大型集装箱船进出港航道宽度模拟试验研究

大型集装箱船进出港航道宽度模拟试验研究

论文摘要

随着世界贸易的发展,船舶的大型化、专业化和高速化发展的趋势非常明显,这使得船舶在进出港航道时对其通航条件及通航尺度提出了更高的设计要求。同时,港口工程建设具有投资大、技术要求高、经济影响大等特点,港口工程建成之后,对其进行改建、扩建均需要巨大投入。因此,为了保证港口工程对国家经济建设发挥最大的作用,保证船舶安全进港作业,需要在充分考虑港口工程所在地的风、流、浪、雾和地质情况等自然条件,以及船舶特性和操船特点的基础上,对港口工程建设进行合理论证,以确定进港航道的尺度。目前,航道尺度的计算方法,大致分为两种基本的研究方法:一是理论和统计计算;二是船舶试验,船舶试验又包括实船试验、船模试验和计算机模拟试验。本论文,从理论上分析了国内外现行的关于航道设计规范中有关计算方式的差别,这些规范包括:我国现行的《海港总平面设计规范》(JTJ211-99)、PIANC《进港航道设计导则》、美国EM1110-2-1613(Hydraulic Design of Deep Draft Navigation)、美国ASCE NO.107(Ship Channel Design and Operation)以及加拿大航道设计参数规范。本论文选取150,000DWT集装箱船为代表船型,采用船舶航行模拟试验的方法,研究影响代表船型进港航行航迹带宽度的因素,探讨这些影响因素与代表船型进港航行航迹带宽度之间的关系。本论文对代表船型进行了800多组次模拟试验,获取代表船型在不同的风、流条件下的航迹带宽度试验值,以及代表船型在进港航行过程中的关键数据。试验工况的选取按照风、流的设定情况进行分类,包括3种车速(Dead SlowAhead、Slow Ahead、Half Ahead)、7种风压角(000°、030°、060°、090°、120°、150°、180°)、5种风速(7.9m/s、10.7m/s、13.8m/s、17.9m/s、20.1m/s)、5种相关波浪高度(1.0m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m)、7种流压角(000°、030°、060°、090°、120°、150°、180°)、8种流速(0.25m/s、0.5m/s、0.75m/s、1.0m/s、1.25m/s、1.5m/s、1.75m/s、2.0m/s)情况的模拟试验。模拟试验表格中,记录了代表船型进港航行模拟试验的航迹带宽度、船速、压舵角、风压偏角、流压偏角等关键数据。通过分析以上关键数据之间的关系,论文提出了代表船型在风、流以及波浪作用下进港航行的基本规律。同时,本论文探索性的提出大型集装箱船进出港航行所需航道宽度的计算方法。本论文关于大型集装箱船进出港单线与双线航道宽度计算方法的研究成果,可以对港口规划和设计工作提供一定的参考;同时,本论文研究成果还可为《海港总平面设计规范》(JTJ211-99)相关条文的修订提供技术支撑。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 引言
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 研究方法及内容
  • 1.3 研究目的及意义
  • 1.4 国内外发展概况
  • 1.4.1 国内发展概况
  • 1.4.2 国外发展概况
  • 第2章 研究方法对比
  • 2.1 实船试验
  • 2.2 实船试验结合模拟研究
  • 2.3 船模试验
  • 2.4 变态船模试验
  • 2.5 理论计算和查阅设计规范资料
  • 第3章 国内外航道宽度确定方法的对比分析研究
  • 3.1 《海港总平面设计规范》关于航道宽度确定方法
  • 3.2 PIANC《进港航道设计导则》关于直线段航道宽度的确定方法
  • 3.3 美国EM1110-2-1613关于航道宽度的确定方法
  • 3.4 美国ASCE No.107关于航道宽度的规定
  • 3.5 加拿大《航道设计参数》对航道宽度的规定
  • 3.5.1 航道宽度组成
  • 3.5.2 风和流的影响
  • 3.6 直线段航迹带宽度选取各国规范的对比
  • 第4章 NT-PRO 4000型模拟器的船舶运动数学模型建立
  • 4.1 基本的船舶运动数学模型
  • 4.2 静深水水域的船舶运动
  • 第5章 代表船型模拟试验
  • 5.1 代表船型风压偏角模拟试验
  • 5.1.1 模拟试验工况设计
  • 5.1.2 模拟试验
  • 5.1.3 风压偏角计算公式
  • 5.1.4 风压偏角计算公式检验
  • 5.2 流压偏角模拟试验
  • 5.2.1 流压试验偏角模拟试验条件设定
  • 5.2.2 流压偏角模拟试验结果分析
  • 5.2.3 代表船型流压偏角计算关系式
  • 5.3 风、流组合状态时的模拟试验
  • 第6章 结论及展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 附录
  • 相关论文文献

    • [1].超大型油船进出港航道适应性分析[J]. 南通航运职业技术学院学报 2015(02)
    • [2].印尼丹戎不碌港概况和进港事宜[J]. 航海技术 2013(01)
    • [3].海南秀英进出港航道客滚船双向通航研究[J]. 水运工程 2013(06)
    • [4].考虑波浪影响船舶进出港航道宽度分析[J]. 船海工程 2010(01)
    • [5].港口主航道船舶分道通航的探讨[J]. 中国水运(下半月) 2014(06)
    • [6].新海港防波堤建设对水动力环境的影响研究[J]. 中国水运(下半月) 2019(03)
    • [7].码头工程助航设施设计采用共用出进港航道方式可行性探讨[J]. 珠江水运 2018(08)

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