0 引 言對于在淺海、內(nèi)河和港口等淺水區(qū)域航行的船舶而言,淺水效應是普遍存在的現(xiàn)象。以往的船舶因尺度較小、航速相對較低,淺水效應一般沒有給其安全航行和操縱性帶來特別大的影響,因此淺水效應沒有引起普遍關注。 近幾十年來,隨著經(jīng)濟全球化的迅猛發(fā)展,國際貨運需求量不斷增加,船舶逐漸朝大型化和快速化方向發(fā)展。在此情況下,船舶在港口等淺水區(qū)域遭受的淺水效應越來越顯著,不僅影響其安全航行和操縱性,而且對其功率和經(jīng)濟性有重要影響。由此,淺水效應得到港口、航道相關方和船東等越來越多的重視。 美國核管會(NRC)2018年9月17日宣布批準為印第安角2號和3號機組換發(fā)運行許可證,允許這兩臺機組延壽20年,即可分別運行至2024年4月30日和2025年4月30日。 1 淺水效應對于存在淺水效應問題的航道,通常根據(jù)航道的特點將其分為2類:對于僅水深受限制的航道,稱其為淺水航道,如淺海區(qū)域和湖面寬廣的湖泊等;對于水深和寬度都受限制的航道,稱其為限制航道,如內(nèi)河和運河航道等。 由于航道尺寸的限制,船舶在淺水航道或限制航道中航行時會出現(xiàn)下沉及縱傾變化、阻力增加和操縱性變差等現(xiàn)象。本文主要對下沉及縱傾變化和阻力增加這2種淺水效應進行分析。 1.1 下沉和縱傾變化當船舶在深水中航行時,船體周圍的水流呈三維空間的流動;當船舶在淺水航道或限制航道中航行時,由于航道受限,船體周圍的水流因受到擠壓而加速流動,由伯努利方程可知,船體周圍的流體壓力會隨之減小,從而導致船舶下沉。 此外,由于艏、艉的形狀不同,艏、艉壓力場的分布和變化情況也不同,從而導致船舶在下沉的同時發(fā)生縱傾變化。船舶的縱傾發(fā)生變化通常與船舶的初始縱傾和方形系數(shù)CB有關。BARRASS[1]根據(jù)船模試驗和實船觀測結(jié)果得出以下結(jié)論。 1) 對于初始縱傾為0的船舶:當CB > 0.7時,艏傾;當CB < 0.7時,艉傾;當CB = 0.7時,無縱傾變化。 2) 對于初始縱傾不為0的船舶:當初始狀態(tài)為艉傾時,艉傾加?。划敵跏紶顟B(tài)為艏傾時,艏傾加劇。 最好玩的就是iPad了。令人走火入魔的游戲,大快人心的漫畫,搞笑的視頻段子,都是我的最愛。還等什么?上手就玩“吃雞”。不過我很有自覺性,只有老媽看不到,才能想玩多久就玩多久。再好吃的雞,也有吃撐的時候,這會兒我已頭暈目眩,站不起身。 這種以CB = 0.7為分界描述船舶縱傾問題所得結(jié)論在工程上是不恰當?shù)?,但可為定性描述縱傾的變化情況提供參考??傮w來說,根據(jù)伯努利方程,當水流速度增大時,船體周圍水流的壓力會相應地減小。因此,可根據(jù)該原理認為浮心位置在船中前時船舶可能發(fā)生艏傾,浮心位置在船中后時船舶可能發(fā)生艉傾,這與BARRASS[1]的結(jié)論是一致的。 1.2 阻力增加船舶在淺水航道或限制航道中航行時會出現(xiàn)下沉和縱傾變化的現(xiàn)象,同時船體興波作用會增大,導致船舶受到的阻力比在深水中大。隨著淺水效應的加劇,這種現(xiàn)象通常會更加明顯。 1) 黏性阻力。船舶在淺水航道或限制航道中航行時,由于船體周圍水流的速度增加,同時船舶下沉導致其濕表面積增大,使得船舶受到的摩擦阻力比在深水中航行時受到的摩擦阻力大。此外,由于船體周圍的水流與船體的相對運動速度增大導致壓力減小較快,船體表面形成較大的壓力梯度,因此黏壓阻力也有所增大。 2) 興波阻力。通過船模試驗和實船觀測發(fā)現(xiàn):在淺水區(qū)域航行的船舶遭受的阻力先隨著航速的增加而急劇增大,然后從某個特定的航速點開始隨著淺水效應的加?。ê剿倮^續(xù)增加或吃水繼續(xù)下降)而從阻力峰值降下來。