郑济铁路山东段跨黄河特大桥对通航条件的影响

桥梁的修建不可避免会对通航航道产生一定程度的影响,为保证船舶航行安全和桥梁自身安全,分析桥梁修建后对航道的通航条件影响是有必要的。以郑州至济南铁路山东段跨黄河特大桥桥区河段为研究对象,利用MIKE 21建立了平面二维水动力数学模型,计算分析了该河段桥梁处航道尺寸以及最低通航水位和最高通航水位条件下桥梁对附近通航水流条件的影响。结果表明:桥梁修建后,河道水深、航宽、通航孔净高都满足Ⅳ级通航标准;桥梁修建后对桥梁附近区域水流要素有一定影响,即在桥墩附近,随着水流流速的增加水深减小;在桥墩上游,水流流速稍减小,漫滩流速增加;在桥墩下游,随着水流流速的减小水深增加,但变化值比较小,水深能够满足通航条件。     

水下高速航行器流噪声数值仿真与分析

运用计算流体力学方法仿真计算不同头型、不同航速航行器流噪声,得到流噪声分布及随航速变化规律。通过对比分析数值仿真结果发现,航行器流噪声随航速的增加而平稳增大。在相同条件下,平头航行器流噪声总声压级略高于圆头航行器。为了更好预测高航速条件下航行器流噪声,对空化区流噪声进行了初步探索。     

航道内船舶安全距离计算模型研究

文章以单项航道内航行船舶为研究对象,在假设航道顺直,航道宽度不会限制船舶的正常航行并禁止船舶追越的情况下。如不考虑其他船舶通航因素,在航道内航行船舶需保持一定安全距离航行,为求取船舶在航道内需保持的合理安全距离,特引入交通流理论与船舶领域概念,建立理想情况下船舶安全间距计算模型,并对模型安全距离计算方法进行分析。     

南京长江第四大桥航行条件数值模拟研究

结合二维水流数学模型和船舶运动数学模型,研究了拟建南京长江第四大桥对通航水流条件的影响,分析了桥墩周围的水流条件变化,模拟了船队在建桥前后通过桥区河段的航迹线,得到了航行过程中的航行参数,综合分析认为南京四桥修建对通航水流条件影响很小,对船舶航行也无明显影响。     

基于奥村模型的内河AIS基站监测范围研究

船载自动识别系统(AIS)的出现,保证了船舶的通航安全,改善了船舶的通航环境,作为一种船舶监控系统,AIS在内河中通信的可靠性直接决定了其应用前景。针对AIS在我国内河航行中的应用越来越广泛的现状,通过奥村模型的分析方法,计算无线电在不同路径下的传播损耗,采用Matlab对该模型进行仿真,研究了不同环境下AIS基站的监测范围,为改善内河AIS通信的可靠性提供了依据。     

CFD方法的船舶骑浪稳性研究

为研究船舶骑浪状态下的稳性损失,本文基于计算流体力学方法,对船舶骑浪航行时的复原力臂进行了计算。采用边界造波法构建了适用于船舶骑浪航行的规则波数值波浪水池,以某瘦长型船模为例,对其在静水及3种不同波高波浪中骑浪航行且波峰位于船舯时的流场进行了数值模拟,综合计入波浪及船行波影响,计算了船模在不同横倾角下的复原力臂,得到了不同工况下的船模稳性曲线。实验结果表明,船舶骑浪航行时,波高越大,稳性损失越严重;骑浪航行时船舶航速较高,在计算稳性损失时,船行波的影响不可忽略。     

船舶静水航行水动力模型的简化及其应用

针对现有船舶水动力模型考虑因素多、通用性差的缺点,通过简化船体线形、忽略波浪和风向等复杂因素的影响,对船舶水动力模型进行研究。推导静水面船体的迎流区域范围,计算水流作用在船体微小面元上的动压力,得出整船水流总阻力计算模型。在此基础上,给出船体航行动力学模型,分析船舶在静水面航行中动力、水阻力和运动状态之间的关系。将该水动力模型应用于船舶稳定航行控制,结果表明模型具有较好的实用性。     

危险品船舶内河航道通过能力计算方法研究

通过分析现有内河航道通过能力计算方法的不足,提出了一种适应于危险品船舶运输的改进航道通过能力计算方法。在充分分析船载货物本身的危险性和航道自身发生的事故属性的基础上,给出了相应的危险品运输的航道通能过力计算方法和划分标准。实验数据分析表明,改进的危险品运输航道通过能力计算公式是合理的。     

