岸壁效應的基本情況

船舶偏離航道中心線而靠近航道一側岸壁時，靠近岸壁的一側水流加速，壓力下降，產生使船舶靠近岸邊的附加作用力，即岸吸力，它可能導致船舶觸碰岸壁。同時還產生一個使船首偏離岸壁的力矩，即岸推力矩。岸吸力和岸推力矩通稱為“岸壁效應”，它可能導致船尾碰岸壁，如圖1所示:

圖1

實際上，當船舶航行在寬度受限的航道內航行時，左右弦均受到岸壁的影響，因此岸壁對船舶的運動的影響可以分為兩種情況:一種是船舶航行在航道中心線的情況;另外一種是船舶偏離航道中心線而靠近一側岸壁的情況。

船舶在航道中心線航行時，與無限水域比較，由于水域寬度受限，船體周圍的流加速，壓強降低，阻力增大，船速降低。但是由于左右舷均受到岸壁的作用，兩者幾乎是對稱的，作用力相互抵消，則岸壁影響不至于使船舶發生岸壁效應，如圖2所示。

圖2

當深度和寬度同時受到限制時，將同時發生淺水效應和岸壁效應，這兩種效應疊加，使岸壁效應和淺水效應更加嚴重，這種效應稱為阻塞效應。發生阻塞效應時，由于船舶排開的水流空間受到限制，使相對流速更為增大，則岸壁效應、船體下沉、船舶降速等現象更為劇烈。阻塞效應與船舶橫截面積和航道橫截面積之比有關，該比值越大，阻塞效應愈明顯。

理論及實驗研究成果

在1950年以前，船舶在受限水域中的操縱性研究并沒有受到過多的重視，因此，該領域的成果大都集中在內河船舶航行過程中阻力特性的變化。自此之后，受限水域從內河擴展到了海洋范圍，而受力的影響不毋究范圍也從阻力發展到了干涉力和力矩，其主要的計算方法為理論法和試驗法。

國外學者Hess在做船舶航行至垂直岸壁附近時的受力方面的分析時歸納出了其橫向力計算的理論模型，并對船舶在無規則岸壁的非穩性流體做實驗。結果表明，船首向與岸壁之間的夾角的不同的情況下，船舶受力與船速及離岸距離之間的量化公式。Yeung和Tan一起對基于障礙物格林方程算法計算船舶適航于復雜水域條件下的理論研究，得出較慢速度航行的船舶受周圍岸壁干涉力影響的表達式。Beck將勻速航行于方形截面航道中的船舶的受力問題用逐漸展開匹配的方法來計算，該方法成立的條件是:航道吃水小，易于簡化解決方法;船舶的方形系數較小，船長較長，用源以及渦流強度表示下沉量，尾傾，橫向干涉力以及首搖力矩。Newman則對同類型船體的船舶做出了在平行岸壁間橫移情況下的計算與結論Beck Newman，和Tuck擴展了他的研究在疏浚的航道，兩側都是淺水時的情況。Kaplan與Sankaranarayanan將多艘船舶與岸壁假定為平行的情況下，利用細長體升力模型以及非定常流的Lagally定律分析受力，再利用船體形狀的三重積分的加權得到了最終結果。

六十年代之后，學者對海船在受限水域的操縱性問題有著大量的研究。

1971年，Eda在考慮了岸壁效應的影響情況下，通過對25萬噸的油船船模實驗進行分析，得出了在不同水深吃水比以及航道船寬比的情形下水動力的導數。

P.W.Ch'ng在1993年基于對兩艘MarAd系列的船模以及一艘集裝箱的船模所進行的試驗，闡述了岸壁力以及力矩的計算公式。

2001年，Li等人對一艘雙體船船模，一艘渡船船模以及一艘油船船模進行了大量的試驗，分析了船舶離岸距離，船速，螺旋槳作用力等因素對船舶運動所產生的影響。

2003年Marc Vantorre等學者將三種船模置于不同的前進速度，螺旋槳轉數，水深以及橫距的條件下沿著垂直岸壁平行行駛，根據試驗結果，提出對岸壁力進行計算的新經驗公式。

而Event LATAIRE等學者在2007年基于進行的大量船模試驗，分析了岸壁的不同底部形狀對岸壁效應所產生的影響，進而給出了岸壁能夠影響船舶水動力導數時的船岸之間最大距離公式。

影響岸壁效應的因素

(1)船舶與岸壁之間的距離:一般來說，橫向力和首搖力矩隨著距離的減小而增大，但是距離很小時，首搖力矩可能會減小。

(2)前進速度:橫向力和首搖力矩大致與前進速度的平方成正比。特別是在淺水時，船速的影響更加明顯。

(3)水深與吃水比:當h/d達到某一個臨界值，在1.1一1.25之間時，船舶將發生“岸吸”現象;當h/d小于上述數值范圍時，船舶將發生“岸推”現象，且岸推力矩顯著增加。

(4)螺旋槳的作用:右舷螺旋槳正車時，船尾將發生“岸吸”現象;在h/d較小、螺旋槳轉速為零時，“岸吸”可能會變成“岸推”現象。

(5)岸壁兒何形狀的影響:試驗表明，岸壁的坡度、淹沒率、穿透率等兒何參數對岸壁效應的影響較大。

(6)航道的寬度:試驗表明，.航道的寬度對岸壁效應也有影響，航道越窄岸壁效應越明顯。