內河船舶的案例
研究成果介紹-基于CFD與經驗方法的雙槳雙舵內河船舶操縱運動建模
本篇作者：盧蘇立
頁面編輯：王國輝、徐誠祺
內容校核：劉佳侖、李詩杰
船舶的操縱運動數學模型可以用于評估船舶的操縱性能，在當今智能船舶技術高速發展的時代發揮著越來越重要的作用。本文基于CFD與經驗方法提出了一種針對雙槳雙舵內河船舶的操縱運動數學模型，通過將模型仿真結果與一艘雙槳雙舵64箱內河集裝箱船船模自由自航模實驗結果的比較，驗證了該模型的有效性。本文采用CFD方法計算了模型船在不同進速系數和舵角下的螺旋槳及舵的水動力系數，并將計算結果回歸從而得到了考慮螺旋槳影響的舵力模型。本文首先驗證了CFD數值方法及舵力模型的可靠性，而后，將舵力模型與經驗公式相結合，實現并驗證了雙槳雙舵內河船舶的操縱運動建模。
全文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.apor.2022.103261
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引用格式：
Lu Suli,Cheng Xide,Liu Jialun,Li Shijie,Yasukawa Hironori. Maneuvering modeling of a twin-propeller twin-rudder inland container vessel based on integrated CFD and empirical methods[J]. Applied Ocean Research,2022,126.
展開 研究成果介紹-基于CFD與經驗方法的雙槳雙舵內河船舶操縱運動建模
64箱內河集裝箱船船模-15°回轉實驗仿真值與實驗值的比較
64箱內河集裝箱船船模-20°/-20°Z形實驗仿真值與實驗值的比較
04
總結
在未來的研究中，可以進一步完善本文中的操縱運動模型。在當前模型中，船體尾流對螺旋槳的影響簡化為均勻來流的影響，且斜流的影響是通過經驗方法改變有效舵角來計及的。此外，由于螺旋槳側向力可能導致雙槳雙舵船舶左舷和右舷整流效應的不對稱，因此后續研究中還應考慮操縱運動過程中螺旋槳側向力的影響。由于頻繁的轉舵操作會使船后流場復雜化，因此本文的簡化處理對Z形實驗的影響較回轉實驗更大，后續可考慮船-槳-舵耦合的CFD計算以提高建模精度?？紤]到內河船舶會收到狹窄航道的影響，可以在未來的研究中評估受限水域對螺旋槳-舵水動力性能的影響。
本文來自：留理科研
展開 船舶技術法規發展歷程簡述
改革開放以后，船舶檢驗局將《鋼質海船建造規范》《海船穩性規范》等11部單行本海船法定檢驗規范進行統一修訂，整合為了《海船法定檢驗技術規則（1992）》，自1992年10月1日起施行。
到1999年，以船舶檢驗局的名義發布了《國際航行海船法定檢驗技術規則》《非國際航行海船法定檢驗技術規則》兩部規則。
（二）內河船舶方面
從1958年10月，船舶檢驗局先后完成并公布《長江鋼船建造規范（1962）》等15種規范、規程，到 1965年，常規船舶所需的規范已基本具備。
從 1966年起，長江船舶規范擴展為長江水系船舶規范，共有《長江水系鋼船建造規范（1978）》等6部規范。
改革開放以后，船舶檢驗局開始著手開展全國各大水系的船舶規范研究，內河船舶規范體系不斷完善，陸續發布《內河船舶乘客定額與艙室設備規范（1981）》等16部內河船舶規范，1987年發布《內河船舶規范體系表》指導制修訂工作。
《內河船舶法定檢驗技術規則（1999）》在1999年發布實施，作為內河船舶法定檢驗的綜合文本。
（三）海洋工程方面
從上個世紀80年代開始，船舶檢驗局在海洋工程方面針對移動平臺、固定平臺、潛水系統和潛水器、海底管道、海上浮式裝置、海上單點系泊裝置等方面陸續組織制定了法定檢驗法規。
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<p><span style="color: rgb(25, 25, 25); background-color: rgb(255, 255, 255);">模型根據造船廠圖紙使用Solidworks建模，使用Hypermesh劃分網格；采用shell單元模擬，在船艏部位采用精細化建模，肋板的厚度按照設計圖而定；船身部分為提高計算效率，網格尺寸較大。</span></p>