长江干线航道通过大型船舶尺度研究

基于不同典型航道的航道尺度与通航条件对通航船舶尺度的影响,从航道宽度、水深和净空高度3个层面,结合时变的风、流条件,构建了多通航环境因素影响下的大型船舶通过典型航道的允许尺度数学模型,运用Visual Studio 2022开发了航道通过大型船舶尺度的计算软件并进行实例计算,可实现长江干线长河段航道通过大型船舶的能力实时预判。文中研究成果对航道主管机关现场监管、航运企业运营调度、引航机构精准服务均有重要的参考作用,有利于避免船舶堵塞航道的事故发生。     

基于Fluent软件的内河LNG船舶爆炸影响范围研究

运用TNT当量法和冲击波传播计算对LNG爆炸破坏范围进行理论计算。结合流体力学湍流模型,通过Space Claim软件建模和Fluent软件多次仿真模拟,对40 000m3 LNG船舶爆炸后冲击波传播特性进行分析,并给出40 000m3 LNG船舶在不同风速影响下爆炸破坏范围,为相关部门对LNG船舶在内河航行规范制定及LNG爆炸应急措施提供参考价值。     

基于GIS技术与水动力数学模型的航道水流模拟系统

简述了电子航道图水流实时模拟系统的基本需求和国内外水流数学模型与GIS技术结合的研究现状,综合河流模拟、GIS及软件开发相关技术,提出开发基于GIS与水动力数学模型的航道水流模拟系统的一种方法,介绍了系统预期能够实现的功能以及系统总体结构和设计思路.给出了系统实现中关键技术的处理方法,包括数据采集与管理;C#与Fortran混合编程;AE中流场、水深的表达;地图浏览以及航道水流条件交互式查询.实现了在电子航道图基础上的水流实时模拟、航道水流条件在GIS平台上叠加显示以及信息交互式查询等各项功能,为内河智能航道建设提供了参考.     

狭窄弯曲航段自动航迹控制方法研究

针对狭窄弯曲航段人工操船难度较大的问题,研究该环境下的自动航迹控制方法。为优化传统PID控制参数,引入最优控制策略,提出最优PID航向控制方法,可随船速和外界环境的变化实时调整PID参数。为精确控制航速以提高舵效,提出基于二分法的航速控制方法。考虑航向、航速控制二者的耦合关系,提出基于模型预测和反馈补偿的航迹控制方法。以蓝塘海峡出港航道为实验水域,在该水域分别进行了静水和环境干扰下的对比仿真实验。结果表明：静水中最优PID的最大航迹偏差为2 m,传统PID的最大航迹偏差为8 m,最大航速偏差为0.21 kn;风速12 m/s、波幅3 m、流速1.2 m/s环境干扰下,最优PID的最大航迹偏差为23 m,传统PID的最大航迹偏差为48 m,最大航速偏差为0.25kn;航迹控制方法与“先减速再加速”、“挂高取矮”等实践做法相一致。     

内河航道采砂监测系统设计及应用

针对违法违规采砂活动严重影响采砂河段河床的自然变化,对采砂河段的防洪安全、船舶航行安全及生态环境等都带来不良影响的问题,在查阅国内外大量文献的基础上,分析了国内外采砂监管技术发展现状、重点河道的采砂监管现状、长江航道监控信息化技术现状,研究了采砂区域、采砂量、采砂区域航道结构信号的自动采集和识别方法,给出了长江航道采砂实时监测系统设计方案。实际应用表明,根据该设计方案和关键处理技术研制的长江航道采砂远程监控系统应用效果良好,取得了较好的社会和经济效益,对提高内河航道服务品质及内河航道通行能力起到了重要的促进作用。     

沃尔沃IPS推进器可提高船速20％

沃尔沃公司研制出可提高船舶航速20％的IPS推进器。IPS推进器由一对面向前方反向旋转的桨叶组成．桨叶并排布置在发动机的正下方。与普通的船用推进装置不同，这种推进器不是通过搅动水流来推动船舶前进．而是靠拉动水流使船舶前进。这种工作方式的变化明显提高了工作效率，可使船舶的航速提高20％。此外，采用这种推进器，无需用舵来控制，只需把推进器转向一侧。便可使船舶靠近码头。目前，一些高级快艇已装备了这种推进器。     

