国内某高水头船闸人字门运行近20年后腐蚀状况评价及原因分析

在国内某高水头船闸停航检修期间,对其人字门的腐蚀状况进行全面检测。按涂层所处闸门位置不同,划分为大气区、水位变动区和水下区,分别进行腐蚀评估、涂层起泡破坏及门体腐蚀的原因分析。结果表明:随着接近涂层设计使用年限,船闸人字门普遍存在大面积涂层起泡问题,起泡层下门体腐蚀问题逐渐凸显,涂层损伤总面积占门体面积的6.5%~12.7%。总体上,人字门防护涂层损伤失效过程分为有机涂层起泡、热喷铝层腐蚀发展、热喷铝层作为牺牲阳极抑制钢基体局部腐蚀3个阶段。此外,指出零星涂层修复难以达到长效防腐的效果,针对人字门防腐蚀提出整体维修涂层和施加阴极保护的延寿建议。

船舶拥堵水域通行能力预测技术

针对船舶交通流量大、水域繁忙情况下,通行能力预测难度过高的问题,提出船舶拥堵水域通行能力预测技术。利用船舶坐标位置以及航行速度,确定船舶状态,建立船舶航行队列模型。依据船舶领域模型确定船舶航行对应的椭圆形区域,作为船舶拥堵水域的领域。确定船舶领域内,影响航道容量的相关因素。设置船舶密度、船舶航行速度等水域通行能力影响指标,作为长短时记忆网络的输入。长短时记忆网络通过遗忘门、输入门以及输出门3个门控单元,选择保留或遗忘输入的数据,输出船舶拥堵水域通行能力预测结果。实验结果表明,该技术能够有效预测船舶拥堵水域通行能力,提高航道利用率,保障水域交通安全性。

船闸开通闸运行与门缝输水研究进展

船闸三角闸门可双向挡水和动水启闭,具有开通闸运行和门缝输水的突出优势,能够显著提高船闸的运行效率。针对内河水运高质量发展要求和多座新建船闸开通闸运行技术需求,系统总结了三角闸门船闸开通闸和门缝输水实际应用及相关研究进展,阐述了影响其应用的主要影响因素。在分析目前存在主要问题的基础上,提出应将运行经验与相关技术指标观测研究相结合,构建开通闸和门缝输水运行的基础理论与规范标准,为其广泛应用提供科学依据。

船闸深孔反弧门实时在线监测技术应用研究

针对船闸输水系统工作反弧门长期在深孔动水条件下频繁启闭,给船闸安全运行造成安全隐患,提出一种深孔反弧门实时在线监测技术方案。为掌握深孔反弧门运行情况,将已密封好的应变及倾角等传感器布置在闸门上,再利用钢丝网架胶管将采集信号输送至在线监测系统。监测系统实时进行反弧门在线监测与数据显示,并实时分析结构应力、运行姿态及启闭力,根据分析结果,给出不同等级报警信息及相应的处置建议,提示运行操作人员对反弧门采取对应措施。对广西大藤峡水利枢纽船闸反弧门实施实时在线监测,测试数据表明实施的反弧门实时在线监测系统是可靠稳定的,证明将实时在线监测技术应用于深孔且动水频繁启闭的闸门是可行的。

船闸反弧门设计要点

反弧门设计边界条件复杂、计算参数难以选定,目前缺乏相关设计指导文献,设计难度大。通过大藤峡船闸反弧门相关的模型试验研究,并总结葛洲坝、三峡和大藤峡船闸反弧门设计经验,得出可有效抑制空化现象的廊道体形;依据闭门速度快慢选取动水荷载系数;采用全包板门体结构和流线型底缘可减小水流扰动,改善流态,减小气蚀破坏;启闭力计算时需要考虑水柱力和水阻力等设计要点和合理化建议。