該現(xiàn)象與波浪理論對淺水效應的分析中描述的現(xiàn)象基本一致,主要是由興波阻力變化引起的。 影響興波阻力的主要參數(shù)是水深弗勞德數(shù)FrH。根據(jù)波浪理論,通常依據(jù)FrH船速劃分為3個區(qū)段[2],即:亞臨界速度區(qū),FrH < 1.0;臨界速度區(qū),FrH =1.0附近;超臨界速度區(qū),FrH > 1.0。 當船舶在亞臨界速度區(qū)的淺水中航行時,其興波阻力隨著淺水效應急劇增大;當船舶開始進入超臨界速度區(qū)時,其興波阻力反常地出現(xiàn)減小的情況。 為了促進水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)的健康發(fā)展,生產(chǎn)出更多綠色無污染的產(chǎn)品,在實際工作中,養(yǎng)殖戶要在自動化養(yǎng)殖的基礎上,融入環(huán)保理念,減少藥物的應用。此外,還可以研發(fā)和使用綠色環(huán)保型藥物,減少水產(chǎn)養(yǎng)殖中水體污染問題的發(fā)生,保證水體質(zhì)量。目前,我國已經(jīng)在綠色環(huán)保型藥物的研究上取得了一定的成績,這將會進一步推動水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)健康發(fā)展[2]。 對于淺水效應而言,遇到的實際情況通常是在亞臨界速度區(qū)航行的問題。因此,這里主要分析亞臨界速度區(qū)內(nèi)的淺水效應問題。 2 淺水效應發(fā)生的條件由上述分析可知,船舶在進入淺水航道或限制航道時可能會遭受淺水效應。船模試驗和實船觀測結(jié)果表明:對于淺水航道,影響淺水效應的因素主要是水深和航速;對于限制航道,影響淺水效應的因素除了水深和航速以外,還有航道寬度。 2.1 水深水深是影響淺水效應的主要因素之一,通常用水深吃水比H/T來衡量不同尺度船舶的淺水效應。國際航運協(xié)會(The World Association for Waterborne Transport Infrastructure, PIANC)[3]以H/T為參數(shù)對淺水效應進行劃分,其中:深水,H/T > 3.0;中深水,1.5 < H/T < 3.0;淺水,1.2 < H/T < 1.5;超淺水,H/T < 1.2。 此外,PIANC描述了船舶在不同情況下遭受的淺水效應程度:在中深水情況下,淺水效應開始顯現(xiàn);在淺水情況下,淺水效應變得非常明顯;在超淺水情況下,由于船底的水流幾乎全部被阻滯,導致淺水效應成為船舶操縱的主要影響因素。 春季播種時應保證土層的溫度在二十度左右,如果設置了地膜或者小拱棚可以提前播種,播種后應保證覆土為四厘米以上。夏季播種通常選擇六月桑葚成熟之后,可以一邊采摘一邊播種。夏季播種時可以省去種子的儲藏和處理過程,但因為苗木的生長期較短,所以要加強管理。 應指出,上述劃分方式存在一定的局限性,但作為一種初步劃分和定量衡量水深對淺水效應影響的方法,還是有一定的參考意義的。 2.2 航速航速是影響淺水效應的另一個主要因素。對于同一艘船,即使水深相同,在不同航速下受到的淺水效應也是不同的。淺水效應可能在高航速下很大,而在低航速下很小或沒有。對于不同船型而言,由于設計航速不同,導致其受到的淺水效應不同。由此可知,簡單地采用H/T來衡量所有船型的淺水效應是不太合理的。 BARRASS[1]根據(jù)船模試驗和實船觀測結(jié)果,引入水深影響系數(shù)FD來描述各類型船舶進入淺水區(qū)域的時間,有 2016年我國快遞行業(yè)十件大事,快遞業(yè)務量突破300億件;從國家到地方陸續(xù)出臺政策支持和鼓勵快遞業(yè)發(fā)展;五家快遞企業(yè)主板上市;大型快遞企業(yè)開始向綜合物流轉(zhuǎn)型;多家快遞企業(yè)相繼布局國際快遞市場;電子運單普及率超過60%;快遞業(yè)進入自動化裝備普及元年“;即時快遞”發(fā)展迅猛“;微商”快件呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢;北京有條件解禁快遞電動三輪車呈現(xiàn)示范效應。 ![]() 式(1)中:T為船舶吃水,m;k為與船型有關的恒定值。 不同船型對應不同的水深影響系數(shù),其中:對于超大型油船,FD =5.68T;對于雜貨船,FD =7.07T;對于客船,FD =8.25T;對于客滾船,FD =9.20T;對于利安得級巡洋艦,FD =12.04T。當船舶航行至水深小于對應于該船型的FD的水域時,已進入淺水區(qū)域,需開始考慮航速對淺水效應的影響。 上述結(jié)論很好地體現(xiàn)了航速對淺水效應的影響。由于不同船型的航速有所不同,其水深影響系數(shù)也不相同,因此在考慮淺水效應時除了需考慮水深的影響以外,還需考慮航速的影響。 2.3 航道寬度對于在航道寬度受限的限制航道中航行的船舶,除了考慮水深和航速對淺水效應的影響以外,還需考慮航道寬度對淺水效應的影響。BARRASS[1]引入寬度影響系數(shù)FB來描述各類型船舶進入寬度受限區(qū)域的時間,有 ![]() 式(2)和式(3)中:b為船寬,m;CB為方形系數(shù);k為與船型有關的恒定值。 不同船型對應不同的寬度影響系數(shù),其中:對于超大型油船,FB = 8.32b;對于雜貨船,FB = 9.50b;對于沿海拖船,FB = 12.69b;對于利安德級巡洋艦,FB = 13.75b。當船舶航行至航道寬度小于對應于該船型的FB的水域時,已進入寬度受限區(qū)域,需開始考慮航道寬度對淺水效應的影響。 由上述結(jié)論可知,不同船型的寬度影響系數(shù)是不同的,這是不同船舶的航速不同導致的,再次表明航速對淺水效應有重要影響。 西麗的命運可分為兩個階段。第一階段的西麗膽小、懦弱、逆來順受,命運悲慘。第二階段的西麗,在莎格的幫助下,奮起反抗,首先取得經(jīng)濟上的獨立,隨之性格變得勇敢、堅毅和樂觀,命運發(fā)生顛覆性變化,過上了幸福的生活。 2.4 淺水效應發(fā)生的條件劃分和衡量淺水效應的方法有很多,根據(jù)船模試驗和實船觀測結(jié)果得到的統(tǒng)計分析結(jié)果,一般可采用H/T、FrH和B/b等3個無因次參數(shù)來判斷淺水效應是否發(fā)生。當船舶遭受以下3種情況[1,3-4]之一時,就需開始考慮淺水效應是否已發(fā)生。式(4)~式(6)中:H為航道水深,m;B為航道寬度,m;T為船舶吃水,m;b為船寬,m;CB為方形系數(shù);υ為船舶航速,m/s;g為重力加速度,m/s2。 ![]() ![]() 3 淺水效應對航行安全的影響雖然淺水效應是一直存在的,但因以往船舶的尺度相對較小,淺水效應不是很顯著,對船舶的影響不是很大,并沒有引起廣泛重視。然而,近些年隨著船舶尺度的不斷增大和航速的不斷提高,船舶在進入港口和航道時遭受的淺水效應越來越顯著,對船舶安全航行的影響越來越大。這種影響導致海損事故(尤其是觸底事故)不斷發(fā)生。 3.1 觸底導致案例分析[5]1992年8月7日,載有1824名乘客和1003名船員的英國籍郵船“伊麗莎白女王2號”在航行至美國的卡蒂杭克島附近海域時發(fā)生觸礁事故。此次觸礁的主要原因是礁石的存在導致當?shù)睾S虻乃畋群D上標記的水深淺很多。事故調(diào)查結(jié)果顯示,若當時采取適當?shù)拇胧?,該船完全可避免觸礁事故的發(fā)生。 在發(fā)生觸礁事故之前,該船吃水約9.8m,礁石在水面以下約10.5m,考慮到當時有一定的漲潮現(xiàn)象,正常情況下該船應該能安全駛過該礁石。