基于船行波安全航速的限定

针对在受限水域中船舶航行时生成的船行波影响周围船舶安全及作业的问题,计算了船舶在不同航速时船行波的波高及其衰减程度,通过模型计算得到不同船行波对其他船舶影响的横摇数值,根据目标船与本船的距离,通过定量分析对周围目标船稳性、横摇幅度的影响,确定本船的安全航行速度及目标船的安全作业区域,对船舶在航道、港口等受限水域安全速度的控制提供理论依据。     

内河限制性航道船舶下沉量数值研究

内河限制性航道中的船行波具有波高大、流速急等特点，于其中行驶的船舶会随着压力波动而发生纵倾变化，当下沉严重时会造成搁浅事故。本文以某通航工程为研究对象，借助计算流体力学软件，运用GMRES压力求解器和RNG k-ε湍流模型，开展了限制性航道中不同航速、不同水深以及不同隧道宽度共计32种工况下船舶航行下沉量研究。研究表明船舶最大下沉量以及最大纵倾角随着航速以及隧道宽度的增大而增大，随水深的增加而减小。相关结果可为内河限制性航道船舶安全航行提供科学指导。     

船行波对系泊船舶影响的数值计算

针对限制水域中船行波对系泊船舶的影响问题,运用重叠网格技术,基于数值方法的有效性验证,对系泊船舶在船行波中的运动响应及受力进行了数值计算分析,探讨了不同航速、航道几何形状及码头形状对船行波中系泊船舶的运动响应和受力的影响规律.结果表明:航行船舶的航速对系泊船舶的运动响应及波浪力有显著的影响,当航速增大30%时,橫摇最大幅值和横向力最大幅值分别增加了14倍和6倍;不同码头形状对系泊船舶的影响程度不同,直壁式航道中系泊船舶受到的横向波浪力和横摇的最大幅值几乎是在斜坡航道中的2倍,而斜坡倾角的变化对系泊船舶的运动影响则较小.     

桥区航道船舶通过能力仿真

为合理分析计算桥区航道船舶通过能力,根据武汉长江大桥桥区航道船舶AIS数据及实测数据,分析船舶类型比例、船舶尺寸分布规律、船舶到达速度分布规律、船舶到达规律分布和船舶间时距等数据特征,利用VC编程生成仿真船舶交通流,并嵌入电子江图,实现数据的可视化输出.建立桥区航道船舶通过能力仿真模型,通过数据输出及分析处理,实现桥区航道船舶通过能力的分析计算,可为桥区航道规划设计及航道整治提供理论依据.     

船舶斜浪航行生存概率预报的安全盆方法

针对首斜浪和尾斜浪中船舶航行安全盆的构造及生存概率的预报方法，采用安全盆方法预报随机海浪中船舶航行的生存概率，考虑阻尼和复原力矩的非线性及海浪的随机性，建立了船舶横摇运动的随机非线性微分方程，综合考虑船舶运动的瞬时状态、航速及航向角，采用简谐加速度方法在时域内求解横摇随机微分方程，构造船舶斜浪航行的安全盆并预报斜浪航行的生存概率．选取不同的初始条件、航速、航向角及随机波浪参数，在横摇初值平面上构造了一条长30．7m渔船的安全盆并计算了渔船的生存概率，分析和比较了在首斜浪和尾斜浪航行时，有义波高和航速对船舶安全盆和生存概率的影响．结果表明，船舶的倾覆是否发生，与航速、航向角及船舶瞬时运动状态密切相关，     

工程船穿越航道时间计算模型与应用

为防止船舶穿越航道过程中因穿越时机选择不当而与航道通航船舶发生交通冲突,减小船舶碰撞风险,根据主航道的船舶航行环境、航行状态等因素,建立工程船穿越模型,并利用MATLAB软件对该模型进行编程,通过定量计算得出工程船的安全穿越时机,最后将建立的穿越模型应用于工程船穿越主航道的实际案例中,并对影响穿越时间的因素进行了分析。实例结果显示,该模型可根据通航船舶航行信息计算出合理的穿越时间段,为船舶穿越主航道的时机选择提供参考,还可以通过改变工程船穿越航道的相关航行参数对计算结果进行适当调整。     

运力过剩环境下船舶减速减排策略研究

减速航行是当前集装箱运力供过于求环境下,航运企业控制闲置成本和减少碳排放的重要途径.以单一航线上航速和船舶数量为决策变量,综合考虑航速与航次时间、航线配船数、运营成本及碳排放等非线性关系,构建班轮集装箱船队成本变化最小为目标的混合整数规划模型,算例结果表明随航速下降,船舶总成本先降后升,碳排放成本则持续减少.在此基础上,引入边际利润概念分析海运船舶在不同减排政策下的航速选择策略,并针对油价和货物价值的变化进行敏感性分析.最后,从海运供应链角度讨论了减速航行对船公司以及货主影响,对集装箱船舶运输经济性及航速选择具有借鉴意义.     