船舶撞擊下的內河框架碼頭瞬態響應分析
摘要：基于目前內河大水位差框架碼頭結構的設計和計算方法，通過建立三維有限元仿真模型，對框架碼頭結構在船舶撞擊作用下的瞬態響應進行了分析，并與傳統靜力分析相比較。結果表明：結構位移橫向比縱向反應敏感，向江側比向岸側敏感，并且隨著時間推移。峰值逐漸減小。結構整體、局部動力特性和撞擊加栽的共同作用，是造成各構件內力差異的主要因素。為得到比較真實精確的結果，設計人員應當考慮碼頭結構在船舶撞擊下的瞬態動力影響，其研究成果能夠為類似工程設計提供參考作用。
船舶撞擊下的內河框架碼頭瞬態響應分析.pdf
船舶自動靠離泊系統設計與關鍵技術
目前，全球范圍的智能、自主船舶研究與開發處于快速增長的階段，中國、日本、韓國、美國、荷蘭、挪威、意大利、英國、芬蘭、法國、德國、澳大利亞等國家及技術開發商等展開大量研究，目標攻破關鍵技術，奪取標準制定權，搶占智能船舶、自主化船舶市場。
目前我國內河船舶運輸量穩步增長，但內河航運存在船舶老舊、自動化程度低、船員短缺、素質較低等問題，據統計，70%的船舶事故與駕駛人員在靠離泊過程中的不良船藝有關，這些事故不僅會導致巨大的經濟損失，也會造成嚴重的人員傷亡和環境污染?？侩x泊作業過程中，一方面由于低速、淺水、岸壁效應的影響，船舶航行穩定性、操縱響應性變差；另一方面，外界風、流尺度與船舶航行速度處于同一量級，此時船舶水動力表現出強非線性，更易受到外界干擾影響；此外，內河貨船的靠離泊作業需要借助槳、舵、側推器、拖輪等裝置的協助實現船舶的掉頭、轉向、橫移、停船等操作，船舶的操控相對復雜，穩定控制難度大，安全風險高。為解決內河貨船靠泊過程中出現的問題，降低作業風險，亟待開發一種面向內河貨船的新型、安全、高效的靠泊作業技術及方法。
船舶自動靠泊技術應用現狀
近年來，國際海事組織和各大船級社相繼提出了關于自動靠離泊技術的規范和要求，日本、韓國和歐洲相關企業和機構均在開展靠離泊系統的研究和試驗，并取得了大量的研究成果。
2018年，日本國土交通省(MLIT)通過汐路丸(Shioji Maru)號訓練研究船，演示自主航行以及自動靠離泊技術，并計劃在2025年實現項目的實際應用。2022年，日本商船三井使用沿海集裝箱船Mikage進行靠離泊航行測試，使用無人機代替船員，完全實現整個靠泊、系泊過程的自動化，該項目在提高靠離泊過程的安全性、減少船員勞動力需求和降低成本等問題上有顯著成果。
展開 分析 | 船舶制造業者：沉船有設計問題嗎？
（內河客船屬于2類船舶 強制報廢年齡30年）
根據這些資料推斷，這條內河客船，應該是入級中國船級社 屬于內河A級航區船舶，內河A級航區是內河船舶中最高的設計要求。從設計方面來說A級航區的船舶的設計要求：計算波高*計算波長=2.5米*30米，波高范圍1.5米至2.5米。
新聞里報道當時風力達到了12級 ，風速應該已經超過了64公里了，當時長江的航行的條件，有可能已經超出設計范圍了。對于這種級別內河客船的航行，是非常危險的。因為上層建筑的較多，受風面積比貨船大很多，稍有操作不慎，就可能導致船舶的傾覆。報道中所提到的1到2分鐘船舶的傾覆也是極有可能的。
關于有些人說的設計問題，導致船舶重心過高。
個人認為是可能性不大，對于新建造船舶，首制船都會進行船舶傾斜試驗，來確定船舶的重心高度 如果達不到要求 就會降級（比如A級航區降至B級航區）或者修改后再繼續試驗，船級社在船舶穩性是相當重視的，出問題的可能性較低。
我個人判斷 還有另外一種情況 因為是主營旅游的客船，不可能裝潢十幾年都一個樣，過一段時間會翻新室內裝潢。而室內裝潢增加的重量會導致船舶重心高度的升高，導致穩性不佳。大量改裝后的船舶需要再次做傾斜實驗 ，有可能東方之星改裝后沒有進行傾斜實驗。但是只是我的個人推測，具體還要等到調查結果出來 。
關于夜航的問題。
長江2688公里的干線航道，在08年已經實現了全面夜航。 但是夜航中航行條件，肯定比白天要差。比如視線不佳，人的反應不是最佳狀態等。但是對于旅游公司和游客來說，夜航，可以節省人力成本和時間。(這種旅游路線的模式，應該是這樣的：到一個城市,靠碼頭,下船游玩，游玩結束，上船，開航，去下個城市。）
關于調查。
展開 船舶與海洋工程結構極限強度分析
[3]方闖,張文濤,黃震球,陳齊樹.內河船舶極限總強度的試驗研究[J].船舶工程,2012,01:29-32+2.
