标准化船队浅水槽运原理简述及模型试验研究

文献标志码 ： Ａ
文章编号 ：６ １ ９ ３ ２ １ ） １ １２０ １７ － ５ （０ ２ ０ － ３ －３ ７ ０
水路 运 输 具 有 较 其 它 运 输 方 式 更 经 济 的 优 势， 内河航 运受 河流 分布状 况及 航道 的 限制 ， 使得
这一 具有 天然 优势 的运输 方式在 祖 国版 图上分 布
耗将趋 于某 一最小定值 ， 相对稳定 的动平 衡状 这种 态有利 于船 身抬高且船舶 阻力进一步减 少 。 需 要指 明 ， 隙摩擦 损耗 和船 艉 缝 隙的 泄漏 缝 损耗越 少 ， 为保 持高水 位 动平衡 ， 要从 犁形船 头 需
阻方法 ， 由于水槽用水量少且 自循环利用 ， 因此使
压 力降低 ， 因而 减 小 了整 个 船 队 的压 差 阻 力 。船 队艉部 的水线 低是 由于 船侧与 水槽 壁面之 间的缝
１ ２ 特殊船 艏 －
设 计特 殊船 艏 ， 之 为 “ 形 船 艏 ” 见 图 ２ 称 犁 ， 。
以一定 速度 前行 的船 队其 犁形船 艏提 升 船前 水 流灌入 船侧 与水 槽 壁 面之 问 的缝 隙 ， 槽 中的船 使 队左右 两侧 水位 得 以提 高 ， 涨船 高 ， 船体 因 水 整个
用 特殊 高分 子水 气混 合减 阻熔 液 的成 本会 下 降 。
处补充 的水越少 ， 船体被抬 出水面就越高 ， 行船能
耗 越少 。同时 ， 果在 船 体 左 右 两侧 壁 面 采 用 微 如 气 泡减 阻等 减 阻措 施 ， 有 助 于 船体 的抬 升 和 船 则 队阻力 的下 降 。 总 之 ， 浅水 槽 中流 动 的水 流 是 被 限 制 在 有 在 限的水 槽空 间 内 ， 被 船 体形 态及 船 速 所 控 制 的 并 特 殊形 态水 流 （ 而在 水 流 自由流 动 的广 阔的 水 面 是无 法 形成 和保 持 这种 特 殊 形态 水 流 的 ） 。特别 强 调 ， 保持 这种 特殊形 态水 流 的稳定 动平 衡 ， 要 必 须 先要 保 持 水槽 宽 度 、 形船 宽 、 船 速度 三 者 不变 ，
图 ３ 船艏 、 船侧 与水槽壁面之间缝 隙流 动分 析示 意
一 ：： ：
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１ ３ 水 流的动 平衡 ．
船 队航行 中 ， 具有 良好 流 线 型 的犁 形 船 艏 消
除 了像普 通船 艏处 那 样 本 应存 在 的壅 水 ， 使船 并
收 稿 日期 ：０ １ ０— ９ ２ １ —１ ０
修 回 日期 ：０ １— ０—１ ２１ １ ２
隙 中的水在艉 部泄漏 损 耗所致 。如 果能进 一 步抬 高船 队艉 部 的水 线 ， 则将 进 一 步 减少 整 个 船 队的
压差 阻力 。
降低船艉 缝隙泄 漏 的关键 因素是 缝隙 宽度 与 速度 的配合 。一 般来 说 ， 速度 一 定时 ， 隙宽 度大 缝 则泄漏 大 ， 因而船艉侧壁缝 隙处水位 低 ， 亦然 。 反之 理论 上 ， 流速 （ 船速 ） 定 时 ， 一 可找 到一 个无 泄 漏缝 隙宽 度 ， 工程应用 中实 际缝 隙宽度可 能稍 大于无 但
