摘 要

随着经济的发展，对内河交通运输的要求越来越高。内河运输作为一种传统的交通运输方式，对我国航运业的持续发展有着至关重要的作用。近年来，随着内河船舶大型化发展，船舶在航道中航行的安全问题愈加突出，要保证使船舶安全通过弯曲航道，需要保持一定的安全速度。目前，对于船舶过弯曲航道的安全航速往往通过驾驶员经验判断，建立数学模型对其量化分析对于科学指导船舶安全通过弯曲航道具有较为重要的现实意义。

为建立船舶安全过弯安全航速模型，科学合理地分析在风、流影响下船舶过弯所需航道宽度与船舶尺度之间的关系十分有必要。本文共五章，第一章介绍了研究的背景、目的及意义和国内外研究现状，同时也介绍了本文的主要内容、研究目标、研究方法和技术路线。第二章是通过分析船舶航迹带宽度的影响因素，包括风致漂移量、流致漂移量、偏航角引起的航迹带宽度的增加量，得出风、流影响下的船舶航迹带宽度模型。第三章是在航迹带宽度模型的基础上，建立无风无流、有风无流、无风有流、有风有流情况下船舶过弯曲航道安全航速的数学模型。第四章是在不同风、流情况下，选取代表船型对顶推船队过弯曲航道的安全航速进行计算和分析。第五章是全文的结论及展望，并指出了本文的研究成果以及不足。

本文以内河航运的代表船型——顶推船队为研究对象，研究了内河船舶过弯曲航道的安全航速，结合内河航道的风流特点以及相关规范和标准，建立风、流影响下船舶过弯所需航道宽度与船舶尺度之间的关系，采用数学模型的方法，建立航道尺度和船舶尺度的航速模型，推导出船舶过弯曲航道的安全航速。

关键词：弯曲航道；安全航速；数学模型；航迹带宽度

Abstract

With the development of economy, the demand of inland transportation is more and more high. As a traditional mode of transportation, inland waterway transportation is vital for our sustainable development. In recent years, with the development of large inland waterway, ship security problems in the channel is more prominent, we need maintain a certain safety speed to ensure the safety of the ship passing the curved channel. At present, t the safe speed of the ship passing the curved channel often is judged by the driver's experience judgment, establishing the mathematical model to quantify the analysis for scientific guidance to the safety of the ship passing the curved channel has more important practical significance.

In order to establish the ship speed model that the ship passes safely the curved channel passage safely, scientific and reasonable analysis of the relationship between the channel scale and ship scale under the influence of wind and flow is very necessary. This paper consists of five chapters. The first chapter introduces the research background, purpose, significance and research status at home and abroad. At the same time, it also introduces the main content of this paper, the research objectives, research methods and processes. The second chapter analyses the influence factors of ship track width, including the wind-induced drift, flow-induced drift, increasing track width of the ship caused by the yaw angle, obtain the ship track width model under the influence of wind and flow. The third chapter establishes speed model based on track width model, when is no wind and no flow, no wind and flow, wind and no flow, wind and flow.

The fourth chapter is selection of representative form of push train and the calculation and analysis of the safe speed of the push train passing the curved channel under different wind and flow situation. The fifth chapter is the conclusion and outlook of the full text, and points out the research results and deficiencies of this paper.

The paper studies t based on the push train, which combines wind and flow characters of inland channel and relevant norms and standards, establishes the relationship that the ship passing the curved channel between the channel scale and ship scale under the influence of different wind and flow, uses the method of mathematical model to establish the speed model of the channel scale and the ship scale to calculate the safe speed of the ship passing the curved channel.

Key Words：Curved channel，Safe speed，Mathematical model, track width

目 录

摘 要 i

Abstract ii

目 录 iii

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 研究的目标、基本内容 3

1.3.1 研究目标 3

1.3.2 研究内容 3

1.4 研究方法及技术路线 3

1.4.1 研究方法 3

1.4.2 技术路线 4

第2章 船舶航迹带宽度影响因素分析 5

2.1 理想状态下的船舶航迹带宽度 5

2.2 船舶过弯曲航道时的风致漂移量 6

2.3 船舶过弯曲航道时的流致漂移量 8

2.4 偏航角引起的航迹带宽度的增加量 10

2.5 受风、流影响时船舶过弯曲航道的航迹带宽度 10

第3章 弯曲航道安全航速建模 11

3.1 无风无流情况下的航速模型 11

3.2 有风无流情况下的航速模型 12

3.3 无风有流情况下的航速模型 15

3.4 有风有流情况下的航速模型 17

第4章 顶推船队过弯安全航速计算及分析 21

第5章 结论与展望 24

5.1 结论 24

5.2 展望 24

参考文献 25

致 谢 27

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 研究背景

关于安全航速，1972年的《国际海上避碰规则》^[1]的第6条规定：每一船在任何时候都应以安全航速行驶，以便能采取适当而有效的避碰行动，并能在适合当时环境和情况的距离以内把船停住。该规则是从避碰的角度出发给出安全航速的定义，但实际上“安全航速”内涵不应该仅限于避碰,而应该是在具体环境下保证船舶安全行驶的船舶速度，本文研究中所提到的船舶过弯曲航道安全航速是指船舶在过弯曲航道时，保证船舶安全行驶的最大值，即极限航速。

我国是经济全球化舞台的重要角色之一，通过水路运输、航空运输、铁路运输、公路运输的方式与各国进行着贸易往来。在多种运输方式中，水路运输扮演着重要的角色，发挥着举足轻重的作用。在经济快速发展的大环境下，内河运输日渐繁荣。近年来，经济的发展促使船舶大型化，使得大型船舶在航道安全航行问题愈加突出，特别是在弯曲航道中航行的船舶，由于弯道环流的影响，往往较顺直航段困难。内河航道，则大多数是天然航道^[2]，其航道形态复杂多样，且弯道居多，要保证船舶安全通过弯曲航道，需要保持一定的安全速度。