船舶在桥区运动轨迹的理论与实践探讨

通过对船舶在桥区航行的轨迹进行数学分析和计算,预报船舶在桥区航行的情况,同时为桥区船舶航行提供理论依据,从而指导驾驶员在桥区操纵船舶安全航行.     

桥区水域船舶安全通航系统研究

在桥区水域安全环境评价及船舶安全通过桥梁影响因素分析的基础上,提出采用GPS、无线网络、嵌入式和预测控制等技术,建立自动识别船舶航行轨迹和引导船舶航行的桥区水域安全通航系统,主动防止和避免船舶撞击桥梁事故的发生。     

桥区水域船舶临界失控水动力干扰区研究

基于细长体理论,将桥墩视为绝对静止船舶,针对会遇(船舶顺流驶经桥墩)及追越(船舶顶流驶经桥墩)2种状态,利用船间水动力干扰通用模型计算船-桥干扰水动力,MMG模型计算船舶操纵性能,验证了桥区水域船舶临界失控水动力干扰区域的客观存在,将桥区安全通航由桥墩被动防撞转化为船舶主动防撞.通过船-桥间间距等相关参数的变化,系统分析了桥区水域船舶临界失控水动力干扰的变化规律.     

船舶失控漂移模型在重庆白居寺长江大桥通航安全影响论证中的应用研究

由于通航环境条件突变或船舶自身操纵设备异常,常会导致船舶失控。文中应用已有的船舶失控漂移模型,结合重庆白居寺大桥桥梁选址及桥区水域船舶通航环境条件,对船舶在过桥航行过程中,在不同风流条件下发生失控险情,对桥梁可能产生的影响进行了分析与计算。     

基于船舶A IS数据的桥区水域通航饱和度研究

为分析内河通航情况,评价桥区水域航道饱和程度,研究不同船舶领域模型对航道饱和度评价造成的影响,构建了基于船舶A IS数据的通航饱和度模型.通过大量历史船舶A IS数据分析,计算了船舶交通流量、通航密度、通过能力等参数,基于停船视距船舶领域构建了通航饱和度模型,提高了饱和度计算精度;分析了饱和度随时间的变化特征,并提出了最大饱和度等评价指标.以长江中游武汉河段桥区水域为例,研究近三年桥区水域通航饱和度用以验证.结果表明,长江中游桥区水域通航饱和度平均约为20% ~30%;武汉长江大桥附近饱和度最大可达53%,与实际较为相符;基于藤井船舶领域模型相比停船视距船舶领域模型计算所得的通过能力值高76%,饱和度低43%.采用停船视距船舶领域计算所得饱和度随区域交通流特征而变化,相比于传统方法更加精准.      

船舶运动模型参数辨识研究综述

创建精确且可靠的运动模型是有效分析船舶操纵性和保障船舶智能航行的关键。相较于常用的船舶运动建模方法（包括经验法、试验法、计算流体动力学数值法），参数辨识技术是1种实用有效、迁移性强的建模手段，但因受到诸如船舶强非线性运动特性、时变耦合的环境干扰、内外多重不确定性等众多复杂因素的影响而面临极大挑战。围绕船舶运动模型参数辨识技术的4个核心内容，即最优输入设计、船舶运动数学模型、参数估计算法、辨识模型测试验证，重点梳理了富含操控特性的激励数据获取、多型船舶运动模型、经典-智能-混合参数辨识方法、辨识模型评估方法相关的研究现状，剖析了噪声干扰、参数漂移、参数时变、评价指标选取等主要问题，发现面对操纵与航行特征复杂的船舶，获取覆盖广域运动特征的高质量数据仍无较好方法，参数漂移现象与模型复杂度紧密相关，且无法完全避免。面向数据高质量化、辨识实时性、航行场景复杂化等的发展要求，对船舶运动模型参数辨识技术在船舶操纵运动数据获取与处理，如鲁棒估计与信息融合、鲁棒在线参数辨识、多新息智能算法、复杂场景下的船舶运动辨识建模如受限条件下船舶运动辨识建模等重点方面进行了展望。      

悬索桥对VTS雷达信号的影响分析

桥梁的建设将遮挡雷达站微波信号的传输,在大桥附近水域将会形成一定的雷达盲区,导致VTS中心无法掌握该水域的水上交通动态,不能对水上船舶现场进行连续跟踪,也不能对该水域进行有效的监控与指挥,给船舶通航带来了安全隐患。因此,应了解桥梁建设对VTS雷达站的影响,注意桥区监管设施的改善。文中结合悬索桥特点,应用建立的数学模型计算分析悬索桥对VTS雷达信号遮挡的盲区范围,为船舶监控及桥区通航安全提供技术支撑。     

