船闸的门槛水深（二）——船舶过闸所需的最小门槛水深

目前国内针对“船舶过闸时所需的最小门槛水深”的研究还没有形成系统性的成果。通过分析已有的研究成果,提出“船舶过闸时所需的最小门槛水深”由船舶吃水和富裕水深组成,富裕水深由船舶航行下沉量和最小安全富裕水深组成;影响船舶过闸时的航行下沉量的主要因素是船舶的阻塞系数、航行速度和水深。根据已有的研究成果的适用条件,介绍一种估算船舶过闸时的航行下沉量和极限航速的计算方法。最小安全富裕水深主要用于补偿航行下沉量估算的可能误差和枢纽运行中的推移波产生的水面波动,枢纽运行中产生的非恒定流是推移波的主要来源,一般情况下最小安全富裕水深可取30 cm,当预计推移波对门槛水深的影响比较显著时,应开展专门研究。     

限制性Ⅲ级航道船舶下沉量研究

简要分析了影响内河船舶下沉量的主要因素,介绍了国内外关于船舶下沉量的研究概况及相关近似计算公式.根据Ⅲ级航道船舶下沉量测试物理模型试验结果,提出了适合内河限制性Ⅲ级航道的船舶下沉量近似计算公式.计算结果与模型试验结果对比表明,该公式达到了较高的计算精度,对航道水深计算及航道断面设计具有重要的参考价值.     

Q-max型LNG船舶在北海铁山港航道航行安全性探讨

船舶在航经浅水区时会产生浅水效应,导致舵响应性下降、船体下沉和纵倾变化增大,为保证船舶航行安全,必须合理控制船舶的富余水深。本文通过对富余水深影响因素进行分析,分别采用Tuck/Hooft、Barrass、Eryuzlu公式对Q-max型LNG船舶在不同航速航行过程中下沉量进行计算比较,结合该型船舶进出北海铁山港区的操纵模拟试验要求,得出该型LNG船舶在北海铁山港西航道中可以安全航行,能够顺利靠泊北海L NG接收站。     

向家坝升船机承船厢设计水深标准*

通过1:16的物理模型研究了船舶进出升船机承船厢时的最大下沉量与船厢水深、船舶航速及船厢断面系数间的变化规律。提出船舶出厢过程是船厢设计水深的控制条件,建立了船舶下沉量的无量纲计算公式。通过综合比较不同船厢水深船舶下沉量及船底安全富余水深,提出了向家坝升船机合理的船厢设计水深标准。     

构皮滩通航建筑物中间渠道船舶航行特性试验研究

中间渠道船舶航行特性与通航建筑物通航效率和船舶航行安全息息相关。利用牵引船模缩尺试验，研究构皮滩水电站通航建筑物中间渠道内船舶上下行过程中的航行特性，分析了不同航速下船舶的升沉特性，基于试验结果拟合了船舶在中间渠道内最大下沉量与航速、渠道水下面积、船舶舯断面水面以下部分面积以及初始水深的关系，建立了可准确预测船舶最大下沉量的无量纲公式。研究结果表明：1)相同航速下，船舶出船厢下沉量远大于进厢，船舶出厢过程是船舶下沉量的控制工况；2)中间渠道断面系数小于3.0时，断面系数变化对船舶下沉量影响较为明显，且断面系数越小对船舶下沉量影响越显著；中间渠道断面系数大于4.0后，断面系数增大对船舶下沉量的影响迅速减小。     

从《内河通航标准》看某些特殊限制性航道水深的确定

通过对国家标准《内河通航标准》(GB50139-2004)[3]的分析和计算,找出了影响航道水深的主要因素,根据特殊限制性航道———中间渠道和渡槽的运行特点,推求出它们水深的计算方法和结果。航道水深由船舶吃水和富裕水深组成,富裕水深中考虑了船体下沉量、通航建筑物运行引起的水位变幅、船行波以及触底安全富裕量。并参照《内河通航标准》给出了航道的弯曲半径,形成了完整的特殊限制性航道尺度系列。     

横浪作用下LNG船运动量小波神经网络预测模型

港口码头设计中主要考虑的问题之一是系泊船舶的运动量。首先开展了26.6万m³LNG船舶系泊运动物理模型试验,测量了船舶在试验条件下的六自由度运动量;同时,考虑船舶运动响应的主要影响因素,根据横浪作用下26.6万m³LNG船运动六分量的试验数据,构建了189组容量的训练集,基于小波分析和神经网络,研究确定三层隐含层神经元数分别为8、12和22,进而建立系泊LNG船舶运动量的预测模型。预测结果表明,小波神经网络模型具有输出多参数的算法优势,能够综合考虑系泊船非线性系统中不易量化的众多影响因素(波浪波高、周期、波长以及船舶自身特性等),给出相对精确的预测结果。小波神经网络模型在研究系泊船舶运动量预测方面具有良好适用性,可以有效地预测船舶的运动量,为实际工程设计提供参考。     

限制性航道船周回流速度与船体下沉研究

通过船舶在限制性航道(宽32 m,水深2.5 m)的航行试验,研究了500 t和300 t船队航行时的船周回流速度与船体下沉。试验表明,船周回流和船体下沉与航速、航行方式和断面系数等因素有关,其中交错航行时的船尾下沉量是渠道水深设计的控制条件。     

船舶航行下沉量计算方法对比分析

通过对影响船舶航行下沉量的主要因素进行系统分析,针对非限制性航道、挖槽航道和限制性航道,将不同船舶航行下沉量计算方法得到的结果和试验结果进行对比.结果表明,我国现行的<海港总平面设计规范>规定的船舶航行下沉量值只适用于非限制性航道,对于挖槽航道和限制性航道,其规定值偏低.更准确的计算船舶航行下沉量可采用数值模拟的方法获得.     