基于AIS数据的船桥碰撞概率评估方法研究

针对船桥碰撞风险评估中桥梁船撞概率计算问题,基于自动识别系统(AIS)数据获得桥梁船撞影响参数,以解决现有方法中没有考虑特定桥梁航区实际通航船信息的问题.基于AIS数据分析了航行船舶动态,获得了船舶位置、航速和偏航角等参数,分析了船舶交通流,并以实际的船舶交通流对AASHTO规范模型中的几何概率进行修正;基于内河流域水流变化规律对AASHTO规范模型中的偏航概率进行修正,对比分析了修正前后的结果差异.结果表明:AASHTO规范模型没有考虑通航船舶的实际航道和速度变化情况,会导致所计算的桥梁船撞概率结果误差较大;对于船舶航行情况复杂的桥区,有必要采用基于AIS数据获得的实际通航船舶信息来估计船舶在桥区的分布情况,以提高计算结果的准确性;对于水流流速变化达到3 m/s,流向角变化达到3°的流域,应考虑水流变化对碰撞概率的影响.     

不规则ECA边界船舶路径和航速优化

全面分析一艘沿海货船对排放控制区(ECA)的应对策略，结合船舶航行路径和航速关系，分别建立非规避和规避策略下航行成本最小化模型，对船舶进出不规则ECA边界点位置和航速进行优化，得到船舶最佳航行模式和策略选择。研究表明，规避策略的触发条件取决于ECA内外的燃料价格比及港口与ECA边界之间的相对位置。对中国沿海区域船舶规避情况进行实证分析，结果表明，规避策略既能节约航行成本又能减少航行时间，但会大大降低排放控制区政策的减排效益。     

内河单线航道船舶双向通航方式分析

为分析内河单线航道双向通航的可行性和合理性，研究了单线航道2种双向通航方式的关键参数与船舶延误.根据潮汐式通航原理，计算了双向潮汐式通航周期、停泊区所需最小容量和船舶平均延误；采用船舶交通仿真方法，分析了单线航道双向连续通航所需的条件，并给出了相邻会让区间距和船舶平均延误的计算公式，最后提出了2种通航方式选择的判别条件.结果表明：双向潮汐式通航停泊区所需最小容量和船舶平均延误与单线航道长度和船舶到达率正相关，与船舶速度负相关；船舶均匀到达且到达率小于4艘/h,合理设置会让区，方可实现单线航道双向连续式通航；相邻会让区间距与船舶速度成正比，与船舶到达率成反比，船舶平均延误等于船舶到达率的倒数；单线航道越长，船舶到达率越大，双向连续式通航方式越优.当船舶航速为8 km/h,单线航道长度分别为5、10、20 km时，双向连续式通航适用的船舶最小到达率分别为1.71、0.87、0.44艘/h,否则宜采用双向潮汐式通航.     

基于集合划分的航速可变不定期船舶调度模型

基于不定期船多货物、多船舶、多挂靠港口和多航线的运营组织特征,综合考虑船速对航次时间、航次成本的非线性影响,提出了不定期船舶调度的非线性网络规划模型,用于解决航速可变的船舶选线与调度规划问题.针对模型的结构特点,设计了基于集合划分方法的两阶段求解算法.通过案例计算验证了模型和算法的效果.计算结果表明：考虑船速可变,制定的船舶调度方案能使营运收益提高10%~25%.新建立的模型能够对船舶运行计划、货载选择、包运货物运输组织方式和船速等进行统筹规划,制定详细的船舶运行时刻表,为不定期船舶调度实务提供决策支持.     

拖曳水池阻塞效应对不同船型影响数值研究

在进行变尺度船模系列试验、大尺度船模自航试验、几何相似船模尺度效应试验或者比较不同尺度水池的试验结果时,必然要遇到阻塞效应问题.在水池尺度较小、船模尺度相对较大时,阻塞效应尤其突出.阻塞效应混在各种分析结果中,影响结论的准确性,必须予以修正.采用计算流体力学(CFD)方法,通过改变计算域的大小来改变阻塞比,利用流体体积分数(VOF)方法捕捉船舶的自由液面,计及升沉和纵倾两个自由度,对两种船型进行了不同阻塞比、不同航速下的阻力数值计算,探究船型、水池宽度和深度与阻塞效应影响程度的关系,获得了阻塞效应的影响规律,并对拖曳水池的阻塞效应修正提出了合理化建议.     

