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摘要：海洋工程试验水池目的在于模拟海洋环境，其中涉及到的水动力学是船舶力学重要组成部分。通过设计试验水池对流体流动基本物理学问题更好地掌握，为我国船舶科学发展提供参考依据。本文则从船舶与海洋工程试验水池工艺设计原则、水池类型、试验工艺布置、工艺系统分析等方面进行分析，望给予船舶工作人员提供参考。
关键词：船舶；海洋工程；试验水池；工艺设计
众所周知，我国有十分丰富的海洋油气资源，虽然资源面积广阔，但目前只能在200m水深的近海区域开采海洋油气资源。通过调查研究得知，和西方发达国家相比，我国海洋工程技术研究方面仍然较为薄弱，尤其在海洋开采基础设施方面还不具备大型模型和大深度的现代化试验装备设施。因此需要设计试验水池，以此更好地掌握流动流体基本物理学问题，为我国船舶科技发展提供有力的参考依据。
1船舶与海洋工程试验水池工艺设计原则
船舶与海洋工程试验水池工艺设计应遵守以下几条原则；①科学合理划分工艺布局及功能区域，同时留有适度拓展空间。②满足模型试验工艺要求，遵守国家和行业制定的设计规范，遵守适用性、先进性、经济性的高度统一原则，要求整体设施达到国内外预期先进水平。
③选择科学合理、性能稳定、技术成熟以及质量可靠工艺设备。④保证试验设备运作、科研生产、人员进出、货物运输等各项活动高效有序推进。⑤设计过程中应考虑对能源、用地、用水等资源资源，注重环境保护。
2试验水池类型
2.1船模摇曳水池
该水池是各种军用、民用船舶模型耐波性和快速性的试验设施，可开展流线、敞水、阻力、伴流场等相关试验内容并对实船航行性能进行预报，还能进行水下航行、水面地效应飞行试验以及大型船模快速航行摇曳试验等，可以说是船舶与海洋工程领域最重要的设施之一。由于此类水池主要针对船模快速性进行实验，那么对水池推车速度就有较高要求。其中水池整体呈狭长条形，由船坞、圆弧形消波滩、拖车、造波机等组成，还应对调试区域实施模拟案装等。
2.2海洋工程水池
海洋平台模拟水动力实验的主要设施即海洋工程水池，事实上将海洋平台定位在某特定水深海域开展生产作用，浮式平台在风、流、浪等联合作用下产生6个自由度运动。相对完善的海洋工程水池需要具备能模拟复杂海洋环境能力，尤其能抵抗恶劣天气下的海洋生存条件。海洋工程水池是目前功能作为齐全、技术复杂且造价相对昂贵的水池。
3试验工艺布置
3.1实验室组成
实验室组成包括模型制作区域、实验区域、模型安装调试区域、公用动力区域、办公控制区域、辅助区域等各个部分。其中模型制作区域包括打磨间、喷漆间、模型加工间等。试验区域包括船坞、造波机、轨道、拖车、水池等。模型安装调试区域包括调节惯量、模型称重、试验前调试、安装仪器以临时存储部分模型。公用动力区域包括空压站、水泵房、变电所等。
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控制办公区域包括办公室、数据采集及控制等。辅助区域包括仪器间、维修间、工具间等。
3.2实验室尺度
以轴线计算实验室面积，明确标注轴线内面积。首先长度确定；根据模型安装调试区域大小和船舶主要设备数量和类型对实验室长度进行初步确定。其次跨度确定；按照具体工艺布置需求和工艺设备外形尺寸并参考车间设计经验，一般大中型车间跨度范围在27m左右，中小型车间跨度尽可能运用3的倍数。第三柱柜选取；一般柱距运用6m、9m以及12m等，由于和设计结构有关，需要设计人员和建筑人员进行充分讨论后再行确定。
4工艺系统分析
4.1造波及消波系统
造波机是试验水池造波系统的核心，常见摇板式造波机和推板式造波机两种类型，前者适用于深水池，后者则适用于浅水池。当前国际海洋工程水池均运用多单元蛇形造波机，因为这种机器由很多独立单元的摇板式造波机组合而成，以相同摆幅和相同的频率重复运动，所造的波也称为长峰波。如果各个单元造波机之间的相位差不为0，那么水面造出的波与单独造波机构成波向角的斜波。
4.2造流系统
试验水池中附带的造流系统应对各种海流进行模拟，当前国际船舶与海洋工程先进的海洋工程水池运用池外循环造流系统，在水池外就直接消除回流和旋涡等扰动因素，以此保证试验区内的流畅均匀度能有效满足模型试验要求。
4.3拖车及轨道系统
试验水池的关键设备为拖车，其摇曳模型达到试验要求速度并能顺利完成水动力性能试验，最终获得试验所需数据。拖车由驱动行走机构、中央侧桥、车架、制动系统、水平导轮机构、电控系统、照明系统等。而拖车轨道则包括可调控轨座、钢轨和轨道梁组成，通常运用双轨形式，即根据水池长度方向两侧壁顶铺设钢轨，同时运用工字型优质钢并间隔如0.5m左右距离，可微量调整轨道高低和左右方向。其中涵盖技术指标为调速范围、最高车速、制动加速度、启动加速度、行走驱动方式、起重能力、供电方式等。
5结语
总之，船舶与海洋工程试验水池工艺设计是一项精细且复杂的系统化工程，其中涉及到的船舶与海洋工程设计还是工艺设计均有较强的科研探索性。需要船舶工程工作人员在充分理解工艺原理的基础上科学合理地应用工程设备、工程材料、工程技术等，由此才能设计出相对完善的试验水池，在此过程中需要船舶设计单位、科研单位、施工单位三方协同努力，相互磨合提高，进一步推动我国船舶与海洋工程快速稳定发展。
参考文献
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论文作者:丁维真,龚建兵,栗迪
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/9/29
标签：水池论文; 海洋工程论文; 船舶论文; 区域论文; 工艺论文; 模型论文; 拖车论文; 《基层建设》2017年第15期论文;