船舶撞击作用下人字闸门损伤特征及影响因素分析

随着水运行业的发展,船舶撞击人字闸门的事故屡有发生。为探究不同运行条件的船舶在进出船闸时闸门的撞击受损情况,利用ANSYS LS-DYNA软件建立人字闸门和5000吨级船舶的有限元模型,通过闸门的撞击深度及应力状态分析闸门的损伤情况,选取不同撞击速度、角度、船舶吨位和闸门厚度等工况进行全历程碰撞仿真,分析不同因素的影响规律。结果表明:在碰撞过程中,船舶经历了接触、挤压和脱离3个阶段;船舶动能最终转化为闸门变形能,闸门损伤主要表现为撞击部位的塑性变形和激振现象;随着撞击速度、角度和船舶吨位的增加,撞击力明显增加,随着闸门厚度的增加,撞击力呈近乎线性减小。建立的船-闸门碰撞有限元模型能够较好地模拟碰撞的实际情况。

升船机下闸首工作闸门仿真分析及优化设计

升船机下闸首工作闸门作为升船机的重要组成部分,主要用于控制和调节升船机的水位以及保障通航船只的安全进出。采用CATIA软件建立升船机下闸首工作闸门的精确参数化三维模型,并利用Abaqus软件建立与实际情况相符的有限元模型。在常载工况下,设定适当载荷和边界条件,通过有限元分析校核闸门结构的安全性和可靠性。根据有限元计算结果进一步对闸门结构进行优化,以降低闸门质量为目标,采用参数化方法定义设计变量,包括板厚、主梁间距等。通过修改闸门参数,再次进行有限元分析,以验证优化后的闸门结构的安全性和可靠性。经过优化设计成功实现了闸门质量降低21.3%的优化效果。所采用的CATIA和Abaqus软件相结合的方法简便可靠,能够全面反映闸门结构的受力特性。通过有限元分析和优化设计,成功提高了升船机下闸首工作闸门的质量,进一步增强了其安全性和经济性。

高港二线船闸闸门结构复核分析

高港二线船闸工作闸门采用双扇对开三角门,闸门由门体结构、支承系统、止水系统、润滑系统、防护系统等几大部分组成。通过对上下游闸门各模拟工况结果进行分析,进一步了解闸门的结构性能和安全稳定性,为闸门日常维修养护工作提供理论依据。

汉江雅口航运枢纽施工纵向围堰对泄流能力影响研究

混凝土围堰结构稳定,占用河床面积小,抗冲效果好,广泛运用于枢纽分期导流施工组织设计中,但面临后期拆除困难,拆除废料难以清除及对周边建筑物影响大的特点。针对汉江雅口航运枢纽施工纵向围堰对泄流能力影响,采用CATIA软件进行三维数值模拟,在不同特征洪水流量下对纵向围堰保留与拆除方案进行流场、泄流能力和水位影响分析,为纵向围堰保留与拆除方案选取提供科学依据。结果表明:保留纵向围堰将会降低紧邻区域泄水闸闸孔的水流流速和泄流能力,一定程度增加河道中心壅水高度,但仍满足枢纽泄流能力控制标准要求,纵向围堰经安全稳定复核后可予以保留,为类似枢纽工程施工组织设计提供经验参考。

鱼梁船闸检修人字门背拉杆调整工艺及设备应用

文章介绍鱼梁船闸检修人字门背拉杆调整的必要性和调整工艺、背拉杆应力检测方法与设备、调整工装及加载系统,并在实际工程中应用,为同行业船闸检修人员提供经验,为编制更科学、高效的背拉杆调整工艺提供有效参考。

三峡升船机下闸首工作门止水性能优化

针对三峡升船机下闸首工作门充压止水破损漏气导致封水效果不佳的问题,采用有限元分析软件ABAQUS建立充压止水有限元模型,分析在增加充压止水翼头高度时不同止水橡胶材料对充压止水封头自由外伸量、背腔密闭性、封头水密性、封头偏移量、止水摩阻力的影响。结果表明,充压止水封头的接触应力、正应力和最大偏移量均随着橡胶材料的硬度降低而减小;挡水水头越低,材料硬度的敏感程度越高;接触应力和正压力均随着翼头高度的增加而增大。最后提出通过优化充压止水橡胶材料的方法来改善充压止水封水效果和服役寿命。

