Teorie silového působení proudící vody na plavidla s využitím metod fyzikálního a matematického modelování

Abstract

Práce se zabývá teorií silového namáhání plavidel vlivem proudící vody v plavebních komorách při přímém plnění plavebních komor středních spádů. Na dvou fyzikálních modelech byly analyzovány a optimalizovány různé varianty přímého plnění plavebních komor s ohledem na konstrukční a bezpečnostní meze silového namáhání. Pomocí výsledů z fyzikálních modelů byly verifikovány 1D a 3D matematické modely a byla analyzována a kriticky zhodnocena jejich vhodnost pro kvantifikaci různých typů silového namáhání plavidel. 3D matematické modelování bylo využito k optimalizaci tlumení kinetické energie pod segmentovými vraty a minimalizaci podélné síly působící na plavidla. 1D matematického modelování bylo využito k rozboru vlivu jednotlivých parametrů plavebních komor, plavidel a provozních režimů na silové namáhání plavidel pomocí parametrické studie. 1D a fyzikální modelování dále sloužilo k teoretickému rozboru průběhu silového namáhání plavidel při přímém plnění plavebních komor.

This work deals with the theory of forces of vessels due to flow water in locks during direct filling of locks of medium heads. Two physical models were used to analyse and optimize the variants of direct filling of the locks with respect to the design and safety limits of the hawser force criteria. The 1D and 3D models were verified using results on physical models. The suitability of the mathematical models for quantifying different types of hawser force was analysed and evaluated. The 3D models were used to optimise the energy dissipation under the upper radial gates and minimise the hawser forces. The parametric study made it possible to quantify the influence and sensitivity of individual parameters of the lock chamber, and the ship, on the resulting longitudinal forces to be quantified using the 1D model. The 1D and physical models were also used to theoretically analyse the hawser force effects on the vessels during direct filling of the locks.