浅狭航道中船舶操纵性能的预报仿真

利用深水平面MMG船舶操纵运动数学模型,通过浅水修正和岸壁效应近似建立了船舶在浅狭航道中操纵运动数学模型,针对M ariner船开展了浅狭航道中的操纵运动预报,探讨了直航状态下浅水及岸壁效应对船舶运动轨迹和航向的影响,仿真结果能够为船舶在浅狭航道中的操纵与控制提供参考。     

船舶多工况操纵运动仿真及其在初步设计中的应用

首先整理了前人的试验资料，建立了船舶多工况操纵运动数学模型及其仿真系统，给出了一种新的风力及风力矩数学模型并预报了船舶在风力作用下的操纵运动；并且提出了估算浅水中船体水动力的新方法，预报了船舶在浅水中的操纵性能；同时，对船舶紧急停船运动进行了仿真研究，给出了合理的计算模型。最后基于船舶操纵性能仿真系统开发了一个利用船舶操纵性能确定船型尺度的初步设计系统。     

浅水对拖船作用效果影响的仿真研究

为研究浅水对拖轮作用效果的影响,本文利用分离型建模思想(MMG),建立了拖轮、船舶的数学模型,该模型考虑浅水的影响。并利用Matlab仿真软件对拖船协助大型船舶转向、横移操纵进行了仿真,通过对仿真结果的分析得出在船舶在有拖船协助进行转向操纵时,浅水中的船舶转向效果差于深水;船舶在有拖船协助进行横移运动时,浅水中的船舶横移速度小于深水的结论。对船舶的安全操纵提供理论参考。     

基于CFD的内河船深浅水中操纵性预报

由于岸壁效应和浅水效应,内河船舶在限制水域作操纵运动时通常受到比在开阔水域中更大的水动力.这些水动力对船舶操纵性具有不利影响,有可能导致船舶碰撞或触底等海上事故.因此,为了在船舶设计阶段预报其操纵性能,考虑浅水效应和岸壁效应以准确计算内河船舶操纵运动水动力非常重要.本文基于CFD方法,通过对粘性绕流进行数值模拟,对长江中营运的三艘内河船舶的操纵运动水动力进行计算.首先,为了验证数值方法的可靠性,对标模KVLCC2纯横荡和纯首摇试验的水动力进行计算,并将计算结果与现有的试验数据进行对比.然后,对三艘内河船舶在不同水深下的静舵试验、纯横荡和纯首摇试验进行数值模拟,计算得到水动力及相应的线性水动力导数.最后,基于计算得到的水动力导数,获得Nomoto模型中的操纵性参数,对比分析三艘内河船舶在深浅水中的操纵性能.结果表明,本文方法可以揭示不同水深下三艘内河船舶的操纵性变化趋势.该方法可为船舶设计阶段内河船舶深浅水中的操纵性预报提供一种实用的工具.     

小比尺船模操纵性试验研究

本文从船舶操纵性的两个指数——应舵性指数T以及回转性指数K论述了船模-实船间操纵性能的相互关系。首先,文章分析了模型操纵试验中存在尺度效应的原因,并从2000马力顶推船队试验资料的分析得到了操纵性尺度效应变化的规律——模船愈小尺度效应愈明显,尤其在应舵性方面,认为必须在船舶操纵性研究以及航道水工模型通航条件研究中注意这种趋势。随之,文章提出了利用减小推轮边舵面积的修正方法,用此法从小尺度模型的试验结果来估计实船的操纵性指数。可供有关部门处理类似问题时参考。最后,文章亦探讨了船舶操纵运动一阶方程的精度以及介绍了不同尺度模型上Z形试验的方法。     

浅水条件下船舶通过船闸时的水动力性能数值研究

文章通过应用CFD方法数值模拟在浅水条件下通过船闸的船舶粘性绕流,对船舶通过船闸时的水动力性能进行了数值预报研究。通过UDF编程定义船舶的运动,使用动网格方法和滑移交界面技术进行船舶运动过程中的网格更新,计算作用在船体上的水动力,并由计算得到的水动力求得船体下沉和纵倾。为了验证所采用的数值方法,以一艘通过比利时泽布吕赫Pierre Vandamme船闸的船舶为例,在模型尺度下进行了计算,并将计算结果和佛兰德水利研究所的模型试验基准数据进行了比较。通过分析不同船速、偏心距和水深条件下的数值结果,给出了这些因素对船舶通过船闸时的水动力性能的影响。该文研究结果可为浅水条件下船舶通过船闸时的安全操纵和控制提供一定的指导。     