船舶航行的模糊模型建模及航向控制

为了进一步对船舶行操舵控制的研究,应用模糊系统理论对船舶航行操舵控制建立了一个模糊模型;并彩神经网络方法对模糊模型的参数进行了辨识和估计,此模糊模型的建立使控制设计摆脱了数学模型,同时为下一步进行控制方案选择和设计打下了基础,仿真结果表明,船舶航行模糊模型及参数辨识方法是有效的,并给出针对某一船舶的模糊模型的具体形式;仿真结果也表明了船舶航行控制效果良好性。     

内河航道船舶避碰轨迹规划与预测

针对我国内河航道技术缺乏智能安全辅助机制问题,阐述智能安全辅助概念以及船舶安全领域模型,提出基于贝叶斯网络的船舶避碰和轨迹规划方法预测船舶行为和高斯分布获取碰撞节点,结合船舶安全领域和碰撞环境,建立避碰网络结构和轨迹规划方法。最后,通过数字模拟实验验证该方法的有效性,为内河航道智能安全辅助技术的开发奠定了基础。     

海况识别下的船舶航速动态优化方法

为实现在海况信息、航线信息已知的前提下,船舶能够根据不同的海况调整航速,达到降低整个航次船舶主机油耗的目的,本文以定航线船舶为对象,研究船舶航速动态优化方法.基于聚类和分类算法的海况识别方法建立航线分段模型,将航线分成航向单一、海况类似的航段.以总航程、航行时间、主机转速作为约束条件,基于遗传算法求解航速动态优化问题....     

光大生物质发电厂取水工程对通航影响的数学模型研究

基于有限单元方法,建立了平面二维水流数学模型,对取水口边界条件进行了研究。利用该模型计算了光大生物质发电厂取水工程建设前、后取水建筑物及其附近航道的流速、流向和水位等水流特性,分析了典型控制水位下,取水口建筑物及其取水对航道通航条件的影响,结果表明:取水工程不会对通航产生影响。     

基于径向基函数网络的船舶非线性参数模型建模

船舶在航行中受到各种随机扰动,为了实时控制船舶运动姿态,需建立一个基于航速、海情和航向角实时变化的三维智能化运动模型.文中以某水面舰艇为研究对象,利用典型航速、航向角、海情下水池实验测量的数据算得水动力参数,基于径向基函数神经网络(RBF)算法,逼近三维空间各水动力参数的非线性函数,从而得到随航速、海情和航向角自适应变化的船舶运动非线性参数模型.仿真结果表明,径向基函数神经网络学习算法可以快速、精确地建立非线性参数模型.所建模型误差小于2%,该模型可用于船舶控制,使LQG减横摇控制效果提高41.6%.     

山区航道机动船消滩水力指标的无因次表达及计算

消滩水力指标一般是指某船舶在额定载重、额定主机功率条件下能够自航上滩的最大航线流速和比降的组合,是判定船舶能否自航上滩的临界水流条件,是急滩整治效果分析的参照依据。分析现有确定急滩消滩水力指标的方法存在的缺陷,指出了现有综合消滩水力指标表达式存在的关键参数选择不合理、影响因子与主变量的关系不明确等不足。基于水流阻力与流速、坡降阻力与比降的基本关系,依据船舶推力与航行阻力平衡的基本原理,从克服现有消滩水力指标计算和表达等不足的角度出发,导出了无因次消滩水力指标的简要表达式和预估公式。应用澜沧江500 t级船舶静水航速实船试验成果,获得了螺旋桨实际转速与额定转速之比随进速系数的变化规律,计算消滩水力指标时,螺旋桨转速不宜取额定转速。分析结果表明,兹万科夫公式计算的水流阻力与船舶推力存在较为明显的偏差,并绘制了阻力修正系数随船舶佛汝德数的修正曲线,指明兹万科夫水流阻力计算公式需根据实船试验成果进行适当修正。分析计算了澜沧江多种机动船型的消滩水力指标,检验了无因次消滩水力指标简要表达式的合理性,采用无因次项的抛物线曲线描述消滩水力指标中流速、比降的关系甚为恰当。基于因次分析原理,通过澜沧江多种机动船消滩水力指标的数值回归分析,建立了无因次综合消滩水力指标与船舶基本参数无因次功载比、方形系数之间的关系式,明显提高了消滩水力指标的计算效率,可在缺乏船型详细资料的情况下预估消滩水力指标。