但是,為保證船舶準時到達下一港口,該船將航速提高到約25kn。由于該船沒有提供與不同淺水效應情況下引起的下沉有關的文件,船長估計該船可能會遭受約0.5m的下沉,而實際情況是船長嚴重低估了淺水效應的影響。調(diào)查結(jié)果顯示,該船在25kn航速下航行時可能增加了1.5m以上的下沉量(包括縱傾的影響),正是這部分被嚴重低估的淺水效應導致了此次觸礁事故的發(fā)生。 類似“伊麗莎白女王2號”的觸底事故還有很多。港口當局、船東等對此高度重視,出臺了許多法規(guī)。例如,美國聯(lián)邦法規(guī)第33條 (CFR33)[6]規(guī)定,對于未在整個貨油艙長度范圍內(nèi)設置雙層底的油船,船東或操船方應提供相應的船底凈空隙(Under-Keel Clearance, UKC)指南。對于確保船舶安全航行和安全進出港而言,UKC是一個非常重要的概念。 3.2 船底凈空隙UKCUKC是指通航時船底與水底之間的凈空隙。由于該值不僅影響船舶的通航安全,而且影響港口航道的正常運營和經(jīng)濟性,因此逐漸得到船東、操船方和港口等相關方的重視。船舶在淺水區(qū)域航行和進出港口時需遵循相關組織機構(gòu)或港口當局的有關規(guī)定,以保證船舶安全航行和進出港。對于UKC的大小,不同組織機構(gòu)有不同的建議或規(guī)定。ICORELS(International Commission for the Reception of Large Ships)[7]提供的船舶在不同海域的UKC建議值dUKC如下。 建立健全管理機制。制定并完善了《醫(yī)院停電應急預案》等一系列應急預案;同時,推進作業(yè)流程管理。醫(yī)院利用PDCA循環(huán)法逐步完善作業(yè)流程管理,對每一項后勤管理、作業(yè)均逐步形成標準化操作程序?!白鳂I(yè)流程和制度管理,有利于固化作業(yè)行為,預防風險發(fā)生?!?/p> 1) 開敞水域:暴露于強烈和長順浪或艉斜浪,且航速可能比較高的區(qū)域,dUKC/T≈0.2。 2) 等候水域:暴露于強烈和長涌浪的區(qū)域,dUKC/T≈0.15。 3) 航道:暴露于強烈和長涌浪的區(qū)域,dUKC/T≈0.15。 4) 航道:較少暴露于涌浪的區(qū)域,dUKC/T≈0.10。 5) 操縱和停泊水域:暴露于涌浪的區(qū)域,dUKC/T ≈0.10~0.15。 6) 操縱和停泊水域:遮蔽區(qū)域,dUKC/T ≈0.07。 2.1 黑老虎林下植被主要病蟲害種類及危害情況 對衡陽和懷化地區(qū)2個示范園區(qū)內(nèi)苗齡1年和苗齡3年黑老虎林下植被主要病蟲害展開全面調(diào)查,經(jīng)過初步鑒定和統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)蟲害18種(表1、2)病害4種(表3、4),其中食葉害蟲9種,吸汁類害蟲7種,蛀干性害蟲1種,地下害蟲1種;病害均為侵染性病害。食葉害蟲以鱗翅目居多,主要以幼蟲取食葉片危害,危害嚴重的主要為斜紋夜蛾,危害盛發(fā)期在8月中下旬;吸汁類害蟲除朱砂葉螨外,其他均屬半翅目害蟲,朱砂葉螨屬蛛形綱葉螨科,是吸汁類害蟲中危害地老虎較為嚴重的一種害蟲,主要以成若蟲在葉背面取食危害,使葉片褪綠變白,影響光合作用。病害以葉枯病危害最為嚴重,其次為龍紋病。 值得注意的是,在考慮UKC時,除了要考慮靜態(tài)影響因素以外,還需考慮動態(tài)影響因素,如回航和風壓引起的橫傾、船舶六自由度運動等,以及淺水效應引起的下沉和縱傾。 PIANC[8]將UKC的各靜態(tài)影響因素和動態(tài)影響因素劃分為水面影響因素、船舶影響因素和水底影響因素等3類(見圖1)。 