不同航速下船舶浅水摇荡运动规律

浅水效应是船舶安全操纵所需考虑的重要因素。本文采用三维势流理论,以某NPL型船模为例,分别对其在次浅水、浅水、超浅水3种不同相对水深条件下的纵摇和垂荡运动幅值响应情况进行计算,并对纵摇和垂荡运动随航速的变化规律进行总结。本文计算结果可作为船舶驾驶员判断是否发生浅水效应的参考依据。     

浅水条件下船舶通过船闸时的水动力性能数值研究（英文）

文章通过应用CFD方法数值模拟在浅水条件下通过船闸的船舶粘性绕流,对船舶通过船闸时的水动力性能进行了数值预报研究。通过UDF编程定义船舶的运动,使用动网格方法和滑移交界面技术进行船舶运动过程中的网格更新,计算作用在船体上的水动力,并由计算得到的水动力求得船体下沉和纵倾。为了验证所采用的数值方法,以一艘通过比利时泽布吕赫Pierre Vandamme船闸的船舶为例,在模型尺度下进行了计算,并将计算结果和佛兰德水利研究所的模型试验基准数据进行了比较。通过分析不同船速、偏心距和水深条件下的数值结果,给出了这些因素对船舶通过船闸时的水动力性能的影响。该文研究结果可为浅水条件下船舶通过船闸时的安全操纵和控制提供一定的指导。     

POD推进方式的大型船舶运动模型仿真

以改进吊舱推进方式的船舶操纵性能为目的,基于MMG分离建模思想,依据船舶运动的状态建立基于吊舱推进方式的船舶运动数学模型。然后将模型进行仿真,通过接收信息来控制船桨的转速及旋转的角度,再对船舶的操纵性能分别进行回转操纵运动仿真和Z形操纵运动仿真,软件仿真得到的数据和实船测试得到的数据相似。表明所构建的基于吊舱推进方式的船舶运动数学模型能够较准确地反映出船舶操纵的运动状态,对基于POD推进方式的船舶运动研究有较深远意义。     

关于船舶Nomoto模型的进一步思考

在教学和科研实践中发现船舶操纵运动方程(Nomoto模型)的推导在数学上不够严密,虽然Nomoto模型作为一种近似方法仍然可以继续使用,但为了科学的严谨,对船舶运动数学模型重新进行了简化,指出了Nomoto模型的适用范围,并给出了小型及快速船舶的Nomoto模型参数的修正方案。     

Investigation on structural performance predictions of double-bottom tankers during shoal grounding accidents

An investigation is carried out in this paper for the predictions of structural performance of double-bottom tankers during ship grounding over the “shoal” type seabed obstacles. Hong and Amdahl developed a simplified analytical model for the unstiffened double bottom. This method is carefully studied, verified and then used as the first stage of our prediction. The second stage is concerned with stiffeners since stiffeners are indispensable components for double-bottom tankers. A prevailing way to handle is to smear stiffeners onto their attached plating known as the smeared thickness method. However, the effective ratio in this method is dubious in such shoal grounding accidents. Proper values of this parameter are determined in stage two, and then together with the method in stage one, constitute a reliable and efficient tool for structural performance predictions of double-bottom structures in shoal grounding accidents.A double-bottom tanker is chosen as object for the case study. Finite element models of the hold both stiffened and unstiffened are created for numerical simulations using the LS_DYNA software. Simulation cases cover a wide range of slope angles of the indenter and indentations. Numerical results show that Hong and Amdahl's model in stage one is capable of predicting energy dissipation with high precision but poor accuracy for grounding resistances, and a possible reason may be the neglect of vertical resistance. The updated smeared method proposed in stage two is also proved to be capable of grasping major characteristics of stiffeners. Results and conclusions drawn from this paper can be conveniently applied for assessments of the performance of ship double-bottom structures during shoal sliding grounding scenarios, and will benefit the application of accidental limit state design concept in the ship design stage.     