杂货船装运木材的稳性核算

货物的重量和体积只有参考数据或者没有数据,是杂货船装运木材经常遇到的问题,给货物配载和稳性计算带来了相当的不便.根据某船多年的装船经验,探讨了一种在装货过程中,对货物重量,尤其是甲板货的重量进行测算以及核算船舶初稳性高度的方法,为船舶驾驶人员在运输木材时正确装船提供了依据.     

用正交分析和计算机仿真相结合进行江海直达多用途船的船型研究

本文针对长江沿线外贸运输的发展,提出一种用正交分析和计算机仿真相结合的方法,对设计在多种营运环境下工作的江海直达多用途船进行技术经济论证,从而得出了一些有参考价值的结论.分析比较表明,在预测的营运经济条件下,多用途江海直达船具有良好的经济性和技术可行性.开发江海直达多用途船可满足外贸运输的要求.经过比较,最后提出了一种营运经济性较佳的船型.     

基于AIS数据的船舶会遇挖掘与分析

为实现在AIS海量数据中快速高效地识别会遇船舶信息,对会遇船舶航行过程实施监控和分析,识别研究水域内存在的海上交通安全风险点。以台湾海峡部分区域内的AIS数据作为研究对象,运用改进的DBSCAN聚类算法,结合船舶会遇特征参数计算,挖掘两船会遇与多船会遇信息,根据船舶方位和航向差划分船舶交叉、对遇和追越三种会遇局面,并通过定量化方式多维度描述不同类型的船舶会遇过程。结果表明:分析轨迹数据的时空特性可以再现船舶会遇场景,能更清晰全面地展现船舶的会遇过程。     

正交设计法在运输船舶主尺度优选中的应用

针对船舶设计的特点，将正交设计方法引入到优选船舶的主尺度这类可计算性问题中，并提出了若干改进措施。一艘４０００ｔ级的散装水泥船型的实例计算表明，改进后的正交设计方法计算简便、实用而又准确可靠，并易于为设计人员掌握。     

有限水深双船航行水底压力计算与实验研究

应用势流理论中的格林函数计算了双船航行时水底压力变化,利用面元法在船体表面上分布有限水深Kelvin移动兴波源,通过求解满足双船物面条件的线性方程组,得出不同航速与位置的源强大小,探讨了航速与相对位置对源强计算结果的影响.进一步计算了双船航行时水底的压力变化,同时研制了双船水底压力测量系统,计算与实验结果曲线特性一致,发现水深弗劳德数与双船相对位置是影响双船水底压力曲线畸变的主要因素,为以多船编队航行改变水底压力分布提供理论依据.     

不同船速比对改向避让效果的影响

为了研究船速比在船舶驾驶员制定改向避让决策时的影响，运用船舶相对运动几何原理建立船速比与改向避让施舵点、改向幅度之间的数学模型，分析不同目标交汇特征下船速比（K≥1）分别对施舵点和改向幅度的影响。仿真实验结果表明，船速比（K≥1.5）较大的情况下，本船按《国际海上避碰规则》（以下简称规则）改向避让的效果不显著，对左正横附近来船，可能产生安全隐患。     

水润滑轴承振动噪声分析及实验研究

建立低速重载条件下水润滑轴承有限元模型,应用Abaqus/Explicit模块分析不同摩擦系数、载荷、转速对水润滑轴承瞬态特性的影响规律,确定轴承的振动频率和振动加速度有效值,并进行实验验证.结果表明:摩擦系数越大,系统的振动幅值越高,振动噪声的分布越大,系统的稳定性越低,在一定范围内,随着载荷的增加,轴承系统的振动增大;转速对水润滑轴承振动频率的影响较小,但系统的振动加速度随着速度的增大而增大.有限元分析与实验结果基本吻合,为研究水润滑轴承的振动噪声机理提供理论依据.     

基于模矢搜索的船舶系泊评价函数

分析了大型船舶系泊时受力情况,建立了船舶系泊时环境力、缆绳和护舷的受力计算数学模型.根据系泊船舶的受力分析,建立了船舶系泊评价函数,利用模矢搜索法优化求解了船舶系泊评价函数,为船舶系泊安全评价提供了理论依据.利用船舶系泊评价函数计算了175000DWT散货船码头系泊时缆绳和护舷受力,并对计算结果与系泊试验结果和以往的蒙特卡洛计算结果进行比较分析.结果表明,所提出的船舶系泊评价函数和模矢搜索的优化算法是正确的,可以用于对船舶系泊安全进行评价.