超大型船舶浅水域航行富余水深计算

文章通过分析影响船舶富余水深确定的主要因素,进而基于实船操纵,提出了超大型船舶安全通过浅水区域富余水深的计算方法与安全操纵措施,为初次驾驶超大型船舶浅水航行的驾驶员提供参考依据.     

浅水影响造成的船舶下沉量分析

针对10.8万t深吃水成品油轮在浅水水域航行时所出现的船体下沉现象,分析可能的影响因素,并研究给出了不同航行状态下沉量、安全航速的计算方法。     

A numerical investigation of the squat and resistance of ships advancing through a canal using CFD

As a ship approaches shallow water, a number of changes arise owing to the hydrodynamic interaction between the bottom of the ship’s hull and the seafloor. The flow velocity between the bottom of the hull and the seafloor increases, which leads to an increase in sinkage, trim and resistance. As the ship travels forward, squat of the ship may occur, stemming from this increase in sinkage and trim. Knowledge of a ship’s squat is necessary when navigating vessels through shallow water regions, such as rivers, channels and harbours. Accurate prediction of a ship’s squat is therefore essential, to minimize the risk of grounding for ships. Similarly, predicting a ship’s resistance in shallow water is equally important, to be able to calculate its power requirements. The key objective of this study was to perform fully nonlinear unsteady RANS simulations to predict the squat and resistance of a model-scale Duisburg Test Case container ship advancing in a canal. The analyses were carried out in different ship drafts at various speeds, utilizing a commercial CFD software package. The squat results obtained by CFD were then compared with available experimental data.     

长江三峡库区炉子梁孤礁炸礁水深的确定及整治效果分析

以长江三峡库区炉子梁碍航孤礁为研究对象,通过解析解、数学模型和概化水槽模型试验等手段,论证了孤礁浅水效应下水面降落和船舶下沉量,并结合长江干线航道发展规划及船舶大型化发展趋势,确定最终的炸礁水深。工程实施后,航槽拓宽,航道维护及航行安全均得到了有效保障,取得良好的整治效果。     

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。     

环抱式港池水体交换研究--以连云港徐圩港区为例

环抱式港池普遍存在水体交换能力较弱的问题,水体交换通道是提高港区水体交换能力主要方法之一。文中以规划中的连云港徐圩港区为例,建立对流扩散模型,通过计算研究徐圩港区对流与扩散之间的关系,分析港区水体交换机理和主要影响因素;通过设置水体交换通道探讨其对港区水体交换功能改善的主要影响因素。研究表明：对流作用在徐圩港区水体交换中占有绝对优势,增大流速可提高港区的水体交换能力;水体交换通道的断面面积及断面形状对港区的水体交换效果影响较大。     

关于深水、浅水与限制性航道界定的探讨

通过对船舶阻力的分析和计算．根据影响阻力的主要因素，航速、水深与船吃水比、断面系数，由换算系数来界定深水、浅水与限制性航道。     

地基渗流对板桩码头剩余水压力的影响

剩余水压力是影响板桩码头结构内力和位移的重要荷载,影响剩余水压力分布的因素主要有板桩两侧的水位变化、地基土层分布、地基土层的渗透性以及桩底土层的渗透性等.通过实例对不同地质条件下的板桩剩余水压力分布进行分析,以期为今后的板桩码头设计提供参考.     

透空式上部结构对开孔沉箱消浪性能影响的试验研究

通过物理模型试验,在前人对开孔沉箱研究的基础上进一步研究了透空式上部结构对开孔沉箱消浪性能的影响,分析了反射系数随波陡、相对宽度、相对水深和上部结构超高等因素的变化规律。同时给出了透空式上部结构开孔沉箱反射系数的计算的经验公式,为工程实际提供参考。     

基于AFT-Impulse的FPSO生活水系统水锤防护设计

针对FPSO生活水管网系统输水距离长、管路弯曲多,以及阀门启闭频繁,极易引起管路水锤现象,致使管网系统安全运行风险增大的问题,以某FPSO生活水系统为例,结合生活水管网系统特性及水锤现象产生的机理,运用动态流体分析软件AFT-Impulse,开展水锤影响因素分析,明确水锤现象的主控因素;建立FPSO生活水系统模型,基于主控因素的影响,开展多工况多场景的稳态分析和瞬态分析,提出FPSO生活水系统水锤防护最优方案。