智能船舶船岸协同实验关键技术研究

为解决智能船舶实船实验困难、成本高和航行风险大等问题,选取封闭水域建立智能船舶船岸协同模拟系统.通过分析系统的功能需求,设计了系统整体架构及功能模型,研究了智能船舶船岸协同实验实现的关键技术,并在智能船舶运动建模中加入风力干扰,提升了船舶运动模型的精确度.利用船岸协同实验系统,在实验水域中进行了智能船舶操纵性实验、静态障碍物避碰实验以及路径跟踪实验.实验结果表明,运动模型仿真结果减少近50%误差,回转实验中在有风和无风2种条件下几乎无旋回速度和船速的改变,实际航行轨迹与参考轨迹的偏差也在0.2~1 m以内,满足智能船舶实验需求,为智能船舶的航行验证提供了基础实验平台.      

牛湾特大桥通航安全评估

通过资料调查、实地检测和理论分析对牛湾特大桥的通航安全状况进行评估。具体工作包括桥区附近水文地质数据的收集、船舶撞击力的计算、船舶撞击风险估计等。评估结果表明,牛湾特大桥存在通航净空不够、通航船舶吨位过高及船舶交通秩序混乱等风险。     

计入动力风荷载的船舶撞击桥梁动力响应研究

针对大风天气条件下船撞力与动力风荷载的耦合作用问题,基于船桥耦合分析算法编制了计算程序,并提出基于接触碰撞分析的船头刚度模型的确定方法,最后对一座连续刚构在船舶撞击力和风荷载的耦合作用下的桥梁响应进行了计算分析.结果表明,该船头刚度模型能较好地模拟船舶撞击力和桥梁结构响应;在不同的风荷载作用下,船撞力并没有显著改变,但桥梁位移和内力响应在不同风荷载作用下有增加的趋势,通过与无风工况的对比,墩顶位移增加最大比例为69.8％,墩顶弯矩增加最大比例为62.1％;而剪力受影响较小,墩底剪力增加最大比例为6.6％.当桥区风荷载作用较大时,有必要计入风荷载作用的影响.     

基于可靠度的船撞桥梁倒塌概率分析

针对大型复杂桥梁,运用可靠度理论对船撞桥梁倒塌概率进行计算是船撞评估方法发展的必然趋势.基于可靠度理论,将VC++与通用有限元软件ANSYS结合,编制了ANSYS-响应面法船撞桥梁可靠度计算程序.并采用该方法对嘉陵江黄花园大桥的船撞桥梁倒塌概率及可靠度灵敏度指标进行了计算.结果表明:当桥区水位处于174 m常水位时,船撞桥墩的倒塌概率较大;影响桥梁在船撞作用下倒塌概率的主要因素是容重、船舶撞击速度、船舶撞击角度、混凝土抗压强度.     

长江干线桥区船舶到达规律数学模型及检验

提出内河桥区船舶交通流量分析的数学方法,以2008-2009年荆州长江大桥的船舶交通流量观测数据为基础,分析了内河船舶的抵达分布规律。依据国家标准GB/T4089—2008,使用双侧检验的方法对泊松分布参数进行了假设检验。其结果表明：荆州长江大桥水域船舶24 h内船舶流量分布符合泊松分布,船舶相隔到达时间符合二项分布,该模型的分布参数=7.82,经双测检验符合国家标准。     

长江干线大桥水域通航环境安全评价

随着经济的发展．长江干线上建桥越来越多．跨江大桥对船舶航行安全造成了一定的威胁。通过建立长江大桥水域通航环境危险度评价指标体系，根据各指标对安全影响程度的研究结论和专家调查结果．确立通航环境危险度评价标准．并应用模糊综合评价的方法实现对桥区通航环境危险度的综合评价．从而掌握桥区通航环境的安全状况。     

基于船舶行为的武汉长江大桥水域货船通航规律研究

内河桥区是水上交通事故的多发水域,为保障船舶通航安全、预防和减少事故的发生,从船舶行为的角度来对船舶自动识别系统(AIS)数据开展研究,以航速和航向角作为船舶行为特征来分析上下行和水期因素对其的影响.通过对各影响因素条件下的特征数据分别采用正态分布和对数正态分布拟合,发现后者能更准确描述航行规律;同时以航速、航向角区间散点比例的统计结果来量化各因素的影响.研究表明,货船航速在下行时受枯水期影响相对明显,航速整体倾向于向较高航速区间[7,9]kn转移;货船航向角在上下行时受洪水期影响较大,其中货船上行时航向角具有增大的趋势,而下行时具有相反的趋势.      