基于船舶运动行为与时序图神经网络的轨迹预测研究

随着我国“海洋强国”战略的提出,航运业飞速发展;海上交通量迅猛增长,碰撞事故频发,同时积累了丰富的船舶航行数据,亟需在此数据基础上,对船舶的航行位置进行长时序的预测,加强对海域的整体交通状况的认知,降低船舶碰撞事故率;为此在实验中首先对AIS数据进行预处理,剔除其中的易于去除的异常点,提出基于船舶航行特征的动态轨迹去纠缠方法去除纠缠点;其次,依据船舶航行特征提出顾及行为语义约束的时空轨迹密度自适应聚类方法对船舶运动模式进行挖掘,得到船舶典型运动行为模式;最后,针对船舶轨迹以及船舶运动模式,提出一种基于运动模式的时序图神经网络轨迹预测模型,对轨迹进行长时序预测,选取粤港澳大湾区作为实验海域,经对比实验验证,该模型在长时序预测上效果优于传统模型。

“长江口二号”古船迁移保护项目中失能坞门的检测与修复

“长江口二号”古船迁移保护项目中需使用船坞进行考古作业工作,为此将已废置多年老旧失能坞门的使用功能进行恢复.首先,对失能坞门进行检测,根据检测结果对坞门进行拆除、维修及加固作业.经过修复整备后,失能坞门成功起浮开门,在古船进坞作业后顺利关门落墩止水,为考古工作提供了良好的作业环境.失能坞门恢复启闭功能的工作在国内造船行业属于首创,增加了人们对坞门这种专用设备全生命周期的进一步认识.

三峡船闸输水廊道反弧门涂层失效及腐蚀原因分析

为保障三峡船闸输水廊道反弧门的运行安全,在2021和2022年三峡船闸计划性停航检修期间,对南北两线船闸反弧门的腐蚀状况进行检测和评估,分析其防腐蚀涂层起泡破坏及门体腐蚀的原因。结果表明,反弧门涂层存在大面积起泡、剥落,门体及构件的局部腐蚀问题凸显,涂层损伤及锈蚀面积约占反弧门检测面积的20%。反弧门原有涂装材料和热喷锌层仍能发挥防腐蚀作用,尚不需要进行大面积维修,但对于局部腐蚀和涂层破坏明显的区域,应及时修复,并加强检测、维护,避免发生腐蚀失效威胁门体安全。同时,针对反弧门遭受的高速水流冲蚀、空蚀以及电偶腐蚀耦合破坏问题,提出进行反弧门表面高弹、抗冲耐磨防护材料修复以及施加牺牲阳极阴极保护防护试验研究的建议。

改善二线船闸下游引航道口门区流态的补流措施研究

针对闸门开启方式对枢纽下游引航道口门区水流特征及通航水流条件的影响,以湘江近尾洲枢纽二线船闸为例,建立可以较好模拟复杂河道边界条件的二维水流数学模型,在充分认识常规设计泄流开闸方式的下游引航道口门区水流条件的基础上,开展多种开闸泄流方式的组合试验研究。结果表明:二线船闸下游引航道口门区的水流受枢纽运行方式影响较大;边孔(22#闸孔)适当补流可增加口门区回流的能量损失,进而减弱口门区回流,同时使纵流、横流也满足规范要求。为保证船舶航行安全,建议该工程在下泄洪水时尽可能采用常规开闸+边孔补流方式。