圖1 航道水深影響因素 由圖2可知,“伊麗莎白女王2號”觸礁事故是水底影響因素(未標記的高于水底的礁石)與船舶影響因素(被嚴重低估的淺水效應引起的下沉)共同作用導致的。 船舶在進出港時,通常需結(jié)合不同的潮汐窗口期,考慮允許的最大下沉,選擇合適的航速安全進出港。 4 下沉的經(jīng)驗公式估算法對于船舶淺水效應引起的下沉,相關研究人員已結(jié)合船模試驗和實船觀測進行很多研究,有很多經(jīng)驗公式方法可供借鑒,其中比較受認可的是BARRASS方法[1]。BARRASS根據(jù)船模試驗和實船觀測情況對淺水效應引起的下沉進行深入研究,該方法的適用范圍為:方形系數(shù)CB = 0.5~0.9;水深吃水比H/T =1.1~1.4。 該方法基本上覆蓋了常用的船型,同時H/T覆蓋了比較典型的淺水效應區(qū)間,因此具有實用意義。為保證使用的靈活性,BARRASS給出以下2種計算方法。 程麗華還透露,今后還將結(jié)合深化個人所得稅改革,以及城鎮(zhèn)居民基本消費支出水平的變化情況,對于基本減除費用標準進行動態(tài)調(diào)整。 4.1 計算方法11) 對于在淺水航道和限制航道中航行的船舶,其下沉量的估算式為 ![]() 式(7)和式(8)中:H為航道水深,m;B為航道寬度,m;T為船舶吃水,m;b為船寬,m;CB為方形系數(shù);υ為船舶航速,m/s。 2) 對于在限制航道中航行的船舶,B為航道寬度;對于在淺水航道中航行的船舶,沒有實際的航道寬度,此時采用寬度影響系數(shù)來確定B的值,用于計算船舶下沉量。 ![]() 4.2 計算方法21) 對于在限制航道中航行的船舶,其下沉量的估算式為 ![]() 式(10)適用于b× T/B × H 在0.1~0.265的情況。 2) 對于在淺水航道中航行的船舶,其下沉量的估算式為 ![]() 由式(10)和式(11)可知,在該計算方法中,通??烧J為船舶在限制航道中的下沉量約是在淺水航道中的下沉量的2倍。 BARRASS法采用非常少的參數(shù)即可初步估算出淺水效應引起的船舶下沉量。尤其是計算方法2,只需知道方形系數(shù)和航速即可進行初步預估,對于快速估算淺水效應而言是非常方便的。 5 阻力的經(jīng)驗公式估算法對于淺水效應情況下的阻力估算,通常采用的方法為:根據(jù)經(jīng)驗公式估算深水情況下的阻力;在此基礎上,對深水情況下的阻力進行淺水效應修正。 深水阻力計算可采用被廣泛應用且適用于多種船型的Holtrop & Mennen法[9-10]。 淺水效應修正有很多經(jīng)驗公式方法,通常采用速度修正或阻力修正的方法。這里主要介紹比較常用的Schlichting 法[4]和 Lackenby 法[11]。 5.1 Schlichting法圖2 Schlichting法的計算流程 Schlichting法是根據(jù)1艘重型驅(qū)逐艦和2艘輕型驅(qū)逐艦的系列船模試驗數(shù)據(jù)總結(jié)出來的方法,用來研究船舶在北海和波羅的海等限制區(qū)域航行時遭到的淺水效應問題。 在進行淺水效應阻力修正時,Schlichting法給出以下2個基本假定。 放空氣回收技術在未來的天然氣開發(fā)中具有良好的應用前景,“十三五”期間庫車山前新區(qū)預計完鉆新井92口,按照新井開展延長測試1個月算,“十三五”期間可回收天然氣約10.89×108m3,創(chuàng)純利潤約9.2億元。 1) 興波阻力保持不變。船舶航行于淺水區(qū)域時,由波浪理論可知,相同波長的船行波的傳播速度會下降,Schlichting法假定此時興波阻力保持不變。在實際計算時,常用剩余阻力代替興波阻力。 根據(jù)插值結(jié)果,利用ArcGIS的區(qū)域統(tǒng)計功能將礦區(qū)1985年和2015年的最小值、最大值、均值、Ca/Cb和Cm/Cb及1985—2015年的增量進行統(tǒng)計,結(jié)果見表1。