马鞍山长江公铁大桥桥墩布置水动力影响试验研究

桥梁建设在一定范围内会造成工程局部河段水动力条件的改变，对通航条件会带来一定的影响。以马鞍山长江公铁大桥为例，利用建立的物理模型，研究了工程河段水流运动特性，并重点分析了桥区河段的流速、流向及汊道分流比等变化情况，模拟建桥后对工程河段水动力条件的影响。研究表明：推荐桥跨布置方案实施后，在各级流量条件下，桥区河段桥轴线上游水位有所壅高、流速略有减小，下游流速略有增加，桥位下游近岸流速有所增加，但幅度不大，对本河段内汊道分流比影响幅度均在0.3%以内，左岸侧下游的郑蒲港港区流速基本未变，建桥不会引起桥区河段水流条件发生明显改变，对通航水流条件影响较小。     

认识摩托车发动机用活塞环（二）

二、活塞环的运动及作用在活塞环的功能和作用方面,有必要了解活塞环在环槽中的运动情况。因为活塞环是所有发动机零件中唯一作三个方向(即轴向、径向和周向)运动的零件。换句话说,只有当活塞环在三个方向运动时,才能发挥自身的作用。1.基本运动(1)上下运动。活塞环随着活塞的上升和下降,而在环槽内作上下运动。如果不考虑气体的压力,则在正常情况下,当活塞上升时,环应与环槽的下侧面接触;当活塞下行时,环应与环槽的上侧面接触;当活塞在上、下止点时,其接触面应从一侧向另一侧交替;但是,在燃烧行程中,由于燃烧气体压力的作用,即使在活塞下行…     

浅谈活塞环简便识别方法(1)

<正>在发动机的结构中,活塞环是在高温、高压条件下,唯一作轴向运动、径向运动和旋转运动(二冲程发动机除外)3个方向运动的零件(见图1),同时也是工作条件最为苛刻的零件。从外表看,其貌似简单,是一个具有开口弹性的环体,但却是一个非常重要的易损零件,在发动机的正常运行中起着非常重要的作用。摩托车发动机活塞环主要由桶面环、锥面形环和组合油环组成。     

浅析活塞环的漏气及其应对措施

活塞环是内燃机的一个非常重要的零件,也是运动摩擦副零件中惟一一个作轴向运动、径向运动和旋转运动(二冲程活塞环因定位销的作用不作旋转运动)的零件。为确保内燃机能连续有效地工作,将可燃混合气全部有效功传给活塞,必须使气缸与活塞之间有良好的密封性能。而活塞环的作用就像打气筒里的胶碗一样,紧紧贴在气缸壁上,与活塞一     

水深对船舶摇荡运动影响的数值方法研究

随着船舶大型化、高速化的发展趋势,以及船舶数量的逐年增多,海上航行的船只不免在相对浅水域航行,浅水域会对船舶的航行状态产生影响,浅水效应是保障船舶安全航行所需考虑的重要因素.采用有限水深的三维势流理论,以某NPL型船模为例,分别对在其次浅水、浅水和超浅水条件下的纵摇和垂荡运动幅值响应函数进行了计算,并对纵摇和垂荡运动随水深的变化规律进行总结.      

基于AIS数据的桥梁防船撞结构冲击响应分析

针对目前桥梁船撞影响参数不明确的情况,提出利用AIS数据获得桥区实际通航船舶信息,以此为基础进行桥梁抗撞分析及防船撞装置设计。以武汉长江二桥为例,基于AIS数据获得船舶的重量、偏航角、航速等信息,最终确定抗撞分析采用5000 t级船舶作为代表船型,取上行、下行最大偏航角分别为22°、8°,航速取平均航速(上行1.91 m/s、下行3.28 m/s)。在此基础上,采用显式有限元法对该桥主墩受船舶撞击的动态过程进行数值模拟,将获得的船舶撞击力与规范的计算结果进行对比,发现船舶正向撞击桥墩的碰撞力高出桥墩抗撞力的18.85%。根据桥梁防撞需求和船舶撞击力情况,设计了X形夹层结构防船撞装置,分析该装置的抗撞性,结果表明,该装置具有良好的吸能效果,可减少30%以上的船撞力,且能有效减小船舶损伤。