基于时空注意力机制的STA-GRU船舶轨迹预测方法

船舶轨迹预测的精度关系到船舶智能航行水平。针对门控循环单元(gated recurrent unit, GRU)提取船舶时空信息数据能力不足,导致轨迹预测精度不佳的问题,研究了基于时空注意力机制的GRU船舶轨迹预测方法(spatial-temporal attention mechanism-gated recurrent unit, STA-GRU)。将传统GRU中的激活函数改进为加权激活函数组,以保留更完整的船舶轨迹数据;引入空间注意力机制模块提取船舶空间位置信息的特征,以船舶经纬度及相对经纬度数据作为输入序列,计算对应的空间权重注意力因子,获得空间特征向量;再引入时间注意力机制模块挖掘观测时段内历史轨迹特征向量的时空依赖性,以历史轨迹数据中的航速、航向拼接空间特征向量作为输入序列,计算时空权重注意力因子,将获得的时空特征向量作为STA-GRU模型的训练数据集,用于船舶轨迹预测。采用青岛港AIS数据开展实验验证,以输入时长20 min,采样频率2 min作为输入条件,构建船舶航行轨迹数据集,结果表明:对比LSTM、AT-GRU、Bi-GRU算法,STA-GRU模型不仅在训练过程中收敛速度更快,而且在均方根误差、平均绝对误差、最终位移误差指标中均有大幅下降,预测轨迹时各项指标平均降低了50.2%,38.7%,48.3%;预测经度时各项指标平均降低了43.8%,50.5%,49.5%;预测纬度时各项指标平均降低了52.4%,48.4%,50.5%。因此,所提船舶轨迹预测STA-GRU模型的精度有显著提升,并能满足轨迹预测的实时性需求。

三峡升船机船厢门侧止水应力特性数值模拟及结构优化

为查明三峡升船机船厢门侧止水聚四氟乙烯减摩层敷面磨损原因,根据船厢门实际运行工况,建立船厢门侧止水非线性有限元计算模型,通过模拟船厢门挡水与启闭工况,分析计算了不同橡胶材料和预压缩量对船厢门侧止水P头的最大接触应力、正压力及最大偏移量的影响。结果表明,船厢门侧止水P头的接触应力、正压力和最大偏移量均随着橡胶材料的硬度降低而减小,挡水水头越低,材料硬度的敏感程度越高;接触应力和正压力均随预压缩量的增加而增大,特别是预压缩阶段,正压力随着预压缩量的增加而显著增大。最后提出,通过优化侧止水橡胶材料、减小预压缩量等方法可减缓船厢门侧止水聚四氟乙烯减摩层敷面的磨损。

图像识别算法在船闸人字门关终对位智能监测中的应用研究

针对船闸人字闸门的关终对位,本文拟在人字门下方一侧设置门头对中标尺,另一侧设置门头对中识别摄像机,用于实现人字门关终对位的实时识别和监控。研究成果应用于宿迁成子河船闸,精准监测出了闸门关闭后的关终对位情况。

中低水头船闸人字门浮箱及背拉杆抗扭能力研究

浮箱和背拉杆是中低水头船闸人字门提高抗扭能力的有效措施,但是考虑二者共同预应力的研究工作较少。基于江苏某在建船闸人字门,建立人字门空间薄壁结构有限元模型,对比设置不同浮箱的人字门抗扭能力,提出了较为合理的浮箱设置方案。在此基础上,研究不同背拉杆布置方式下人字门的抗扭能力,提出一种背拉杆预应力的改进优化模型,使施加预应力后闸门的整体抗扭能力得到更大提高。研究结果表明:采用U形浮箱及预应力背拉杆进行人字门组合抗扭的方案,可有效提高闸门的整体抗扭能力。研究方法和研究成果可为中低水头船闸人字门的设计提供参考。

基于CNN-GRU混合模型的养殖工船水体溶解氧预测研究

溶解氧(Dissolved oxygen,DO)是影响养殖工船水产品健康生长的重要因素,准确预测DO对提高水产品产量和品质具有重要意义。为提高DO预测精度,以卵形鲳鲹(Trachinotus ovatus)养殖试验采集的数据为样本,使用卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)和门控循环单元(Gated recurrent unit,GRU)方法建立养殖工船水体DO预测混合模型,通过Pearsons相关性分析,选用DO、温度、pH和循环水流量4个预测因子进行训练和校准,预测了DO含量。通过与CNN、GRU和长短期记忆(Long short-term memory,LSTM)模型进行对比,所建模型在各项评价指标中的性能均最优,其均方根误差(Root mean square error,RMSE)、平均绝对误差(Mean absolute error,MAE)和决定系数R 2分别为0.119、0.084和0.976。结果表明,所建模型的预测精度最高,可以满足养殖工船实际生产中对DO预测的需求,为养殖工船生产过程中DO的监控和预警提供参考。