长江干线航道从云南水富至长江口,是长江经济带综合交通走廊的重要依托,是国家综合运输体系长江运输大通道的核心,也是全国内河水运发展与建设的重点。众所周知,长江干线船型呈现大型化、标准化的发展态势,而长江中游航道的“中梗阻”问题日益突显,长江人工水道的建设方案正在抓紧规划中。待建的长江人工水道处在湖北枝城至簰洲湾区域内,水道全长约230km,为倾斜式岸壁的限制航道,万吨级船舶航行其中,其操纵安全显得尤为重要。当前围绕限制水域船舶操纵安全的研究成果,主要是从船舶适应既定航道条件出发,极少考虑船舶与航道的互适性。为此,本文立足于万吨级船舶与待建长江人工水道的相互协调性,采用模型试验与仿真模拟相结合的研究方法,针对长江人工水道特性和万吨级船型特征,开展长江人工水道万吨级船舶操纵安全研究,最终提出长江人工水道船舶操纵安全技术要求建议,为船舶及航道设计部门提供技术支撑。本文首先阐述研究目的与意义和国内外研究现状,为后续研究奠定基础;其次,在对长江人工水道万吨级船舶操纵安全影响因素分析的基础上,确定船舶操纵安全的主要影响参量;其后选用MMG模型建立了万吨级船舶操纵运动数学模型,并通过典型船模试验加以验证;此外构建了万吨级船舶模糊自适应PID控制模型,通过仿真试验验证船舶航向及航迹控制模型的有效性;随后,开展长江人工水道万吨级船舶操纵仿真研究,分析长江人工水道顺直段船舶离岸距离、船舶航速以及航道边坡比等参数对船岸碰撞距离的影响,并利用船舶航向控制模型实现对岸壁效应的抑制;同时分析长江人工水道弯曲段弯曲半径、弯道中心角、船舶航速以及航道边坡比等参数对船舶航迹带宽度的影响;最后,集成上述研究成果,回归出最小船岸碰撞距离以及弯曲航道加宽值经验公式,并综合考虑船舶综合性能、航道工程建设等多方因素,提出长江人工水道万吨级船舶操纵安全技术要求建议。