船舶排放控制區調整 明年起中國沿海將全部限硫
船舶排放控制區調整 明年起中國沿海將全部限硫。7月9日交通部在官網發布公布了《船舶排放控制區調整方案（征求意見稿）》，就降低船舶硫氧化物、氮氧化物、顆粒物、揮發性有機物的排放以及船舶排放控制區范圍做出了相應的規定。
近日，國務院印發《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》，要求加強船舶污染防治，2019年底前，調整擴大船舶排放控制區范圍，覆蓋沿海重點港口。推動內河船舶改造，加強顆粒物排放控制，開展減少氮氧化物排放試點工作。
對此交通部于昨日（7月9日）在官網發布《交通運輸部辦公廳關于征求〈船舶排放控制區調整方案（征求意見稿）〉意見的函》，同時公布了《船舶排放控制區調整方案（征求意見稿）》全文，就降低船舶硫氧化物、氮氧化物、顆粒物、揮發性有機物的排放以及船舶排放控制區范圍做出了相應的規定。
其中從控制區范圍看，沿海排放控制區由此前的珠三角、長三角、環渤海(京津冀)三個排放控制水域擴大到全國沿海12海里，以及海南水域；內河控制區包含沿海地級以上城市的內河通航水域和長江干線通航水域。
從控制區要求看，2019年1月1日起，船舶在沿海控制區內航行及靠岸停泊，均應使用硫含量0.5%m/m以下的船用燃油；2020年1月1日起，船舶在沿?？刂茀^內航行應使用硫含量0.5%m/m以下的船用燃油，靠岸停泊應使用硫含量0.1%m/m以下的船用燃油。海南水域航行及靠岸停泊均應使用硫含量不大于0.1% m/m的船用燃油。
適用對象包括排放控制區內航行、停泊、作業的船舶，其中軍事船舶、漁業船舶以及競技體育船舶除外。
具體排放要求如下：
（一）硫氧化物和顆粒物排放控制要求。
展開 船舶NOx減排升級，航運企業面臨大考
一家航運企業負責人表示，要求中國籍國內航行船舶自今年7月1日起進行型式檢驗的新型船機滿足第一階段排氣限值要求（相當于國際海事組織 Tier Ⅱ控制水平），2020年7月1日起執行第二階段限值要求（略低于國際海事組織 Tier Ⅲ控制水平）太過超前。要知道，即使是位于歐洲的波羅的海和北海這兩個國際海事組織（IMO）排放控制區也是2019年1月1日生效IMO Tier Ⅲ標準，適用于區域內運營的2021年1月1日及以后的新造船舶。而且按照《船舶排放控制區調整方案》（征求意見稿）的說法，氮氧化物減排規定還對運營船具有一定的追溯性：船上最大單臺發動機功率大于500千瓦的中國籍內河和江海直達船舶自2021年7月1日起，應使用符合船機標準第二階段排放要求的發動機；對于船上最大單臺發動機功率小于500千瓦的中國籍內河和江海直達船舶，以及中國籍沿海船舶，不滿足船機標準第二階段排放要求的發動機，自2022年1月1日起使用岸電作為替代措施。該航運企業負責人表示，如果真的按照《船舶排放控制區調整方案》（征求意見稿）的氮氧化物減排指標來進行控制，并具有追溯性，航運企業恐怕將面臨巨大挑戰。“雖然此前我國對內河與沿海船舶出臺過氮氧化物排放方面的規定，但執行并不到位，現在突然大幅提高排放要求，航運企業有些無所適從。目前有哪些比較成熟的減排技術，運營船需要選擇什么應對措施，建造新船時需要預先做什么準備，由此又要增加多少成本，將如何影響船舶運營？這些都需要一一明確和核算。”該負責人表示。
減排方案如何選擇
由于IMO限硫令將于2020年1月1日在全球實施，航運企業正為選擇什么樣的硫氧化物減排措施而糾結。
展開 這家船廠開建國內首艘超50米長全電池推進客船
12月9日上午，我國第一艘超50米長的全電池推進客船在江蘇靖江南洋船舶公司開工建造。
