无动力船舶港内拖带关键技术研究

摘要

随着航运事业的不断发展和海洋开发、港口建设的不断加快，无动力船舶拖带作业已成为航运业不可缺少的一部分[1]，对无动力船舶拖带作业的通航尺度、通航标准及拖带方式的研究已是广大学者、工程技术人员及海事主管机关等高度关注的问题。
　　 港内拖带作业不同于海上拖航。港内拖带与海上拖带的方式不同；港内通航水域比较狭窄，通航水深较浅，与进出港船舶的交汇比较频繁，因此对港内拖带作业的通航尺度、通航标准及拖带方式进行系统研究对于保证港内拖带作业、港口水域的安全有着重要的意义。对于拖带作业研究较多的是海上拖带，包括远洋拖带作业，海洋工程设施的拖带、失控船舶的拖带，但专门针对无动力船舶从码头泊位至锚地这段水域研究较少。
　　 本文首先对无动力船舶的操纵特性及稳性进行了分析。运用船舶操纵运动方程推导出船舶的操纵性指数，根据无动力船舶的船型特点及影响船舶操纵性指数的因素分析得出无动力船舶的操纵性特点；根据相关经验公式对船舶的稳性及横摇周期进行了计算分析，在考虑无动力船舶属于肥大型浅吃水船舶的条件下确定了适合该类型船舶的横摇周期计算公式。
　　 其次，论文对无动力船舶拖带作业的通航尺度进行了分析和计算，将拖航系统看成一个整体进行分析，在对船舶回转运动过程分析的基础上得出了无动力船舶旋回运动模型；根掘现有的安全富裕水深的求取方法构建了港内拖带作业安全富裕水深计算模型，并运用计算机编程，实现了拖带作业安全富裕水深快速求解方法；基于风、流对船舶航行的影响，将拖轮与被拖船舶的宽度之和作为船宽，对拖带作业所需的航道宽度进行了计算。
　　 论文还针对港内拖带作业的特点制定了相应的拖带方式，在计算拖航阻力拖航阻力的基础上，依据力学平衡原理对拖带方案和拖轮配置进行了分析，进一步界定了拖带速度值。
　　 论文最后对影响拖带作业安全的因素分别从拖船条件、被拖船条件及通航环境三个方面进行了分析，提出了港内拖带作业标准及港内拖带注意事项。
　　 通过对无动力船舶港内拖带关键技术研究，可以解决拖带作业过程中拖带方案、通航尺度、拖带速度、拖轮配备等急需解决的问题，同时对拖带理论进行了进一步的丰富和完善，最终保障拖航系统及拖带作业水域其他船舶航行安全。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2本课题的研究现状

1.3本课题的研究目标

1.4主要研究内容

1.5拟解决的关键问题

第2章无动力船舶稳性分析

2.1无动力船舶稳性分析

2.1.1船舶横摇周期计算

2.1.2船舶稳性计算

2.2无动力船舶倾斜试验

2.3本章小结

第3章无动力船舶拖带作业通航尺度计算分析

3.1拖带作业旋回水域的确定

3.2拖带所需通航水深的确定

3.2.1基于《港规》的航道通航水深计算方法

3.2.2现有的安全富裕水深求取方法

3.2.3影响船舶富裕水深的因素分析

3.2.4港内拖带作业安全富裕水深计算模型构建

3.3基于风流漂移模型的船舶安全航宽分析

3.4本章小结

第4章拖轮配备方案及拖带速度的计算

4.1拖轮的种类及其特性

4.1.1拖轮的种类

4.1.2拖轮的性能及比较

4.1.3拖船拖带及带缆方式

4.2拖带方案及拖轮配置分析

4.2.1拖带方案的确定

4.2.2拖航阻力的计算分析

4.2.3拖航力的计算

4.3无动力船舶拖带速度的计算

4.3.1拖带速度的影响因素

4.3.2拖带速度的计算

4.4本章小结

第5章 拖带作业安全影响因素及作业标准

5.1影响拖带作业安全的因素分析

5.2港内拖带作业标准

5.3港口水域及航道拖带注意事项

5.4本章小结

第6章 无动力船舶拖带应用验证

6.1拖带作业工程概况

6.1.1港口概况

6.1.2航道概况

6.1.3被拖船船型尺度

6.2工程附近海域通航环境现状

6.2.1气象条件

6.2.2水文条件

6.2.3地质地貌

6.3拖带作业通航尺度分析

6.3.1码头前沿水域尺度分析

6.3.2拖带作业航道尺度分析

6.4拖带方式及拖带速度的确定

6.4.1拖轮配备方案

6.4.2拖带速度确定

6.5本章小结

第7章结论与展望

7.1主要结论

7.2主要创新点

7.3后续研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和参加的研究工作