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[摘 要]船舶与海洋工程试验水池的类型主要有三种：海洋工程、操作性耐波性、船模拖曳。文本在对某船舶制造企业大量的水池案例进行分析的基础上，归纳了设计实验水池的思路，探究了健全的船舶与海洋工程试验水池的设计策略。
[关键词]船舶与海航 试验水池 工艺设计
中图分类号：U661.7；P75 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）18-0392-01
船舶与海洋工程学属于船舶力学专业的一个重要分支，主要研究试验水池，借助对试验水池的合理设计精准了解流体流动中遇到的各种物理学问题，从而推动流体力学计算技术的不断优化，最终为船舶科技的快速发展提供依据。但是，当前我国的船舶与海洋工程试验水池工艺设计方面还存在一些问题，不利于设计质量的提升，减缓了船舶力学的发展速度。那么，如何优化船舶与海洋工程试验水池的工艺设计效果，是设计人员需要思考的重要问题。
一、轨道与拖车系统
船舶与海洋冲程实验水池的关键是设备是拖车，其拖曳模型只有达标了试验设定的速度，并可完成水动力学的各种性能试验，才能获得试验中需要的相关数据。具体来讲，拖车的组成部分主要有电控系统、照明系统、摄像系统、制动系统、水平导轮机构、行走驱动机构、中央测桥、车架等。拖车轨道涵盖有轨道梁、可调轨座、钢轨。通常选用的方式是双轨，也就是顺着水池长度向池壁两侧的顶部位置铺设钢规，一般选用的材料是优质的工字型钢材，每间隔一段距离就应设置一个可调节的轨座，比如间距可设计成0.5米，该轨座可对轨道的高低与左右方向微量调整。通常情况下，轨道与拖车系统的核心技术指标是：供电方式驱动行走方式、起重能力、轨距、中央测桥升降行程、制动加速度、启动加速度、稳速精度、调速范围、最高车速。
二、消波与造波系统
造波机是船舶与海洋工程试验水池中造波系统的主要设备，具有式样繁多的特点，其中最常见的类型有两种：摇板造波机，比较适合用在水较深的试验水池中；推板造波机，比较适合应用到水较浅的试验水池中。当前，世界上工艺超前的海洋工程水池和操纵性耐波性水池，选用的都是单元较多的蛇形造波机。多单元的造波机是很多个单元相对独立的摇板造波机联结在一起组合而成的，如果多单元造波机都用相同摆幅、相同频率做往复运动，并且每一个单元造波机相互间的相位差都是0时，整体式摇板造波机和单元较多的造波机所具有的作用就几乎相同，它们所制造的波都是长峰波。如果每一个单元造波机相互之间的相位差完全相等且不等于0时，那么在水面上形成的波就是和造波机板面有波向角的一些斜波。为了有效而及时地将波浪拍击海岸过程中产生的反射作用消除掉，就需要在造波机的相对一面的池壁上专门设置一台或数台消波装置，比如消能网、升降式消波器、池端消波滩等，从而确保造波机制造的波浪可较好地符合试验标准。消波与造波系统的技术设计指标主要有：波谱、浪向、周期、波长、有义波高、最大波高等。
三、造流系统
设计出的船舶与海洋工程试验水池应具有对各种海流进行模拟的功能。当前，世界上较为先进的船舶与海洋工程试验水池在工艺设计上采用的都是池外循环类型的造流系统，把回流、旋窝等扰乱消除在水池外，以确保试验领域中的各种流场的湍流强度与均匀度等特点都可较好地符合模型试验的具体标准。通常情况下，水流受到水池外面的水泵强力驱动之后，通过进水廊道与管路进入水池中，然后通过水池对面相应的水廊道再次返回到指定的管路内，从而构成一个较为完整的循环路径。另一方面，在水深方向上，把海洋深水试验池中的各宗造流系统恰当划分成多个独立的层次，对各个层次中水泵的水流速度进行合理调节，从而实现在试验水池中科学模拟各种剖面的垂直方向流速的目的。造流系统工艺设计的主要指标是：造流分层数、整体平均速度、底层流速、表层流速等。
四、造風系统
