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。     

向家坝升船机船舶吃水和航速检测系统建设

向家坝升船机的承船厢断面系数较小,船舶进出承船厢时的阻塞效应十分明显。相对于船闸,船舶进出升船机承船厢过程船厢内的水面波动更大,吃水、航速一旦超标极易发生船舶触底事故。因此,升船机运行过程中对船舶的吃水、航行速度控制比船闸更为严格。为了尽量降低船舶触底的风险,对通过船舶进行实时吃水和航速检测十分必要。在不影响船舶的正常通航的前提下,对超吃水、超速的船舶及时的预警和制止,有利于减少危险事故的发生,安装船舶吃水及航速检测系统是具有十分重大的现实意义。     

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。     

考虑船舶影响的超高扬程升船机地震响应研究

采用ANSYS有限元软件,建立了200 m扬程的升船机整体有限元模型,包含了卷筒、钢丝绳、平衡重、塔柱、承船厢、顶部联系梁、纵横导向机构、挡土墙以及地基。利用Housner模型和修正Housner模型简化了厢-水、厢-水-船动力耦合模型。通过有限元计算,对比分析了8度地震作用下,厢内有船和无船两种工况时,升船机塔柱以及承船厢的位移和加速度响应以及特征部位的应力响应。结果表明:升船机塔柱顶部的最大横向位移为36.61 cm,满足规范限值要求;地震作用下底板和塔柱筒体的交界面发生应力集中现象,需加强配筋;厢内船舶对升船机整体系统的动力响应影响不大,但是对承船厢有较为明显的影响,在研究地震作用下承船厢动力响应时,厢内船舶不能被忽略。     

升船机船厢卧倒门启闭方式对厢内船舶系缆力的影响*

结合思林、岩滩等升船机承船厢卧倒门不同启闭方式下船舶系缆力模型试验资料,通过概化模型对升船机承船厢卧倒门启闭过程船舶受力影响因素进行分析,提出了承船厢启闭过程船舶纵向系缆力计算方法。利用建立的系缆力计算方法,对保障升船机船厢内船舶系缆安全的卧倒门启闭速度及对接水位差标准进行探讨,提出相关建议。     

船舶进出三峡升船机速度研究

文中根据船舶进、出三峡升船机模型试验资料,结合现有过三峡船闸具体类型船舶尺度数据,分析船舶进、出三峡升船机承船厢的水力学特性,对船舶进、出三峡升船机承船厢速度合理性进行研究和探讨,提出了船舶进、出升船机速度的控制条件。研究表明,船舶出厢速度不能选取同一限制标准,应按不同断面系数、不同船舶类别予以不同限制。     

船舶进出船厢下沉量预测

由于升船机承船厢断面系数较小,船舶进出船厢是一个复杂的三维水流与船舶运行耦合的问题,水力学问题十分复杂。需要根据船舶航行下沉量制定合理的船舶吃水控制标准和船舶航行方式,防止船舶发生触底以保障船舶航行及船厢对接安全。首先介绍了船舶进出船厢过程中船舶航行特性,分析船舶下沉量的主要影响因素,概述前人进行的理论分析和公式推导,总结相关经验公式。其次,针对船舶进出船厢这一过程,对比分析了各经验公式的计算结果。最后提出未来船舶进出升船机船厢下沉量研究工作的方向与内容。     

船舶进出船厢对三峡升船机对接锁定机构受力的影响分析

三峡升船机是三峡枢纽两大通航建筑物之一,主要为客货轮和特种船舶提供快速过坝通道。船舶进出三峡升船机船厢过程中,船厢侧水体质量变化和水面波动产生的纵向倾斜力矩均由船厢对接锁定机构承担,如果船厢侧的荷载变化超过对接锁定装置的允许值,将影响船厢对接安全。建立了比尺为1∶12的三峡升船机船厢及下游引航道局部物理模型,针对3 500 t散货船开展船舶进出船厢的水力学模型试验,分析船舶吃水、船舶进出船厢的速度、水面波动与锁定机构受力间的关系。从保障三峡升船机船厢对接锁定机构安全角度,建议通过三峡升船机的3 500 t散货船进出船厢航速0.5 m/s时,船舶吃水不大于2.70 m。     

考虑船舶影响的升船机结构动力特性

运用ANSYS有限元软件建立了包含塔柱、承船厢、水体、船舶、提升系统等构件的大型垂直升船机整体模型,计算分析了升船机结构的动力特性。计算结果表明:横荡、扭转、纵荡是承船厢结构低阶主要振型。厢内有船会降低承船厢系统的自振频率,其有船与无船工况下横荡自振频率分别为0. 130 9 Hz和0. 280 5 Hz;升船机整体结构低阶特征振型主要包括整体系统的横向摆动、绕竖向的扭转、纵向摆动。承船厢内有无船舶计算得到的同种振型下升船机整体结构的自振频率相差很小,表明船舶对升船机整体结构自振特性的影响不大;承船厢位置的升高会使得升船机整体结构的自振频率降低;承船厢位置的变化对升船机低阶振型影响较大,对高阶振型的影响较小。     

下水式升船机船厢入水过程船池形式

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入水速度对下水式升船机船厢出入水水动力特性的影响。结果表明:船池与船厢面积之差与船厢面积比β的增大可有效降低船厢入水过程船池内水面壅高、船池、引航道内水面最大坡降,改善船池内船厢停泊条件,同时考虑β的增大将引起工程投资的增加,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。     

