等惯性两区段分散输水系统在40 m级单级巨型船闸中的应用*

输水系统是船闸实现其功能的关键设施,其设计直接影响船闸工程的安全与效率。等惯性四区段出水分散输水系统是目前国内外高水头大型船闸常用的输水系统形式,但其结构复杂、建设难度大,且由于设置第二分流口而带来自身空化等问题。为解决上述问题,结合我国内河船闸特点,通过国内外工程资料分析、理论与计算分析、物理模型试验等手段,提出并验证了“闸墙长廊道+闸室中心立体分流+闸底两区段四纵支廊道出水+侧支孔+明沟消能”的等惯性两区段输水系统形式在40 m级单级巨型船闸中的适用性,为高水头大型船闸建设提供参考和依据。     

基于船种聚类的航道通过能力量化方法

为准确计算航道通过能力,针对单双向通航方式并存的混合通航航道,建立了基于船种聚类的航道通过能力量化模型.根据海港航道通航管理规则,对不同船舶种类进行分类,通过聚类算法确定船舶种类特征及其分布概率.与传统航道通过能力计算方法相比,对不同种类船舶所占航道资源分别附以不同权重,同时考虑船舶通航方式改变对航道通过能力的影响,能够更加准确地量化航道通过能力.应用天津港大沽沙航道数据进行了实例分析,目前航道实际月通过船舶约为1 905艘次,计算得到大沽沙航道月通过能力为2 350艘次,并且与港口公共混合通航航道通过能力计算结果4 455艘次/月相对比,前者的结果更符合实际情况,后者的结果明显大于实际航道通过能力.结果表明,基于船种聚类的航道通过能力量化方法能更加准确地反映航道实际情况.     

燃料电池船舶舱内氢气泄漏数值模拟研究

燃料电池船舶运载着大量氢气作为燃料,在给船舶带来动力的同时,也因其易泄漏、爆炸等特性对船舶安全带来了威胁.针对船舶燃料电池舱内发生氢气泄漏的情景,选取目标船舶建立其燃料电池舱三维几何模型,并基于理想气体模型和氢气泄漏参数,计算出氢气从管道的泄漏值.再基于流体计算软件Fluent,选取适合的气体扩散模型,通过边界条件的设置,开展对舱门开闭和通风口状态的联合通风条件下氢气在舱内的扩散过程的瞬态数值仿真实验,并对不同条件下的舱内氢气浓度分布和发展规律进行了对比分析.仿真结果表明,在舱室上方的4个角落处,氢气的聚积浓度更高,是氢气探测器安装的最佳位置;在通风口保持自然通风的条件下,打开舱门可以使氢气的最终浓度降低20%左右;在单个通风口采用强制通风的通风量达到6 m3/s时,燃料电池舱内的氢气向其他舱室的扩散浓度可以维持在4%的安全浓度以下,且整个舱室的氢气浓度都可以保持在一个较低的水平,而继续增大通风量对氢气浓度的降低效果并不显著.     

船舶能效数据清洗方法研究

船舶能效数据清洗对于建立准确的船舶能效模型,提高船舶能效计算和分析的准确度,指导船舶节能航行具有重要意义.对船舶能效数据的故障特征进行了分析,运用阈值理论、船舶航行关联理论对故障数据进行了识别,运用插值法和灰色关联理论方法对水深、对水航速以及主机油耗数据中的异常数据进行修正,并且根据数据错误特征和数据清洗方法制定了船舶能效数据清洗流程,以内河邮轮"凯娅号"船舶上安装的船舶能效数据采集系统采集到的能效数据为研究对象,对数据清洗结果进行了分析.结果表明,水深数据修正值与实测值平均误差为1.58%,油耗数据、对水航速数据修正值与实测值平均误差为2.8%,1.5%,误差较小,能够满足后续建模以及数据挖掘等工作.     

基于轨迹的内河船舶行为模式挖掘

从内河海量的船舶AIS数据中提取出有用的交通知识,辅助水上安全监管,对于研究日益复杂的水上交通安全形势具有重要意义.基于内河船舶行为特征,构造由船舶位置、航速和航向4个维度组成的船舶航行状态空间来描述船舶行为.针对传统DBSCAN聚类算法提取状态空间中相似船舶轨迹存在计算复杂高的问题,提出增量式算法改进DBSCAN算法用以高效地计算不同船舶的行为模式;然后利用核密度估计等统计方法对不同模式的船舶行为特征进行数据挖掘,得到船舶航速、航向和位置的时空分布特征规律,进一步挖掘不同行为模式下的船舶微观特征.以武汉航段的汉江分叉航道水域作为研究案例,利用所提的方法对该水域分析研究,得到了6类不同行为模式,挖掘出不同模式下分叉航道内船舶静态属性信息(船舶类型、船舶尺寸)、空间分布特征(轨迹点分布、航速分布、航向分布)、船舶到达规律等信息.利用该模型所提取的知识有助于水上监管人员迅速获取水域交通态势,从而提高水上交通安全监管的水平和效率.     

船舶压载水处理设备的研制现状与认证

控制压载水对海洋水域环境污染的核心措施之一是在船上增添压载水处理设备,单独或组合运用机械、物理、化学以及生物学过程,对压载水及沉淀物内的有害水生生物以及病原体进行去除、灭杀、无害化.文章通过典型实例介绍了目前国内外对船舶压载水的处理方法、压载水处理设备以及最新认证情况.     

基于小波变换与支持向量机的舰船水压信号检测方法

采用小波变换与支持向量机相结合对舰船水压场信号建立检测模型.该方法通过对海浪信号进行小波分解并对某一特定低频频段信号重构,利用支持向量机对重构信号建立预测模型,预测误差值作为特征值对舰船水压信号进行检测.通过检测验算表明此方法的有效性,特别是在低信噪比情况下,仍能较好地检测到目标信号.     

内河航道横流对船舶航行的影响

为了使船舶能安全通过航道内的横流区域, 利用水槽进行遥控自航船模试验, 提出了内河航道横流对船舶航行横漂速度、漂角、航迹带宽度和漂距影响的经验公式, 分析了Ⅳ与Ⅴ级航道横向流速的限值范围。分析结果表明: 横流对船舶航行的影响程度主要与对岸航速成反比, 与横流的大小及区域长度成正比, 与船型大小(航道等级)成反比, 同时与驾驶员的航行经验和初始船位有关; 在限制航路航行方式过程中, Ⅳ与Ⅴ级航道对岸航速为2、3、4m·s^-1时, 可克服的一个船长内横流限值为0.48、0.58、0.70m·s^-1。     

基于逻辑推演理论的船舶避碰决策

提出了研究船舶避碰决策的一个新方法,并把多逻辑系统作用的结构演化引入舰艇避碰决策系统,构建了船舶避碰决策系统逻辑推理的基本理论,指出了进一步的研究方向。     

基于CAD软件实现《船舶管系》课程的参数化教学

介绍了利用CAD软件良好的开放性,二次开发参数化三维零件模型,灵活地实现《船舶管系》课程中零件的类型、形态和大小等的改变,形象的表达了系统的布局和流程。节省了课堂教学的时间,而且使学生对该课程具有很强感性认识。通过参数的修改,实现实时交互的参数化教学,使学生对相关零件和系统的工作原理有了更直观和深入的理解,并大大提高了学生对该课程的学习兴趣。