水面自主船舶技术发展路径

工业4.0背景下,船舶自主化航行是水路运输工具变革的重要趋势。本文首先详细介绍了世界范围内水面自主船舶(MASS)的主要研究项目发展路径及当前的研究现状。然后分析了MASS研发的关键技术,如通讯、航路设计及优化、智能避障等。针对MASS的快速发展,指出了当前面临的困难与挑战。最后针对法律及法规等配套体系的完善提出展望。     

基于快速性和耐波性的倒V型船首改型设计

利用CFD数值模拟仿真计算,以减摇减阻为目的,在倒V形船艏的基础上进行船艏改型设计。利用商业软件FineMarine对原型和改型的静水阻力、波浪增阻、纵摇幅值、升沉幅值、波浪中的运动响应等进行数值计算,并对比计算结果,评价改型效果。计算结果表明,改型后静水阻力、规则波中的升沉和纵摇均有不同幅度的减小。     

加注LNG燃料的船舶安全管理措施研究

为给液化天然气(LNG)动力船舶的安全管理体系建立提供参考,文章从LNG燃料加注5种模式比较及加注注意事项、LNG翻滚和间歇泉的原因及措施、LNG泄漏及火灾的对策等方面进行研究。结果表明:不同气源的LNG分开储存并采取合适的进料方式可预防LNG翻滚;需预置接液盘、水幕和护板等预防LNG泄漏,若泄漏发生,可视情采用贴堵法或塞堵法,同时配合使用水幕系统;LNG着火时,可综合运用水幕隔离、消防冷却、泡沫覆盖和干粉灭火。此外,向上实心锥形水幕控制LNG扩散效果最好,且水幕高度需高于云团2倍以上;高倍泡沫可明显降低LNG的挥发,但对最小有效淹没深度有要求;干粉降低池火最高温度明显,使用时需喷洒到火焰根部。     

长周期波浪对船舶系泊稳定性的影响

利用国际通用的OPTIMOOR船舶系泊分析软件,系统分析长周期波浪作用下周期、波高、入射角度对船舶系泊稳定的影响。分析计算结果可知:波高和入射角度对船舶升沉量的影响极为明显,周期对船舶纵移量的影响最为明显;同时,最大缆绳张力与长周期波浪3个因素(周期、波高、入射角度)在一定取值区间内成正相关关系,并且随着波浪因素增大,缆绳张力分布呈现明显的不均匀性;此外,最大护舷反力与长周期波浪3个因素也在一定取值区间内成正相关关系,周期和入射角度这两个波浪因素取值越大,4组护舷的反力越均衡。     

哈达山水利枢纽上下游通航连接技术*

针对松花江哈达山枢纽未建设过船设施,枢纽上下游不能连续通航的问题,采用水流数学模型研究哈达山—松原滚水坝河段通航水流特征。采用实测资料对模型进行验证,对河段现状水流情况进行模拟,分析现状河道通航水流特性,对解决哈达山枢纽上下游通航的连接技术的方案进行模拟研究,得出具体通航水流特征指标。结果表明,采用建船闸和枢纽上下游建码头的技术方案,解决了哈达山枢纽上下游连接通航问题,可为类似工程提供参考。     

枢纽扩建船闸工程上游设计最低通航水位的确定

上游设计最低通航水位是船闸工程建设的关键技术参数之一,直接影响船闸使用性能、投资和工期。针对已建枢纽扩建船闸工程上游设计最低通航水位取值的问题,根据株洲枢纽实测水位,进行枢纽实际最低运行水位和保证率水位的分析,对不同特征水位时二线船闸工程投资情况、一线船闸运行情况及渠化梯级间水位衔接情况进行论述,采用模型试验验证和测算投资比较的方法,得出株洲二线船闸上游设计最低通航水位宜采用38. 3 m的结论。该研究方法对山区、丘陵区枢纽扩建船闸工程具有借鉴意义。     

径流式枢纽改扩建船闸确定最低通航水位的方法

低水头径流式电站往往为不调节水库。为控制库区淹没线,洪水期常采用预泄腾空库容的方式运行,受洪水流量及持续时间不同的影响,不同时期枢纽运行的低水位变化较大,给确定船闸最低通航水位带来了复杂性。以湘江大源渡航电枢纽新建的二线船闸工程为例,采用综合历时曲线法和瞬时水位持续时间、次数进行分析,结合河段的通航实际情况,确定船闸最低通航水位,可为类似径流式枢纽确定船闸最低通航水位提供借鉴。     

基于多层次模糊评价法的船闸引航道基坑开挖风险评估

船闸项目建设过程中的风险因素复杂多样,特别是株洲二线船闸引航道基坑施工面临着与原有一线船闸近、临水度汛造成工期紧等特点。针对这一情况,将层次分析法与模糊综合评价法相结合,采用BIM技术实时复核项目土石方开挖工程量,使风险评价过程更加客观。模糊评价风险评估结果表明,株洲二线船闸引航道基坑开挖的风险较大,存在的主要风险原因要素是:工程环境风险现场管理风险施工作业风险技术因素风险组织与管理等其他风险。评价结果可作为工程实践参考,对船闸工程项目施工的风险控制有一定的参考价值。     

船舶舱室置换通风系统的数值模拟和优化

船上有些空间大、人员集中、船体结构复杂的舱室,传统送风方式难以满足需求,给空气环境设计带来很大挑战。文章采用计算流体力学方法研究置换通风系统在船舶舱室中的应用,通过建立物理和数值计算模型,在设计初始阶段对其进行气流组织、热舒适性等方面的模拟分析和优化应用研究;针对某实船舱室的置换通风系统原始方案和优化方案进行对比分析,结果表明置换通风系统具有流动分层和垂直温度梯度的特点。相比原始方案,优化方案使舱室内温度、风速和热舒适性指标等得到优化,有效降低了吹风感,保证人体周围的空气品质,热舒适性指标也符合标准要求。对船舶置换通风系统的应用研究具有借鉴意义。     

沥口枢纽上游口门区通航水流条件试验研究

船闸口门区通航水流条件的好坏直接影响航运的安全。针对沥口枢纽上游口门区及连接段通航水流条件差、横向流速大等问题,通过建立沥口枢纽河段水工整体物理模型试验,提出在坝轴线上游设置浅坝,调整河道河势及导流墩分流等优化措施。试验结果表明:优化方案下口门区及连接段内水流流态得到明显的改善,通航条件满足规范要求。船模航行试验表明最大通航流量Q_(20%)=4 661 m~3/s,并论证在此方案下通航的安全性与工程可行性。