【摘要】：隨著我國內(nèi)河航運的迅猛發(fā)展和長江“黃金水道”建設(shè)的不斷提速,內(nèi)河拖航運輸業(yè)務(wù)逐年增加并日益繁忙。內(nèi)河拖航一般是由具有豐富經(jīng)驗的船舶駕引人員將拖船和大型船舶、隧道管節(jié)等被拖浮體組成的內(nèi)河拖帶系統(tǒng)拖航通過內(nèi)河水域,其操作難度大,作業(yè)要求高的特點一直被拖航企業(yè)等相關(guān)單位重視和關(guān)注。一方面,內(nèi)河航道通航環(huán)境復(fù)雜,交通流密度大,一定程度上增加了拖航的安全作業(yè)要求和危險系數(shù);另一方面,被拖物多為無動力船舶或浮體,易受風(fēng)、流、淺水效應(yīng)的影響,且系統(tǒng)控制力僅由拖船給出,拖帶系統(tǒng)的操縱性好壞直接影響著拖航安全。因此,十分有必要對考慮風(fēng)、流、淺水影響的內(nèi)河拖帶系統(tǒng)拖航安全開展系統(tǒng)性研究。在此背景下,本文主要開展了以下工作:首先,在縱覽國內(nèi)外船舶操縱性研究進展的基礎(chǔ)上,利用船舶操縱理論,建立了考慮淺水效應(yīng)的船舶三自由度操縱運動數(shù)學(xué)模型,給出了各項模型參數(shù)的計算公式,為研究內(nèi)河拖帶系統(tǒng)操縱運動特征提供了基礎(chǔ)。依托所建立的船舶三自由度操縱運動數(shù)學(xué)模型,提出了內(nèi)河拖帶系統(tǒng)操縱運動數(shù)學(xué)模型,并加入風(fēng)、流干擾力和淺水影響。系統(tǒng)性開展了內(nèi)河拖帶系統(tǒng)直航和回轉(zhuǎn)操縱運動仿真模擬,詳細(xì)分析了拖纜長度、主機轉(zhuǎn)速、風(fēng)、流、淺水效應(yīng)等對拖航運動的影響,給出了一系列拖航作業(yè)建議。研究結(jié)論可為實際拖航作業(yè)提供一定的理論支撐和技術(shù)指導(dǎo)。針對內(nèi)河拖帶系統(tǒng)中低速拖航易受風(fēng)、流影響的特點,建立了內(nèi)河拖帶系統(tǒng)受風(fēng)、流影響的漂移運動模型。通過與多工況多組次的實船試驗數(shù)據(jù)對比分析,驗證了模型的正確性和準(zhǔn)確性。以南昌市紅谷隧道管節(jié)拖航工程為例,詳細(xì)分析了受風(fēng)、流影響下的拖航安全限制條件的確定思路和研究方法,可為其他內(nèi)河拖航工程提供借鑒指導(dǎo)。本文基于船舶操縱性理論,綜合利用數(shù)學(xué)建模、實船試驗、計算機仿真模擬三種方法,建立了內(nèi)河拖帶系統(tǒng)操縱運動數(shù)學(xué)模型和漂移運動數(shù)學(xué)模型,從定性和定量兩個方面詳細(xì)研究了內(nèi)河拖帶系統(tǒng)拖航安全問題。通過本文的研究,為內(nèi)河拖帶系統(tǒng)拖航安全研究提供了新途徑。
【圖文】：

標(biāo)系也稱大地坐標(biāo)系，一般將固定于大地表準(zhǔn)。如圖 2-1 所示，坐標(biāo)系原點為0O ，其中正向，0z 軸的正方向指向地心。值得注意的是，牛頓定律的船舶運動學(xué)問題。

為拖纜重量，E 為拖纜的彈性模量， A為拖纜橫截面積；其他參數(shù)見圖2-4。計算時均采用國際標(biāo)準(zhǔn)單位。內(nèi)河拖帶系統(tǒng)拖航中，，入水拖纜的阻力會影響整個拖帶系統(tǒng)的拖航運動，根據(jù)相關(guān)拖航單位的經(jīng)驗估計，水中拖纜阻力和入水長度的估算公式為：221.224 1.122110000 10000 10001673.3tHD HV S d SR dTH TSd (2.71)式中，d 為拖纜的直徑，V 為拖航速度，S 為拖纜入水的長度，均采用國際標(biāo)準(zhǔn)單位計算。對于HT 的求解，本文利用 MATLAB 軟件編程，采用牛頓法進行迭代計算，最終得出穩(wěn)定的數(shù)值解。2.4 外界干擾力計算模型2.4.1 風(fēng)干擾力和力矩內(nèi)河水域通航尺度受限
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U698

【參考文獻】

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本文編號：2593336