[其他]速差导航技术

说明书

速差导航是根据内河水流的某些规律和特点而行设计的。它以一定距离间（指船舶两侧水压传递器之间的距离）两平行水层相对或绝对流动时所产生的速度差作为导航的直接信号。

按照设计要求，内河船舶的航向在很大程度上可以实现自动化调节。即：船舶在行驶中能够自动的避开礁石、浅滩等障碍物的影响而达到安全导航的目的。

到目前为止，国内外导航技术尽管很多，但真正利用水流本身的规律和特点而得以实现的导航技术至今未见报导。由此可见，速差导航技术不但是一项新技术，而且还是一种新的技术体系。

由于速差导航的信号是速度差，所以对于河床复杂，落差较大的中、上游急流来说，速差导航技术的应用就有着特别的实用价值。

速差导航技术作为内河现有导航技术的补充，它不但能提高船舶行驶的安全性，而且还能扩大内河航道的利用率。

值得指出：速差导航技术只适用于内河航道，而且静水不能实现速差导航。

为了对速差导航技术有一个比较全面的了解，下面将一一给予介绍。

一、实施基础：

速差导航是根据内河水流的某些规律和特点而行设计的，这些规律和特点是：

1.内河水的流动性：众所周知，内河水自始至终是流动的，真正静止不流的水实际上是不存在的。不过流速的大小差别可以很大。流速大的达每秒4米或更多。流速小的几乎接近于零。值得指出：内河水的流速可以因为河流的不同而不同。即使同一河流，流速也会因为时间、位置的不同而不同。这里强调的是，内河水始终是流动而不是静止的。

2.综合向量的下向性：水力学告诉我们，内河水在流动中，其流向是极其复杂的，它不仅有前、后、左、右向的水平流动。同时还有上、下向的垂直流动。尽管如此，其综合向量始终朝向下游。所谓综合向量是指内河任意垂直横切面上（以下简称过水断面）全部质点的水流向量和。

3.流层速度的不均等性：

流体力学指出：液体是有粘滞性的。由于水的粘滞性和固体边界-河床的影响。内河水在流动中，其过水断面上彼此相邻质点的流速并不是完全相同的。这实际上就产生了水层之间的摩阻力。这种摩阻力称液体的内摩阻力。根据牛顿内摩阻定律，内河水在流动中，发生在各水层间的既相互带动又相互阻滞的内摩阻力的大小。不仅与液体的性质有关。同时还与水层间的速度梯度和接触面积有关。所谓速度梯度是两水层间的速度差与两水层间的距离比。其中两水层间的速度差是产生导航信号的基础。

4.边流与轴流：边流是总流的一部分。位于河道的边壁与底壁附近。并由无数基元流束组成。边流的特点是：由绕流产生的旋涡和逆流较多。水流方向不够规则，水平均流速较小。但流线间的夹角较大。流线曲率较大。属于非均匀流的突变流或称急变流的机会较多。轴流同样是总流的一部分，位于边流之间。也即是位于河道比较中心部位，也由无数基元流束组成。轴流的特点是：由绕流产生的旋涡和逆流很少。水流方向比较规则，水平均流速较大，但流线间的夹角较小，流线曲率较小，属于非均匀流的渐变流或称缓变流的机会较多。必须指出：边流与轴流没有绝对界线，而且彼此的范围大小还会随着河床形态的不同、水位的高低、流速的大小而变化。一般说，河床规则，流速较小，轴流范围相对大些，边流范围相对小些;反之，河床复杂，流速较大，则轴流范围相对小些。边流范围相对大些。另外，水位升高。边流，轴流范围均可相应大些;水位降低，边流，轴流范围均可相应小些。由此可见，内河中的轴流和边流，非但范围比例不一，而且深浅宽窄不同。不同的河是如此，即使同一条河的不同区间或同一区间的不同时期亦是如此还必须指出：对于疏通了的航道而言。轴流和边流有着连续性，而且轴流在某一流程中由于障碍物阻流还可出现分支。

5.中心流束：上面介绍了轴流和边流，下面分析轴流中过水断面与水面相交线上（以下简称相交线）各质点的速度大小规律。由于水的粘滞性和固体边界-河床的影响，内河水在流动中其过水断面上各质点的流速并不是完全相同的。相交线上各质点的流速也同样如此。相交线两端由于接近边流层，流速是要小些，而相交线中心部位流速是要大些，其中相交线上流速最大的一点或流速最大而又相同的若干点的中间一点称中心点。倘若把轴流中彼此相邻的中心点连接起来所构成的基元流束称中心流束。中心流束的特点是：位于轴流较中心的部位，流线间的夹角、流线曲率、速度变化最小。中心流束的流速只能大于或者等于其彼邻流束的流速。而不可能小于其彼邻流束的流速。另外，中心流束也可由于障碍物阻流或水位变化而发生位置的改变。

二、应用原理：