各指標數(shù)值都有較大幅度的增加。 2) 航速下降由船行波速度降低和存在回流速度2部分造成。淺水區(qū)域航速下降由2部分造成,即:根據(jù)波浪理論得到的船行波在淺水區(qū)域航行時速度的下降Δc;由于航道截面受限引起的回流速度Δwb,該值可根據(jù)船模試驗得到。 根據(jù)這些假定,在應用Schlichting法估算淺水阻力時主要采用作圖法(見圖2),具體計算流程為: 1) 在已知水深的總阻力曲線和摩擦阻力曲線上分別截取深水船速υ∞對應的摩擦阻力wr∞和剩余阻力wwe; 2) 在船行波速度降低修正圖(見圖 3)中根據(jù)已知的水深 f和船速 υ∞得到的水深弗勞德數(shù) 3) 在摩擦阻力曲線上截取wif對應的摩擦阻力wrf,并向上量取步驟1)中得到的剩余阻力wwe; 2.金融風險日益加大。我國金融市場的風險隨著金融行業(yè)對外業(yè)務的發(fā)展,開放度不斷加大,利率的市場化也在逐步推進,從而導致風險不斷加劇。各種金融工具,如股票、外匯等,以及各種金融資產(chǎn),如存款、貸款、債券等都面臨著巨大的風險。房產(chǎn)市場的風險也日益凸現(xiàn),很多家庭由于飛速發(fā)展的消費信貸特別是住房信貸使家庭負債不斷攀升。因此,通過理財專家的專業(yè)咨詢服務和理財規(guī)劃,將各類金融資產(chǎn)風險控制在最低限度,積極做好金融資產(chǎn)風險的應對和管理,對每一家庭來說都是越來越有必要的。 布萊德先生說:“誰都可以住進來,只要你提出申請。我們的工作人員會到申請者的家中去看望他們,和他的家人談話,以最后確定他是否可以來,什么時候來。因為這里是不做任何治療的,只接受如何面對死亡的訓練。如果病人還有救治的希望,就不會接收他們來這里?!?/p> 4) 在回流速度修正圖(見圖4)中根據(jù)已知的船舶水下橫剖面積Am和航道水深f得到的航道截面比 5) 將步驟3)中得到的總阻力wf平移至航速fυ處,即可得到該航速下的總阻力。 采用上述方法即可得到各航速下的阻力,從而得到淺水總阻力曲線。 ![]() 圖3 船行波速度降低修正圖 ![]() 圖4 回流速度修正圖 應指出,Schlichting法的假定雖然存在很多爭議,但能對船模試驗結(jié)果進行很好的分析和回歸,進而提出一套簡單有效的淺水阻力修正方法。 5.2 Lackenby法Lackenby法是在Schlichting法的基礎上作進一步分析,根據(jù)Schlichting法在船模試驗中得到的數(shù)據(jù)修改理論方法,得到一個適于在淺水情況下對速度進行修正的公式,即 ![]() 式(12)中:Am為船舶水下橫剖面面積,m2;H為航道水深,m;g為重力加速度,m/s2;υ為船舶在深水區(qū)域的航速,m/s;Δυ為船舶在淺水區(qū)域的航速下降值,m/s。 此外,在進行試航航速修正時,國際拖曳水池會議(International Towing Tank Conference, ITTC)也推薦采用Lackenby法。 6 結(jié) 語本文通過給出淺水效應的定義,提出淺水效應發(fā)生的條件,提供一套快速估算淺水效應的經(jīng)驗公式方法,實現(xiàn)對淺水效應的快速預估。當前在設計船舶時一般會在艏部和艉部各設置一臺測深儀探測水深,船長可結(jié)合儀器的數(shù)據(jù)和淺水效應估算結(jié)果采取應對措施。船長通過培訓獲得有關淺水效應的知識是十分有益的,只要對淺水效應足夠重視,就能避免很多觸底事故發(fā)生,從而保證船舶在淺水區(qū)域安全航行。 【參考文獻】 [1]BARRASS C B. 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