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摘要: 为了使船舶能安全通过航道内的横流区域, 利用水槽进行遥控自航船模试验, 提出了内河航道横流对船舶航行横漂速度、漂角、航迹带宽度和漂距影响的经验公式, 分析了Ⅳ与Ⅴ级航道横向流速的限值范围。分析结果表明: 横流对船舶航行的影响程度主要与对岸航速成反比, 与横流的大小及区域长度成正比, 与船型大小(航道等级)成反比, 同时与驾驶员的航行经验和初始船位有关; 在限制航路航行方式过程中, Ⅳ与Ⅴ级航道对岸航速为2、3、4m·s-1时, 可克服的一个船长内横流限值为0.48、0.58、0.70m·s-1。Abstract: To ensure ship getting through cross current region safely and determine the limited value of lateral velocity in inland waterway, the test of remote-control self-propelled model ship was carried out in flume, the influence of lateral velocity on ship navigation was researched, the empirical formulas were presented, which reflected the influences of cross current on cross drift velocity, drift angle, the width of sailing path and drift distance, the limited values of lateral velocities in Ⅳ and Ⅴ class waterways were analyzed. Analysis result indicates that the influence extend of cross current on ship navigation decreases with the increase of bank velocity and ship size(channel class), increases with the increase of lateral velocity and the region length, and relates to driver's navigation experience and ship's initial position; in Ⅳ and Ⅴ class waterways, for restricted route, the limited values of lateral velocity in the range of one ship are 0.48, 0.58 and 0.70 m·s-1 when the values of bank velocity are 2, 3 and 4 m·s-1 respectively.
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图 4 横漂速度与横向流速和对岸航速的关系
Figure 4. Relations between cross drift velocity and lateral velocity, bank velocity
图 5 漂角与对岸航速和横向流速的关系
Figure 5. Relations between drift angle and bank velocity, lateral velocity
图 6 航迹带宽度与对岸航速和横向流速的关系
Figure 6. Relations between width of sailing path and bank velocity, lateral velocity
图 7 航行漂距与对岸航速和横向流速及航行过程的关系
Figure 7. Relations between drift distance and bank velocity, lateral velocity, sailing process
表 1 试验船型与船模参数
Table 1. Parameters of test ship types and ship models
载质量/t 船型 参数 设计排水量/m3 长度/m 宽度/m 设计吃水/m 300 实船 44.000 7.600 1.750 3.750×102 船模 0.800 0.138 0.032 2.254×10-3 500 实船 46.700 9.600 1.800 9.769×102 船模 1.297 0.267 0.050 2.094×10-2 
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表 2 船模主要比尺
Table 2. Main scales of ship models
载质量/t 几何比尺 吃水比尺 排水量比尺 速度比尺 时间比尺 500 36 36 46 656 6.00 6.00 300 55 55 166 375 7.42 7.42
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表 3 船模的航行试验条件
Table 3. Conditions of navigation test for ship models
船型 控制流速/(m·s-1) 主、支槽流量比 水深吃水比 航行方式 车速/(m·s-1) 航线 500 t 上游0.5 1.44 3.51 两种方式下行 2.5、3.0与3.5 1.无艏向角航行采用航线1、2;
2.限制航路航行: 上游控制流速为1.5 m·s-1时, 采用航线1~5, 下游控制流速为1.5 m·s-1时, 采用航线1~6, 其余采用航线1~4下游0.5 0.44 3.90 限制航路上行 上游1.0 2.09 3.20 两种方式下行 下游1.0 1.04 3.82 两种方式上行 上游1.5 2.54 3.25 两种方式上行 下游1.5 1.63 3.49 两种方式上行 上游1.0 2.50 2.11 两种方式下行 300 t 上游0.5 1.44 5.52 两种方式下行 下游1.5 1.44 5.52 两种方式上行 注: 下行指船舶顺水航行, 上行指船舶逆水航行; 采用的航线均指船舶初始位于的航线。
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表 4 漂距关系式
Table 4. Relation formulas of drift distance
航行过程 船型 公式编号 500 t 300 t 进入横流区 (18) 离开横流区 (19) 综合 (20)
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表 5 船舶安全距离
Table 5. Safe distances of ships
m 船型 船长 船宽 岸吸安全距离 船吸安全距离 安全线距离 500 t 46.7 9.6 4.5 9.0 13.5 300 t 44.0 7.6 5.0 10.0 10.0
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表 6 无艏向角航行横流限值指标
Table 6. Limited indices of lateral velocities without bow angle
对岸航速Vb/(m·s-1) 500 t 300 t 横向流速大小Vx/(m·s-1) 横向流速相对长度d 横向流速大小Vx/(m·s-1) 横向流速相对长度d 2 0.17 1.17 0.10 1.23 3 0.29 1.08 0.18 1.14 4 0.42 1.02 0.26 1.08
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表 7 限制航路航行时横流限值指标
Table 7. Limited indices of lateral velocities in restricted route
对岸航速Vb(m·s-1) 500 t 300 t 横向流速大小Vx/(m·s-1) 横向流速相对长度d 横向流速大小Vx/(m·s-1) 横向流速相对长度d 2 0.48 1.00 0.43 1.02 3 0.58 1.01 0.51 1.05 4 0.70 0.99 0.59 1.11
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