船舶与海洋工程试验水池中设计的造风系统一般主要由计算机管理系统与采集系统、风速仪、轴流风机组、交流电机、变频仪等。当前，大部分船舶与海洋工程试验水池在工艺设计方面采用的都是局部造风模式，这一造风系统主要是由数个轴流式风机有序地排列在一起组成的，以确保稳定的造风区域可把试验范围都完全地覆盖住。一般来讲，船舶与海洋工程试验水池中的造风系统都能够移动的，只有这样才能便捷地制造各个方向的风速，才能更全面地了解船舶在海面上遇到各种风向后的不同表现，才能为更有效而周密地设计防风方案提供可靠依据。船舶与海洋工程试验水池工艺设计的主要指标是：风谱、受风高度与范围、最大风速等。
五、调节水深系统
在大量调查与日常工作中，我们不难发现，船舶与海洋工程中各种结构物的最佳工作水深具有大小不一的特点，并且跨度范围非常大。针对这种情况，在设计试验水池的时候，设计人员应结合实际的船舶与海洋工程结构物的实际特点有针对性地设计模拟试验的各种标准，从而更全面地对各种深度海水条件下的船舶行驶情况进行试验。当前，世界上一些操纵性耐波性水池与船舶与大部分的海洋工程水池都可借助可升降的大面积假底对水的深度进行恰当的调整。通常情况下，船舶的大面积假底都是由混凝土、玻璃钢或钢材制造而成的箱型结构体连接在一起构成的，其在水中产生的浮力比自身重量略微大一些。上下调节船舶假底的方式，是在假底的最下端位置安装一定数量的钢缆，借助在水池边安装的一定数量的卷扬机设备来对钢缆的长度进行有效的调节，从而使得船舶的假底可实现上下移动，最终实现对水深有效调节的目的。调节水深系统的工艺设计指标主要是：承载能力、升降行程、布置位置、假底面积。
总之，借助建造试验水池的方式深入研究海洋水动力学，是促进船舶与海洋工程研究的有效途径，也是创新与发展船型技术的主要方式，更是提高船舶运输方式市场竞争力的核心方法。因此，船舶与海洋工程试验水池设计人员，应全面分析船舶在海洋上行驶的各种情形及可能遇到的各种环境与条件，从而更加全面、系统与合理地设计试验水池的工艺，最终推动船舶运输行业的快速、健康、安全发展。
参考文献
[1] 夏运强，夏风京，王海峰.船舶海洋工程物理模型试验中的系泊线模拟技术[J].船舶工程，2015，S1：270-272+321.
[2] 高国瑜，徐永春，林海蓓.海洋工程深水试验池造流系统工程设计[J].给水排水，2015，12：56-58.
[3] 曹洪建.海洋工程粘性数值波浪水池开发及应用[D].上海交通大学，2014.
[关键词]船舶与海航 试验水池 工艺设计
中图分类号：U661.7；P75 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）18-0392-01
船舶与海洋工程学属于船舶力学专业的一个重要分支，主要研究试验水池，借助对试验水池的合理设计精准了解流体流动中遇到的各种物理学问题，从而推动流体力学计算技术的不断优化，最终为船舶科技的快速发展提供依据。但是，当前我国的船舶与海洋工程试验水池工艺设计方面还存在一些问题，不利于设计质量的提升，减缓了船舶力学的发展速度。那么，如何优化船舶与海洋工程试验水池的工艺设计效果，是设计人员需要思考的重要问题。
一、轨道与拖车系统
船舶与海洋冲程实验水池的关键是设备是拖车，其拖曳模型只有达标了试验设定的速度，并可完成水动力学的各种性能试验，才能获得试验中需要的相关数据。具体来讲，拖车的组成部分主要有电控系统、照明系统、摄像系统、制动系统、水平导轮机构、行走驱动机构、中央测桥、车架等。拖车轨道涵盖有轨道梁、可调轨座、钢轨。通常选用的方式是双轨，也就是顺着水池长度向池壁两侧的顶部位置铺设钢规，一般选用的材料是优质的工字型钢材，每间隔一段距离就应设置一个可调节的轨座，比如间距可设计成0.5米，该轨座可对轨道的高低与左右方向微量调整。通常情况下，轨道与拖车系统的核心技术指标是：供电方式驱动行走方式、起重能力、轨距、中央测桥升降行程、制动加速度、启动加速度、稳速精度、调速范围、最高车速。
二、消波与造波系统
