍升船机在不同速度下的运行特性,并分析其对船厢水面波动、船厢倾斜量、同步轴扭矩等特征指标的影响。     

水力式升船机的特点及关键技术

介绍水力式升船机的特点,对水力式升船机的关键设计技术进行论述。水力式升船机具有安全可靠、适应下游水位变幅大的特点。重点对水力式升船机的输水系统、机械系统、船厢出入水等关键技术进行探讨。认为输水系统重点要解决竖井水位同步和水流控制的问题,机械系统重点要解决无间隙传动和适应基础变形的问题,船厢出入水重点要解决出入过程中不平衡荷载的影响。     

水力式升船机下游对接方式探讨

水力式升船机因其下游对接过程中存在多重流固耦合,如船厢与船厢池、船厢内水体与船厢、竖井水体与平衡重等,对接过程升船机受力较传统钢丝卷扬下水式升船机更为复杂。为保证水力式升船机下游安全高效对接运行,对水力式升船机制动器工作状态和下游对接位选取进行深入研究。依托景洪水力式升船机原型观测下游对接过程试验,探讨下游制动器工作方式、船厢对接位对升船机运行的影响,推导有对接水位差制动器不上闸时开启船厢门船厢位移公式,得出制动器工作方式与船厢对接位选取的适用条件。     

构皮滩钢丝绳卷扬下水式升船机受力特性观测分析

构皮滩第1、3级升船机是目前世界上建成的最大的钢丝绳卷扬下水式垂直升船机。通过原型观测分析升船机出入水运行受力特性,验证升船机各项创新设计。结果表明,船厢按设计速度出入水运行平稳收敛,溢流孔风速、附加水动力荷载、船厢应力与变形、卷筒扭矩与应力等参数均在预期和安全范围内稳定变化,船厢排气孔布置、底铺板楔形体等设计取得良好效果;在设计运行速度内,船厢出入水速度对升船机受力特性影响不大,出入水速度尚有一定优化空间。     

水力式升船机制动器上闸与松闸条件

水力式升船机制动器采用常闭式制动,在升船机正常对接过程中,船厢调平以及事故工况下制动器上闸起到了固定船厢位置、阻止平衡侧和船厢侧钢丝绳力的传递和保护同步轴的作用。由于水力式升船机在上闸后平衡重侧和船厢侧的荷载实时平衡体系被打破,在松闸前需要满足相应的松闸条件,否则会对升船机安全运行产生极大危害。依托景洪水力式升船机对制动器上闸应用条件及松闸条件判断进行了系统分析,得到水力式升船机需要上闸工况和松闸条件的判断依据。     

水力式升船机钢丝绳弹性模量对运行稳定性的影响

水力式升船机机械连接系统中,钢丝绳是连接平衡重和船厢的柔性介质。钢丝绳在升船机运行过程中的变形特性与升船机运行稳定性有密切关系,研究意义明确。针对钢丝绳变形,进行一维仿真计算,分析绳端变形特性,进而揭示运行过程中钢丝绳弹性变形引起的船厢或平衡重附加位移特性。此外,建立"同步轴-钢丝绳-载水船厢"三维耦合模型,研究了钢丝绳弹性模量对船厢纵向倾斜量的影响,获得船厢纵倾量对钢丝绳弹性模量的响应规律。     

下水式升船机船厢底缘形式研究*

通过比尺为1:20的船厢出入水过程概化物理模型,对下水式升船机船厢主体底缘形式进行系统研究,探讨不同底缘形式的船厢对出入水过程船厢池水面波动、吸附力、拍击力及附加水动力荷载的影响。研究表明：船厢底缘角度的增大可有效降低船厢出水吸附力与入水拍击力,同时考虑到船厢底缘角度的增大会引起船厢质量的增加,提出船厢底缘较优角度为4°。     

船池形式对下水式升船机船厢出水过程水动力特性的影响

通过比尺为1∶20的船厢出入水物理模型,系统研究船池面积和船厢出水速度对下水式升船机船厢出水水动力特性的影响。结果表明:船池与船厢间隙面积与船厢面积比β的增大可有效降低船厢出水启动力、引航道内水面最大坡降,改善船池内船厢停泊条件;结合船厢入水过程水动力特性以及工程实际,建议船池与船厢间隙面积与船厢面积的最佳比值β为1.24。     

景洪升船机500吨级船舶实船试验船厢水面波动特性研究

升船机承船厢对接过程是升船机运行全过程中重要的一环,对接过程中船厢内的水面波动直接影响厢内船舶的安全停靠和水力式升船机同步轴工作条件。针对这一过程中厢内水面波动变化特性对升船机安全运行的影响,进行了在不同对接水位差启闭卧倒门和在不同航速进出船厢的500吨级船舶实船试验。重点探讨了对接水位差、船舶进出船厢航速对厢内水面波动特征值的影响,给出了船厢内波动振幅与水深和水位差的经验公式,分析其对船厢和船舶航行安全的影响。实船试验成果验证了景洪升船机500吨级船舶通航安全性。     