长江宜宾—重庆河段急滩消滩水力指标研究*

急滩是山区河流浅滩、急滩和险滩三大主要碍航滩险类型之一。介绍和评述了确定消滩水力指标的5种主要方法:经验分析法、航行阻力推算法、实船试验法、船模试验法和数学船模法。采用航行阻力推算法和船模试验法对长江宜宾至重庆河段急滩消滩水力指标进行研究,确定了消滩比降、流速组合,可作为急滩整治设计依据的关键参数。     

操舵模拟系统建模

分析了风和水流对船舶操纵性能的影响，研究船舶对操舵的动态响应．建立了在风和流共同作用下船舶操纵系统的动力学模型，用于模拟船舶在操舵后的运行状况。同时通过回转性实验对该模型进行了验证。     

基于自动识别系统和门控递归装置的港口流量预测模型（英文）

Water transportation today has become increasingly busy because of economic globalization.In order to solve the problem of inaccurate port traffic flow prediction,this paper proposes an algorithm based on gated recurrent units(GRUs) and Markov residual correction to pass a fixed cross-section.To analyze the traffic flow of ships,the statistical method of ship traffic flow based on the automatic identification system(AIS) is introduced.And a model is put forward for predicting the ship flow.According to the basic principle of cyclic neural networks,the law of ship traffic flow in the channel is explored in the time series.Experiments have been performed using a large number of AIS data in the waters near Xiazhimen in Zhoushan,Ningbo,and the results show that the accuracy of the GRU-Markov algorithm is higher than that of other algorithms,proving the practicability and effectiveness of this method in ship flow prediction.     

非均匀非平衡输沙数学模型在长江南京以下深水航道整治一期工程中的运用

通州沙、白茆沙是长江南京以下12.5 m深水航道上延南京首先碰到的两个重点碍航浅滩,工程河段受径流和潮汐的共同作用,水沙动力复杂,河床冲淤多变。建立三沙河段非均匀非平衡输沙二维潮流泥沙数学模型,在挟沙力公式、底沙与悬沙交换模式等研究的基础上,利用实测水沙及地形资料对模型进行率定和验证。在此基础上,利用该模型对长江南京以下12.5 m深水航道整治一期工程方案进行研究,分析整治工程的效果及影响,为工程设计提供技术支撑。     

如东海域西太阳沙人工岛陆岛通道实体堤合理长度潮流数模研究

分析了江苏如东海域烂沙洋南水道的稳定性,建立了基于不规则三角形网格有限差分法的江苏如东海域大范围和小范围嵌套二维潮流数学模型,在对模型验证的基础上,对西太阳沙人工岛工程的陆岛通道实体堤合理长度进行了潮流场数值模拟研究。研究结果表明,烂沙洋南水道主槽基本上是稳定的,从潮流场和烂沙洋南水道的稳定性角度考虑,陆岛通道实体堤合理长度应不超过6 km.     

“锦江”轮座滩后的安全性分析

本文介绍一大型客轮搁座于浅水区域，作为水上游乐设施的可行性研究成果。根据实际航道情况，确定就位和座滩的状态，计算了压载量并分析了在该状态时船舶的强度状况、地基反力及船体变形，认为船舶在座滩状态是安全和稳定的，能满足使用要求。     

汉江下游马口滩段航道整治

丹江口水库调水方案实施后,汉江下游的来水来沙将发生较大的变化,落水期浅滩冲刷流量减小对浅滩影响较大。天然状况下马口滩段上段的浅滩在枯水期得不到较好的冲刷,同时马口弯道的转弯半径较小,目前的航道尺度无法满足设计船队的双向通航要求。分析马口滩段的河床演变特性和碍航特点,针对不同滩段确定了不同的整治原则和整治方法,用物理模型和自航船模试验相结合的方法,提出并研究了满足船舶双向通航的工程方案,可为类似滩段的整治提供参考依据。     

长江三峡两坝间河段航道整治方案

三峡—葛洲坝两坝间河段是川江船舶航行最困难的航段之一,其通航能力已经成为制约长江干线航运发展的瓶颈,需对该河段碍航滩险进行合理整治。文中介绍了两坝间重点碍航滩段,并以长江三峡两坝间著名的洪水急流滩——喜滩为例,分析了该滩段的碍航特性及成因,提出了通过炸礁、填槽和筑坝等工程措施,以减缓上水航线的流速、比降,消除泡漩乱水,扩大通航水域的整治思路,以延长万吨级船队通航期,满足设计船舶通航要求,为长江干线两坝间航道系统建设提供参考。     

单纯疏浚技术在长江上游卵石浅滩整治中的应用

过渡段浅滩具有顺直放宽的特点,因而汛期淤积,汛后虽有冲刷,但仍达不到水深要求,故需采取整治措施。浅碛子是长江上游枯水期典型的过渡段卵石浅滩之一,该滩整治时没有布置整治建筑物,而仅采用单纯疏浚的技术进行治理,通过对其整治效果进行分析,证明对该滩的治理是成功的、合理的。同时通过对水师坝、黑石碛浅滩整治效果的分析,认为对于长江上游山区河流中,某些碍航程度较轻的一般过渡段卵石浅滩也可通过单纯疏浚技术进行治理。