造波机是船舶与海洋工程试验水池中造波系统的主要设备，具有式样繁多的特点，其中最常见的类型有两种：摇板造波机，比较适合用在水较深的试验水池中；推板造波机，比较适合应用到水较浅的试验水池中。当前，世界上工艺超前的海洋工程水池和操纵性耐波性水池，选用的都是单元较多的蛇形造波机。多单元的造波机是很多个单元相对独立的摇板造波机联结在一起组合而成的，如果多单元造波机都用相同摆幅、相同频率做往复运动，并且每一个单元造波机相互间的相位差都是0时，整体式摇板造波机和单元较多的造波机所具有的作用就几乎相同，它们所制造的波都是长峰波。如果每一个单元造波机相互之间的相位差完全相等且不等于0时，那么在水面上形成的波就是和造波机板面有波向角的一些斜波。为了有效而及时地将波浪拍击海岸过程中产生的反射作用消除掉，就需要在造波机的相对一面的池壁上专门设置一台或数台消波装置，比如消能网、升降式消波器、池端消波滩等，从而确保造波机制造的波浪可较好地符合试验标准。消波与造波系统的技术设计指标主要有：波谱、浪向、周期、波长、有义波高、最大波高等。
三、造流系统
设计出的船舶与海洋工程试验水池应具有对各种海流进行模拟的功能。当前，世界上较为先进的船舶与海洋工程试验水池在工艺设计上采用的都是池外循环类型的造流系统，把回流、旋窝等扰乱消除在水池外，以确保试验领域中的各种流场的湍流强度与均匀度等特点都可较好地符合模型试验的具体标准。通常情况下，水流受到水池外面的水泵强力驱动之后，通过进水廊道与管路进入水池中，然后通过水池对面相应的水廊道再次返回到指定的管路内，从而构成一个较为完整的循环路径。另一方面，在水深方向上，把海洋深水试验池中的各宗造流系统恰当划分成多个独立的层次，对各个层次中水泵的水流速度进行合理调节，从而实现在试验水池中科学模拟各种剖面的垂直方向流速的目的。造流系统工艺设计的主要指标是：造流分层数、整体平均速度、底层流速、表层流速等。
四、造風系统
船舶与海洋工程试验水池中设计的造风系统一般主要由计算机管理系统与采集系统、风速仪、轴流风机组、交流电机、变频仪等。当前，大部分船舶与海洋工程试验水池在工艺设计方面采用的都是局部造风模式，这一造风系统主要是由数个轴流式风机有序地排列在一起组成的，以确保稳定的造风区域可把试验范围都完全地覆盖住。一般来讲，船舶与海洋工程试验水池中的造风系统都能够移动的，只有这样才能便捷地制造各个方向的风速，才能更全面地了解船舶在海面上遇到各种风向后的不同表现，才能为更有效而周密地设计防风方案提供可靠依据。船舶与海洋工程试验水池工艺设计的主要指标是：风谱、受风高度与范围、最大风速等。
五、调节水深系统
在大量调查与日常工作中，我们不难发现，船舶与海洋工程中各种结构物的最佳工作水深具有大小不一的特点，并且跨度范围非常大。针对这种情况，在设计试验水池的时候，设计人员应结合实际的船舶与海洋工程结构物的实际特点有针对性地设计模拟试验的各种标准，从而更全面地对各种深度海水条件下的船舶行驶情况进行试验。当前，世界上一些操纵性耐波性水池与船舶与大部分的海洋工程水池都可借助可升降的大面积假底对水的深度进行恰当的调整。通常情况下，船舶的大面积假底都是由混凝土、玻璃钢或钢材制造而成的箱型结构体连接在一起构成的，其在水中产生的浮力比自身重量略微大一些。上下调节船舶假底的方式，是在假底的最下端位置安装一定数量的钢缆，借助在水池边安装的一定数量的卷扬机设备来对钢缆的长度进行有效的调节，从而使得船舶的假底可实现上下移动，最终实现对水深有效调节的目的。调节水深系统的工艺设计指标主要是：承载能力、升降行程、布置位置、假底面积。
总之，借助建造试验水池的方式深入研究海洋水动力学，是促进船舶与海洋工程研究的有效途径，也是创新与发展船型技术的主要方式，更是提高船舶运输方式市场竞争力的核心方法。因此，船舶与海洋工程试验水池设计人员，应全面分析船舶在海洋上行驶的各种情形及可能遇到的各种环境与条件，从而更加全面、系统与合理地设计试验水池的工艺，最终推动船舶运输行业的快速、健康、安全发展。
参考文献
[1] 夏运强，夏风京，王海峰.船舶海洋工程物理模型试验中的系泊线模拟技术[J].船舶工程，2015，S1：270-272+321.
[2] 高国瑜，徐永春，林海蓓.海洋工程深水试验池造流系统工程设计[J].给水排水，2015，12：56-58.
[3] 曹洪建.海洋工程粘性数值波浪水池开发及应用[D].上海交通大学，2014.