【摘要】：隨著我國(guó)內(nèi)河航運(yùn)的迅猛發(fā)展和長(zhǎng)江“黃金水道”建設(shè)的不斷提速,內(nèi)河拖航運(yùn)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(yàn)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(diǎn)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(xiǎn)系數(shù);另一方面,被拖物多為無動(dòng)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(duì)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(guó)內(nèi)外船舶操縱性研究進(jìn)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(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,給出了各項(xiàng)模型參數(shù)的計(jì)算公式,為研究?jī)?nèi)河拖帶系統(tǒng)操縱運(yùn)動(dòng)特征提供了基礎(chǔ)。依托所建立的船舶三自由度操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,提出了內(nèi)河拖帶系統(tǒng)操縱運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)仿真模擬,詳細(xì)分析了拖纜長(zhǎng)度、主機(jī)轉(zhuǎn)速、風(fēng)、流、淺水效應(yīng)等對(duì)拖航運(yùn)動(dòng)的影響,給出了一系列拖航作業(yè)建議。研究結(jié)論可為實(shí)際拖航作業(yè)提供一定的理論支撐和技術(shù)指導(dǎo)。針對(duì)內(nèi)河拖帶系統(tǒng)中低速拖航易受風(fēng)、流影響的特點(diǎn),建立了內(nèi)河拖帶系統(tǒng)受風(fēng)、流影響的漂移運(yùn)動(dòng)模型。通過與多工況多組次的實(shí)船試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析,驗(yàn)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(shí)船試驗(yàn)、計(jì)算機(jī)仿真模擬三種方法,建立了內(nèi)河拖帶系統(tǒng)操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型和漂移運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,從定性和定量?jī)蓚�(gè)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(diǎn)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(yùn)動(dòng)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(jì)算時(shí)均采用國(guó)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(huì)影響整個(gè)拖帶系統(tǒng)的拖航運(yùn)動(dòng)，根據(jù)相關(guān)拖航單位的經(jīng)驗(yàn)估計(jì)，水中拖纜阻力和入水長(zhǎng)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(zhǎng)度，均采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位計(jì)算。對(duì)于HT 的求解，本文利用 MATLAB 軟件編程，采用牛頓法進(jìn)行迭代計(jì)算，最終得出穩(wěn)定的數(shù)值解。2.4 外界干擾力計(jì)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U698

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 邵云生;;風(fēng)浪中頂推船隊(duì)操縱特性預(yù)報(bào)[J];中國(guó)造船;2015年03期

2 王雪剛;鄒早建;任如意;蔡椺;;基于支持向量機(jī)的四自由度船舶操縱運(yùn)動(dòng)黑箱建模[J];中國(guó)造船;2014年03期

3 潘緯超;劉明俊;;新建大型海船長(zhǎng)江安徽段拖航受風(fēng)流影響定量分析[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版);2014年02期

4 劉明俊;潘緯超;;新建海船拖航通過黃石長(zhǎng)江大橋安全限制條件淺析[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版);2013年03期

5 岳曉瑞;徐海祥;羅薇;詹成勝;;海洋工程結(jié)構(gòu)物風(fēng)載荷計(jì)算方法比較[J];船海工程;2012年01期

6 沈定安;馬向能;;頂推船隊(duì)風(fēng)浪中操縱特性[J];船舶力學(xué);2011年07期

7 高嬙;郭國(guó)平;劉成勇;;拖帶大型無動(dòng)力船舶通過內(nèi)河橋梁水域關(guān)鍵技術(shù)分析[J];船海工程;2011年02期

8 徐言民;榮祥斌;劉明俊;;失控船拖帶系統(tǒng)建模與航跡帶模擬研究[J];中國(guó)航海;2008年02期

9 李美菁,吳秀恒;船舶在風(fēng)浪流及淺水域中多工況操縱運(yùn)動(dòng)模擬計(jì)算[J];中國(guó)造船;1989年03期

10 周昭明;盛子寅;馮悟時(shí);;多用途貨船的操縱性預(yù)報(bào)計(jì)算[J];船舶工程;1983年06期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 許家鋒;拖輪模擬器中拖輪拖帶作業(yè)的四自由度建模[D];大連海事大學(xué);2016年

2 袁向利;天津港拖航作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)研究[D];大連海事大學(xué);2015年

3 王鵬志;海上失控船舶拖帶方案優(yōu)化平臺(tái)的開發(fā)[D];大連海事大學(xué);2014年

4 王言通;渤海灣冰區(qū)鉆井平臺(tái)拖航安全研究[D];大連海事大學(xué);2015年

5 張科;沿傾斜河床航行船舶水動(dòng)力數(shù)值計(jì)算[D];上海交通大學(xué);2014年

6 韓峰;港內(nèi)拖帶鉆井平臺(tái)的通航安全研究[D];大連海事大學(xué);2011年

7 張玉喜;鉆井平臺(tái)拖帶的建模與仿真[D];大連海事大學(xué);2010年

8 李強(qiáng);拖航的運(yùn)動(dòng)建模與仿真[D];大連海事大學(xué);2009年

9 趙鵬舉;船舶拖航仿真研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

10 肖仲明;風(fēng)浪中船舶操縱運(yùn)動(dòng)建模與仿真[D];大連海事大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2593336