第 一 作者 简 介 ： 金 玉 （９ ５一） 男 ， 杨 １３ ， 大学 ， 授 。 教 研 究 方 向 ： 测 技 术 检
Ｅ－ ｉ ｊｙｎ＠ ｘ ｉｎ ｅｕ ｅ ｍａ ： ａｇ ｉ ａ ．ｄ ．ｎ ｌｙ ｄ
ｌ２ ３
标 准化船 队浅水槽运 原理 简述及模 型试验研究——杨金玉
泄漏缝 隙宽度 。若 船侧 与 水槽 壁 面之 间 的缝 隙宽
而得 以抬 高 ， 图 ３ 见 。
不 均 。设想像 建高 速公路 那样 ， 建设 专用 浅水槽 ， 在 浅水 槽 中航 行 标 准化 船 队 ， 用 计算 机 调 控 船 并
队进 出“ 口” 港 。一 条宽 ２ 的双 向槽 运通 道 的 ０ｍ 运 输量 可 以与 目前 的长 江运输 量媲 美 。实现上 述
第４卷 １
第 １期
船 海 工 程
Ｓ Ｐ ＆ ０ＣＥＡＮ ＨＩ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｖ０１４ｌ Ｎｏ． ． １ Ｆｅ ２ ２ ｂ． ０１
２１ ０ ２年 ０ ２月
Ｄ Ｉ１ ．９ ３ｊｉ ｎ １７ — ５ ．０ ２０ ．３ Ｏ ：０ ３６ ／． ｓ．６ １ ９ ３ ２ １ ． １０９ ｓ ７
ａ 船舶 静 】 状 态 ） ｊ
ｂ ）船 舶航 行状 态
图 １ 船 、 槽 、 的 相 互 关 系示 意 水 水
队由前向后的水线延续提高 ， 即整个船 队的水线 与初 始静 止状 态 船 队 的水 线 相 比为一 条 中部 高 、
上 下游低 的 曲线 。船 队艏 部 的水线 低 ， 明艏 部 表
图 ２ 特 殊 船 艏 示 意
设 想 的先期 工作 是 研究 开 发 适 用 于干 旱 地 区 、 用 水量 小 、 节能效 果显 著 的浅水模 式槽 运 。
１ 基 本 原 理
１１ 船 、 ． 水槽 、 的关 系 水
船、 水槽 、 的关 系见 图 ｌ 水 。航 行 中的船 高 度 上升 了 ； 船侧 和船 底多 出 了水 域 Ｂ 。
标 准化 船 队浅 水槽 运 原 理 简 述及 模 型试 验研 究
杨 金 玉
（ 西安电子科技 大学，西安 ７０ ７ ） １０ １ 摘 要 ： 了寻求一种用水量小 、 为 运输量大 ， 节能效果 显著 、 可在干旱或非 流域地 区运行 的浅水槽运 方 还
式 ， 出建设专用水槽 ， 提 采用岸边 （ 链轮传动或架空钢索 ） 引方 式在水槽 中拖航 标准化船 队 ， 用计算机 调 牵 并
度和船 队航 速满足一定 的匹配条件 ， 上述 泄漏损 则
究 表 明 ， 板表 面 的减阻效 果最 佳 ， 平 而槽 运船两 侧 都 是 大平板 ， 整个 船 队左 右 两 侧 壁 面上 生 成 微 在 气 泡 ， 减 阻效果 不 容置 疑 。此外 ， 其 大平板 也 为涂 覆 其 它减 阻材料 带来 方便 。水 气混 合也是 一类 减
控船队进出“ 口” 港 的浅水槽运模式 ， 阐述水槽 中浅水行船 的基本原理 。制作金 属材料的模型 船队 ， 在水槽 中
进行模型试验 ， 从原理上验证该槽运模式的可行性。
关 键 词 ： 队 ； 水 ； 运 ； 理 ； 型试 验 ； 殊 船 首 船 浅 槽 原 模 特
中图分类号 ： ６ ３３ Ｕ ６ ．