基于船舶操纵模拟器的超大型集装箱船在风影响下的停船性能研究

由于集装箱船舶具有运输效率高、货物种类包容性强以及便于开展多式联运等优势,近些年数量不断增长,且大型化发展迅速,超大型集装箱船舶已经逐渐成为承担全球运输的主角。其航行安全问题也越来越受到人们的关注,超大型集装箱船舶由于具有较大的受风面积,且旋回性不佳,紧急停船是其有效的应急手段,为了探究风对超大型集装箱船舶停船性能的影响,本研究基于船舶操纵模拟器,开展了系列仿真研究,得出了超大型集装箱船舶停船性能相关参数在不同风况下的变化规律,本研究可为超大型集装箱船舶的安全操纵提供技术支持。

船舶倒车停船运动仿真研究

根据Guldhammer和Harvald图谱估算船舶的剩余阻力系数,运用Nordstm模桨系列图谱和换算系数估算船舶的四象限螺旋桨特性曲线,在船舶吃水船长比处于不同的范围时运用不同的方法计算倒车横向力,考虑了舵力和风力对停船运动的影响。运用MMG模型,对"Mariner"轮和"乐荣"轮进行了倒车停船运动仿真试验,并与相应的两船实船试验结果进行了比较,两者基本符合。

全速倒车停船试验中主机熄火原因分析

针对新船建造完成后进行全速倒车停船试验时,容易发生主机熄火的问题,为避免导致齿轮箱损坏,通过对主机遥控系统逻辑指令执行过程的分析,查找出导致主机熄火的主要原因,提出几种避免主机易熄火的方法。

风对倒车停船性能影响的研究

本文利用文献〔6〕给出的倒车横向力估算公式,在初始进速系数不同的条件下,研究了风对倒车停船性能参数的影响,证明风中停船性能不但与风速船速比 K 有关,而且与倒车时桨转速有极大的关系,实船试验结果证明,所用数学模型是可靠的.

基于重叠网格的船模停船操纵CFD数值模拟

[目的]随着国际航运业的迅速发展,港口和航道变得日益拥堵,研究大型船舶的停船性能对于航行安全至关重要。[方法]使用基于开源CFD软件OpenFOAM自主开发的naoe-FOAM-SJTU求解器,以及船舶六自由度运动和带桨多级物体运动求解模块,采用重叠网格技术,对带桨KVLCC2船模进行紧急停船操纵数值模拟。首先,控制螺旋桨转速,使船模达到稳定自航状态;然后,在某时刻控制螺旋桨倒转,以达到紧急停船操纵的目的。通过对全粘性流场的整体求解,给出船模自航以及停船操纵过程中的运动状态和细致流场信息,分析倒车效应产生的原因,并将数值预报结果与相关试验数据进行对比验证。[结果]结果显示,数值预报结果与相关试验数据间误差在5%以内,证明采用naoe-FOAM-SJTU求解器对船舶倒车停船操纵问题进行数值预报是可靠的。[结论]所采用的方法可针对停船问题为船舶前期设计和操纵方式的选择提供参考。

船闸水域船舶列队协同停船预测控制器

为提高船舶在闸室水域的航行效率和安全性,开展了船闸水域船舶列队协同停船控制方法的研究。建立了闸室水域船舶列队直航运动模型,基于模型预测控制原理分别提出了速度-时间法和速度-位移法两种船舶停船控制方法。针对船舶列队协同停船控制需求,结合停船经济性和平顺性设计了船舶列队停船控制目标函数,以船舶纵向间距保持、输入为约束,提出了基于集中式模型预测控制的船舶列队协同停船控制器。仿真结果表明,所设计的单船停船控制器和船舶列队停船控制器均具有较好的控制效果。相对而言,速度-时间法在平顺性上具有明显优势,速度-位移法则在经济性上表现更好,且有更高的控制精准度和稳定性。