附加质量法在简单竖井结构模态分析中的应用

水力式升船机是我国提出的具有自主知识产权、利用水能作为提升动力和安全保障措施的新型垂直升船机形式。针对该型升船机复杂的结构特性,采用先从单筒的简单结构入手,逐渐复杂化几何体的研究思路,用附加质量法对单筒结构进行用户单元布置建模,并开发Python代码,模拟出竖井内不同液面深度时前6阶振型以及频率和特征向量参与系数。通过对前6阶振型不同液面深度时的频率分析,为多筒耦合结构研究奠定基础。     

从溢油处理技术的需求论多功能溢油回收船型的开发

本文是作者参与和从事多功能溢油回收船型开发工作的总结。文章比较系统地分析研究了溢油的监视、围控和回收等关键技术和设备、措施，指出了多功能溢油回收船应该具备的技术特点，并提出了对多功能溢油回收船型的开发和设计工作的若干建议，可供从事此种船舶的项目开发和设计参考应用。     

科考船水下辐射噪声的控制措施分析与应用

对某型科考船水下辐射噪声控制措施的针对性、施工便利性及成本控制等方面进行分析。结合实船测试结果，提出在科考船建造过程中，对于水下辐射噪声控制，船厂应根据减振降噪的有效性，重点关注影响大且便于实施的控制措施，而非追求控制措施的全面性，为平衡科考船水下辐射噪声控制和成本控制提供借鉴。     

影响红水河航运发展的几个问题

为恢复红水河全线通航,系统分析了影响红水河航运发展的几个问题,包括红水河的梯级水位衔接、闸坝碍航、过船设施尺度、枢纽下泄非恒定流对下游影响等,提出了"先通后畅、优化调度、联合管理、水陆兼用、总体提高、依法保航"的埘策思路,并提出加强对龙滩升船机建设的协调、改建岩滩升船机、改建大化船闸卜游中间渠道、优化水库调度、均衡下泄...     

水力式升船机平衡重波动机理

水力式升船机是一种新型的通航建筑物,它完全利用水的浮力来驱动承船厢运行,与传统形式升船机相比具有十分明显的优越性。设计并建立了水力式升船机单竖井概化物理模型,初步探讨影响水力式升船机运行稳定性的主要因素,对比不同试验工况下竖井水力学特性及平衡重波动等特性。结果显示:竖井与平衡重间隙比为0.061时,在一定范围内增大流量对平衡重上升过程波动几乎没有影响,且平衡重上升过程相对稳定。     

水位变动对三峡升船机船厢下游对接运行操作的影响

三峡升船机下游引航道具有水位波动大、变化快的特点。为减少水位变动对三峡升船机船厢下游对接运行操作的影响，采用最小二乘拟合的方法，建立船厢下游对接时船厢水深、船厢与下游偏差拟合数学表达式，得出结论：船厢下游对接时船厢水深、船厢与下游偏差是线性对应的。根据三峡升船机现阶段运行操作现状，结合船厢水深、船厢与下游偏差变化，提出船厢下游对接不同时段的运行操作应对策略，为三峡升船机运行操作提供经验。     

高扬程升船机多子结构耦合系统动力特性

采用有限元软件ABAQUS构建了高扬程升船机整体有限元模型,包括地基、塔柱、承船厢、厢内水体、钢丝绳、滑轮组、平衡重和纵横导向机构。通过数值模拟,对升船机整体系统进行了动力特性分析,探讨了地基刚度及承船厢竖向位置对升船机整体结构耦合振动特性的影响。计算结果表明:不考虑地基情况下,结构的振型更为密集,低阶模态中出现了频率为零的振型,运行系统可能发生动力失稳;升船机系统出现的以承船厢为主体的绕轴翻转振型和竖向升降振型将对安全机构的强度和系统的稳定性造成不利影响;承船厢竖向位置由低到高变化时,升船机结构各阶主振型对应频率值呈递减趋势。     

景洪水力式升船机运行与检修

水力式升船机是我国具有自主知识产权的新型升船机,目前没有相关的运行与维护标准或规程可供借鉴。基于景洪水力式升船机建设、调试及试通航长期的工程实践,阐述景洪升船机集控与现地、自动与单步等多种运行方式和操作流程,总结升船机运行重点检查事项与安全控制指标,提出设备维护检修重点,可为水力式升船机运行维护管理提供参考。