考虑波浪影响船舶进出港航道宽度分析.pdf

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1、第39卷第1期2010年2月船海下程SHIP＆OCEANENGINEERINGVoL39No．1Feb．2010考虑波浪影响船舶进出港航道宽度分析杨小军，肖英杰，许世波(上海海事大学商船学院，上海200135)摘要：建立波浪对船舶航迹带宽度影响的模型，并结合模拟仿真试验得出船舶在风、流和船速等影响下的航迹带宽度，计算在风、流，波浪和船速等因素影响下的航迹带宽度。根据相应的规范公式计算对应的航迹带宽度和单、双向航道宽度，并进行比较分析。关键词：波浪；航迹带宽度；仿真技术中图分类号：U694文献标志码：A文章编号：1671—7953(2010)01—0103—03福建省i都

2、澳又名气沙湾，位于福建省宁德市，为福建省六大天然深水良港之一，是天然的避风良港L1]。为了充分利用其得天独厚的地理资源，开辟一条能够满足湾内大型船舶进出口通航要求的航道，拟在三沙湾内白匏岛的东两两侧分别设计一条航道进il{白马门水道。该岛两侧水域宽IiI{J，但航道所经水域尚有一段水深未能满足大型船舶进出口的基本水深要求。如要通航则须进行大量疏浚，建设成本较高；若在该岛东侧设计一条航道，便能利川东侧的天然深水资源，可节约大量的建设成本。但该航道部分水域比较狭窄，因此有必要对其进行航道宽度论证。近年来，船舶操纵模拟器不断发展，模拟技术不断更新和完善，模拟手段和模拟效果越来

3、越被专业人士肯定。船舶操纵模拟器可以模拟真实风流条件下船舶的航行态势并得出相关数据。在模拟试验过程中，由当地引航员进行模拟操纵指导，同时由专业人员进行重复的航行模拟操纵，最后进行数据统计分析。运用EXCEL编制计算公式进行航迹带宽度及单、双向航道宽度计算，随后进行波浪影响的叠加，最终得出船舶在风、流、波浪和船速等多方面影响下的航迹带宽度。1确定风流条件及模拟船型选择1．1风流条件的确定根据当地的实测风流选取模拟试验风流。该收稿日期：2009—03—06修回日期：2009-08-07作者简介：杨小军(1984一)，男。硕十生。研究方向：海上交通模拟和交通环境评价。E-ma

4、il：jackl9840609@yahoo．C01TI．cn地区风向比较稳定，共选取发生频率最高的4种风向，由于该航道交叉口较多，流向相对比较复杂，不同的航段流向不同，具体风流条件见表1。表1模拟试验风流条件涨潮落潮注：涨潮流向按进港方向为325。—000。一310。；落潮流向按进港方向为145。一180。一130。。1．2模拟船型的选择为了适应i都澳的远期发展，模拟试验考虑到町能进出的最大船型为15万t级散货船，根据实船资料建立船舶模型，具体参数见表2、3。表2模拟船型尺度左旋同右旋回2模拟试验的实施根据选取的实测风流资料，采取不同的风流10354l12妒妒铲吕。r矿

5、铲吕。呓n坞垢眈¨坞垢第1期船海工程第39卷组合，对进出本工程的船舶进行大量重复的航道航行模拟试验。根据航道的走向，可将其分为AB、BC、CD三个航段，见图1，各航段设计参数见表4。图1航道各航段走向图表4各航段设计参数根据船舶在航道内的航行态势，可知船舶在航行时航迹带宽度A(见图2)。艏向航I幻‘R＼航迹搬◇图2航迹带宽度示意图3在波浪影响下航道宽度变化在波浪影响下，船舶航行时会出现多种周期性的运动，如船舶横摇、纵摇、垂荡等，但还有一种运动会直接影响着船舶航行时所需的航道宽度，那就是船艏的周期性左右回转。船舶在航行时产生的船艏左右回转量与波高又存在着一定的线性关系r2

6、l，即船艏左右回转量约为波高的1．5倍。根据日本气象厅的蒲氏风级与浪高的对应关系[3]可以得m，本次模拟试验采用的蒲氏6级风所对应的波高为Hl／3----3ITI、Hl／lo一4m。出于安全考104虑取H1／10=4m，得出船艏回转量臼一H1／lo×1．5—6。。波浪影响偏移量A的计算公式可表示为：k=L×I-sin(y+目)--sin(y)]一L×[sin(y+6)--sin(y)]通过模拟试验可以得出各T况组合下的最大风流压差角)，。其中船舶总长L。和最大船宽B已知，因此根据航迹带宽度和单、双向航道宽度计算公式可以计算出最大航迹带宽度和最大单、双向航道宽度，同时根据

7、波浪影响偏移量的计算公式可以计算m各航段波浪影响偏移量,tab一9．57m、A田一9．47m、A回一9．58m。具体数据统计分析见表4。表4航道宽度数据统计分析表121航道设计宽度：AB段为250m；BC段为400m；CD段为250m，可见，15万t级散货船在这三段航道上均可单向通航。4计算按《三角港总平面设计规范》规定，航迹带宽度、单、双向航道宽度按下式计算[4]。单向航道W—A+2c双向航道W=2A+6+2c航迹带宽度A=n(L。siny+B)式中：咒——船舶漂移倍数；r风、流压偏角，(。)；卜船舶问富裕宽度，取没计船宽，m；一船舶与