基于停船视距的船舶领域模型研究

目前已有船舶领域模型具体取值依赖大量实测资料，缺乏理论定量研究。针对长江下游航道条件和船舶特性，基于道路交通工程中停车视距的概念，提出了航道中停船视距的概念。分析船舶制动加速度特性，探讨船舶领域模型长轴取值。研究结果表明：航道中停船视距由反应距离、制动距离以及安全距离3部分组成；当前船的制动加速度为后船的4倍时，船舶领域长轴取值为2．6～3．9倍船长，与已有进江海船的推荐值3．0～4．0倍船长基本吻合；船舶领域长轴取值具有一定的速度敏感性。

客渡船紧急停船仿真研究

本文着重于采用两种控制策略对紧急停船所需距离进行仿真预测。首先建立船机桨的数学模型 ,利用动态仿真软件 MATL AB/ SIMUL INK ,建立推进系统的动态仿真模型。通过对仿真模型的运算及分析 ,预测恒转速及变转速模式两种情况下应急停船距离 。

基于停船视距和积分运算的船舶领域计算方法

基于停船视距和船舶领域理论，根据动力学原理，推导出船舶制动减速过程表达式，在此基础上采用变量分离方法对制动距离进行积分求解，给出了船舶领域新的计算公式，并就其影响因素和具体应用进行了探讨。研究表明：船舶领域是关于船舶速度的增函数；对于进江海轮，航行速度通常限制在5～7 m/s，其船舶领域计算值为3~5倍船长；在开阔海域航行的海轮，船速可达20～25 kn，船舶领域计算值为6～8倍船长。

浅水中倒车停船性能预报及停船方法探讨

停船操纵是一种重要的船舶操纵,尤其是从避让的角度出发.由于在停船过程中船舶的运动极为复杂,因而研究这种操纵运动是很必要的.本文考虑了右旋单桨船的浅水效应,通过模拟计算,研究了停船航迹、漂角、首向角随时间变化的关系,模拟结果和自航模试验结果进行了比较,两者吻合较好.在此基础上,笔者模拟了几种不同的避让操纵方法,并进行了比较,得到了几种不同条件下实用而有效的避让操纵方法.

紧急停船运动数学模型及其仿真研究

基于船舶推进和船舶操纵性理论，建议了一个计算紧急停船运动的数学模型，并对其中的螺旋桨水动力和力矩提出了一种新的处理方法．利用该数学模型对数十艘实船进行了紧急停船仿真计算，并与相应的实船试航、实船试验实测结果进行了比较，吻合很好．验证了该数学模型的正确与有效，可用于计算船舶的紧急停船运动与预报船舶的紧急停船性能．

船舶的停船性能

船舶的停船性能古文贤停船是船舶操纵中不可缺少的内容之一，为了实现停船的目的，可供采用的制动方式迄今有停车制动、倒车制动、蛇航制动、大舵角旋回制动、拖锚制动、拖轮制动以及辅助装置制动等方式，上述制动方式根据船舶的操纵环境适用于不同的速度域范围，如表１所...

对IMO公约及其修正案中关于紧急停船规定的分析及修改建议

为严格执行"SOLAS,ChII-1,PartC,Regulation28",文中分析研究了Regulation28与其脚注"IMOResolutionA.601(15),MSC.137(76)和MSC/Circular.1053"的试验条件及衡准的不同,说明"IMOResolutionA.601(15),MSC.137(76)和MSC/Circular.1053"不能为"SOLAS,ChII-1,PartC,Regulation28"进行有效注解,反添混乱,为Regulation28规则的实际执行造成困惑。建议向IMO提交议案,取消"SOLAS,ChII-1,PartC,Regulation28"的脚注,同时细化Regulation28条文本身。

不同水深条件下的VLCC停船性能仿真研究

为了探究VLCC停船性能与水深的关系,本文利用船舶操纵模拟器,基于控制变量的原则,对VLCC在不同水深条件下的全速倒车停船运动进行了仿真模拟,得出了VLCC在不同水深条件下的的停船数据,通过对数据的处理和分析得出了停船相关参数与水深之间存在的内在联系。

