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基于小尺度船模试验的航槽分槽船舶操纵性模拟研究
| 论文题名： | 基于小尺度船模试验的航槽分槽船舶操纵性模拟研究 |
| 关键词： | 船闸布置;航槽分槽;船舶操纵运动;小尺度船模试验 |
| 摘要： | 湘江作为长江七大支流之一，具有发展水运的优越自然条件和社会基础，为满足湘江流域日益增长的大宗散货水路运输的需要，提升湘江航道等级，促进湘江航运发展，建设湘江永州至衡阳三级航道改扩建工程，连通湘江2000吨级航道建设的一、二期工程具有十分重要的意义。其中近尾洲枢纽船闸扩建工程作为“湘江永州至衡阳三级航道改扩建工程”重要组成部分，该扩建工程不仅大小船闸双线并存，并且水电扩机与二线船闸争地矛盾突出，布位相互夹杂，加之上下游引航道需于台地新开，与上下游航道的平顺连接性较差，通航环境十分复杂，为了保证船舶顺利通航，设计出更为科学合理的船闸布置方案，需要对该扩建工程进行研究分析。其中航槽布置作为枢纽布置的重要组成部分，对船舶的通航有重要影响，因此，针对船闸航槽优化通航安全性即船舶操纵性能预报的研究具有非常重要的实际工程意义。 本文主要基于湘江近尾洲二线船闸下游航道的小尺度船模试验提出的航槽分槽的试验方案，选取典型内河船舶建立了三自由度船舶MMG操纵运动数学模型，对过河时机不同的航槽进行了船舶操纵性数值模拟及仿真，主要研究内容及相关结论如下： （1）通过充分考虑船舶在浅水区域航行时遇到的问题，构建了考虑浅水、流等外界干扰影响的船舶操纵运动数学模型，介绍了方程的离散求解方法。运用MATLAB语言编写计算程序，构建仿真平台，通过实船数据对船舶操纵运动数学模型进行了适用性验证，并进行了各工况下的典型船舶操纵性试验即回转试验和Z型试验，为接下来的实验仿真应用提供基础铺垫。 （2）介绍了湘江近尾洲二线船闸下游航道的小尺度船模试验，分析了船舶在不同航槽布置方案上的行驶情况，初步确定了二线船闸下游航槽的布置方案，船舶行驶的最佳航线及行驶方式，并在此基础上提出了航槽分槽方案。然后分析研究小尺度船模试验，研究航槽布置影响的主要因素，解决船闸航槽布置的技术问题，并确定接下来的实验仿真条件和实验方案。 （3）利用建立的船舶操纵运动数学模型，对不同过河时机的航槽进行了实验仿真，结果表明船舶是提早过河还是推迟过河，船舶的舵角都过大，尤其是在推迟过河时，船舶航行时的舵角已经大于规定的安全舵角25°，因此确定最佳的过河时机还是选在中间河段。 |
| 作者： | 侯向勇 |
| 专业： | 水利工程;港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 蔡创 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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