下游引航道船行波对景洪升船机运行特性的影响

通过快艇在下游引航道快速航行主动制造船行波,研究船行波对景洪水力式升船机运行特性的影响。结果表明:下游引航道船行波对船厢池水面波动无明显影响;船厢与下游引航道对接待机时,船行波对船厢内水面波动有不利影响,并威胁到试验船舶在船厢内的停泊安全。景洪升船机船厢与下游引航道对接且厢内有系缆船舶时,为确保船厢内船舶停泊安全,须严格控制下游引航道船舶的航行速度。     

景洪水力式升船机下游对接过程实船试验

在下游对接过程中,对接水位差和船舶进出厢引起水面波动是影响船舶停泊条件及升船机安全运行的主要因素。为了研究该因素对景洪升船机的影响,进行了重载和空载船舶在不同速度进出船厢、不同对接水位差启闭卧倒门的实船试验,得到相应工况下船厢水面波动、同步轴扭矩、船舶系缆力等变化特性,建立同步轴扭矩与影响因素间的相互关系,提出满足景洪水力式升船机安全运行的船舶进出厢航速与升船机对接水位差的安全控制指标。     

波浪中近水面航行时潜艇波频运动响应的理论预报与验证

用Frank源分布－紧密拟合法对一带鳍潜艇的剖面流体动力进行数值计算，然后通过STF方法妥该潜艇波浪中近水面航行时的波频运动响应。计算结果与中国船舶科学研究国心（CSSRC）耐波性水池首次进行的潜艇自航模近水面耐波性试验的结果进行了比较，相符程度令人满意。证实了本文方法和程序对潜艇近水面运动的波频响应进行预报可获满意的结果，具有实用性。也表明了在耐波性水池中对水客性良好的潜艇自航模，采用自动操舵系统控制浸深和航向，进行近水面耐波性试验是成功的。     

滑水航行

73.滑水航行的特性船只由于高速度运动在水面上形成滑航。滑航的特点在于除船底部份和水接触外,船体绝少浸在水中。船舶在前进中保持这样状态,可使船底和水面之间,产生流体动力的垂直作用分力。当纯粹滑航时,垂直分力 Rz 实际上等于船舶排水量 D。任何船舶都可能由高速度航行过渡到滑水航行,由于这到纯粹滑航需要消耗钜大的能量,所以目前并非所有的滑航快艇都能达到没有流体静压力     

垂直升船机船厢门控制过程实现

在垂直升船机运行过程中，承船厢船厢门是保证船厢水深、连通船厢水域和上下游水域的重要机构。通过简要介绍承船厢船厢门的结构及布置、控制系统的组成、运行过程实现，探讨采用可编程控制器实现对船厢门启闭控制，使船厢门安全可靠运行的方法。     

龙滩第二级升船机船舶出厢过程水力特性综合研究*

龙滩水电站通航建筑物为两级带中间渠道的垂直升船机,设计船型为1 000吨级机动驳。通过物理模型试验的方法,进行船舶出龙滩第二级升船机船厢的试验,研究船舶出厢过程中船厢内水面波动、船舶下沉量、对接锁定机构荷载等水力特性。研究结果表明：从升船机对接安全和船舶航行安全角度出发,为满足最大吃水为2.4 m的1 000吨级船舶过机,船厢设计水深3.5 m,船舶出厢航速应≤0.7 m/s。     

船舶在波浪中大幅度运动和载荷时域预报

切片理论具有其它方法无法比拟的优点,目前已成为船舶在波浪上运动和载荷计算和预报的一种常规的实用手段。本文基于扩展的切片理论,计入船体运动时湿表面的变化及其对船体流体动力性能的影响,在时域内计算了船舶在波浪中的运动和载荷,本文的研究对船舶设计阶段的耐波性能评估具有工程实用价值。     

应用时间序列分析法对滑行艇运动短期预报研究

随着舰艇等海上作业平台向自动化、模块化和智能化的方向发展,无人水面舰艇的研究引起了越来越多的重视。所谓无人水面舰艇,是指将微型计算机、通信系统、流体动力、声呐遥感探测技术和智能技术等有机结合在一起的水面操作平台,它的性能好坏很大程度上取决于水面艇型的选择。本文以滑行艇为构造基础,系统阐述运用时间序列分析法对滑行艇运动短期预报的原理和算法。     

承船厢二维非线性晃动的分析

本文根据流体力学势流理论和刚体动力学原理并借助"Mathematica"符号计算软件,建立了描述升船机承船厢悬挂系统的刚体竖直振动及纵摆振动和厢内水体运动相互耦合的非线性动力学数学模型,推导了非线性耦合动力学常微分方程组及其线性化方程的系数矩阵,提出了系统线性稳定性的判定方法;通过计算三峡全平衡垂直升船机钢丝绳卷扬方案承船厢悬挂系统的线性化动力学方程系数矩阵的特征值,并对非线性微分方程的动态响应进行数值仿真,对升船机承船厢悬挂系统的稳定性以及非线性因素对稳定性的影响等问题进行了初步的研究.     

随机作用下船舶非线性动力系统路径积分分解

船舶航行时,其动力分布会受到水面波浪的作用,呈现不规则的变化。当船舶的运动速度与水面波浪的作用力为强烈的非线性形式时,船舶在运动时可能会处于非常不稳定的状态,从而给航行安全带来隐患。因此本文假设船舶在随机作用下的航行模型,通过模拟非线性情况下的船舶运动方程,设计一种较为合理的稳定性控制方式。仿真结果表明此方式的稳定性效果良好。