导管调距桨全回转拖轮停船运动建模与仿真

针对配备了双导管调距桨的全回转拖轮进行紧急停船运动仿真.基于分离型建模思想,建立全回转拖轮的停船运动数学模型.采用塔格尔特剩余阻力图谱获得不同弗汝德数下的剩余阻力系数,建立适用于常速域和低速域的拖轮阻力模型.通过修正后的JD7704导管+Ka4-70螺旋桨图谱与荷兰船模试验水池最新提出的C4-40调螺旋桨图谱,获得不同水动力螺距角与螺距比下的推力系数,建立适用于导管调距桨实际操纵工况的推力模型.仿真结果显示,所建模型可满足拖轮操纵模拟器中全回转拖轮紧急停船运动精度的要求.

船舶与海上风电场安全距离的综合评估方法

为了降低船舶在风电场水域附近的通航风险和规范海上风电场的选址,需要对船舶与风电场之间安全距离进行量化研究。首先,基于停船视距理论,构建海上风电场船舶失控漂移模型和紧急停船制动模型,通过选取的杂散货船舶及油船,分别计算在两种模型下的理论安全距离。接着,提出一个评估海上风电场附近船舶AIS交通流的系统框架,通过核密度分析得到船舶与海上风电场之间的距离。最后,比较不同模型下的理论安全距离值、AIS交通流核密度分析下的安全距离值,以及国外机构关于海上风电场安全距离的建议,综合后给出船舶在海上风电场附近航行的推荐安全距离。以长乐外海A区风电场为例,实验结果表明,把安全距离控制在2000 m左右即可满足船舶在海上风电场的安全航行。

船舶操纵性评估体系构架设计

针对船舶航行安全和操纵安全的需求,初步设计了船舶操纵性评估系统,给出了系统逻辑框架和评估指标体系。船舶操纵性评估模块是该船舶操纵性评估系统的核心,其评估指标体系由3个一级评估指标和11个二级评估指标组成,层次化特征明显。对部分二级评估指标给出了工程上可行的计算模型和评估准则。最后给出某货船的试验结果,验证了计算模型的实用性。

基于遗传算法的渡轮横越航道动态路径规划研究

考虑渡轮横越对直行船舶的影响因素,结合停船视距理论计算直行船舶的船舶领域及渡轮安全缓冲区,通过对船舶运动轨迹进行动态格栅化,并基于遗传算法对渡轮横越航道的路径集合进行选择、交叉和变异操作.以长江下游典型渡区航段为例,规划横越渡轮航路,并与实际航迹进行仿真试验与对比分析.结果表明:该模型能够为渡轮横越航道时的航迹控制起到辅助支持作用.

考虑多因素的沿海双向航道通过能力计算模型构建

为了提高沿海双向航道通过能力计算精度,考虑风、流,以及驾驶员人因分析等多因素,引入停船视距、排队论等理论,构建航道通过能力计算模型。利用停船视距优化藤井船舶领域模型,精确计算航道交通容量;根据交通容量计算结果,综合船舶到达规律、种类分布等特征,运用排队论模型求取航道通过能力。用典型双向航道和繁忙水域双向航道实例对比分析该模型与传统通过能力计算模型的计算结果。结果表明,与传统计算模型相比,在沿海双向航道环境中,该模型计算结果与航道实测数据更为贴近,误差小,有较好的实用性和精确性。

基于AASHTO模型的锚泊船舶走锚撞桥概率模型

为预测河道中锚泊船舶因风、流等环境因素影响发生走锚后撞击上下游桥梁的风险,基于AASHTO船桥碰撞模型,提出一种锚泊船舶走锚撞桥概率计算模型。该模型相比AASHTO模型,添加走锚概率、停船概率的概念,重新定义几何概率。根据桥梁安全风险事件发生概率的等级判断标准,设计走锚船舶撞桥概率计算与风险等级判断方法,利用该模型对某桥梁附近锚地船舶的走锚撞桥概率进行估算与等级判断。结果表明:该模型可用于预估实际工程中锚泊船舶走锚撞桥事件发生的概率,为工程决策提供参考。基于该模型提出可降低锚泊船舶走锚事件发生概率的相应措施,以保障船舶的安全。