300客位全電動客船總長53.2米，總寬13.4米，采用純綠色、可持續的設計理念，鐵鋰電池總容量高達2.28兆瓦，運用鐵鋰電池+電動吊艙推進，是國內第一艘50米以上的純電動客船，也是目前國內經中國船級社批準建造的首制最大尺度電動客船，將實現零排放、低噪音，打造我國新能源船艇的示范典型。
據了解，300客位全電動客船是一艘按B級航區，五類客船要求設計，滿足輪渡、商務包船、觀光旅游功能的內河船舶。滿足晝夜安全航行要求。該船為單體消波船型，鋼質結構，設兩層甲板，采用全通透設計，艉部布置兩臺吊艙推進器。外觀設計采用仿生白鰭豚造型，與長江旅游特色緊密結合。具備在長江汛期安全航行的能力。該船采用高性能鋰電池作為全船的動力源。船上安裝有重達25噸的大容量鋰電池組，整船電池容量為2280千瓦/時，相當于50臺電動汽車的電池容量。在7節航速下續航力可達120公里。該船采用“白天運營，晚上靠泊充電”的工作模式。充電時間僅需6小時。按照長江大橋到二橋之間往返的經典旅游路線，充滿一次電，可以保證連續8個航次的運營。該船建成后交付武漢輪渡公司運營。
該船由中船重工702所設計、中船重工712所提供新能源動力，七〇二所無錫東方船艇靖江制造基地（南洋船舶）建造。中船重工712所是中國艦船電動力和化學動力的引領者，一直致力于船舶電力推進系統的技術研究和產品開發。中船重工702所在船舶與游艇的應用基礎研發設計國內領先，并具備規模產業能力。
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電動船舶行業深度報告: 船舶電動化發展將迎至蓬勃發展期
從電動船舶鋰電池出貨量看，2021年同比增速達100%，達151.2MWh。目前純電動船舶已近300艘，大型船50余艘。電動船舶在船型、場景方面愈加豐富，包括小型郵輪、客船、渡船、干散貨船等。同時電池容量快速增長。
船舶節能減排政策落地
電動船舶發展正處在快速增長前夕
國家及地方層面的船舶電動化政策支持為基礎，推動示范先行，在適宜場景實現加速替代，同時降低初始投資并開展充換電配套，進一步提升經濟性，將有效提升市場需求、拓寬市場空間。
2019年9月，中共中央國務院印發《交通強國建設綱要》，要求推進船舶、港口污染防治；隨后與推廣新能源船舶相關的政策陸續推出。2022年9月，工信部等發布《關于加快內河船舶綠色智能發展的實施意見》，提到要加快發展電池動力船舶，重點推動純電池動力技術在中短途內河貨船、濱江游船及庫湖區船舶等應用。各省市陸續推出發展綠色船舶的扶持政策，包括對電動船舶、岸電設施等的補貼。
展開 ABB副總裁奧利弗：從節能減排到數字化，渦輪增壓系統大有可為
隨著中國船舶工業的持續發展，該公司將繼續加強與中國主機廠商的合作，針對內河船舶實施新的排放標準、大型郵輪項目等帶來的新需求，提供更多更新的技術和服務。他指出，在未來，內燃機仍將是船舶動力裝置的主流，目前，中國的發動機企業大多采用許可證制造方式，在關鍵技術方面受制于人，這表明技術研發最為重要，是核心競爭力。他相信，中國企業一定能追趕上世界先進企業，在新的時代實現新作為。
目前，國內已推進內河航運船舶“新能源化”，電力驅動新能源船舶有很大前景
常見船舶結構特點
1-支柱；2-走廊；3-圍壁；4-船員艙；5-客艙；6-羅經平臺；7-駕駛甲板；8-扶強材；9-艇甲板；10-上甲板；11-下甲板；12-平臺甲板
內河船結構特點
內河船受航道和吃水的限制，船長較短，船型寬而扁平，吃水淺，因此大多數中小型的內河船舶都采用單一橫骨架式結構。
1-甲板；2-舷頂列板；3-舷側板；4-舭列板；5-船底板；6-中內龍骨；7-平板龍骨；8-旁內龍骨；9-梁肘板；10-甲板縱桁；11-肋骨；12-強肋骨；13-舷側縱桁；14-略；15-橫梁；16-橫艙壁板
本文來自：海合網
