不同系缆方式下的系泊条件分析

基于25万吨级矿石码头船舶系泊条件物理模型试验成果,分析了波、流共同作用下设计船型在不同系缆方式下,包括3种缆绳数量、2种系缆点布置时的船舶运动量、系缆力和撞击力的船舶系泊条件,比较各系缆方式的优劣,对设计方案的系缆方式提出了建议。     

LNG船舶系泊试验对比分析研究

以目前国内设计可接卸26.6万m~3LNG船舶中泊位最短的某液化天然气(LNG)码头工程为例,针对码头长度仅370 m时,26.6万m~3LNG船在不同风浪流组合作用下的船舶运动量、系缆力和撞击力进行了研究,以达到LNG船舶安全系泊的要求。主要通过不规则波及规则波作用、物理模型和数学模型、船艏艉对调试验对比等进行了多手段研究,研究结果表明:不规则波作用船舶运动量、系缆力和撞击力普遍大于规则波;物理模型试验中,45°斜浪的作用对船舶运动量、系缆力和撞击力的影响最大,30°斜浪次之;船舶艏艉对调停靠时船舶运动量与未对调前的运动量、系缆力和撞击力相差不大,艏、艉缆受力位置分布有所改变。     

波浪作用下大型开敞式码头系泊船舶系缆力研究

采用理论结合物理模型试验分析,研究大型开敞式码头系泊船舶在波浪作用下的系泊船舶系缆力问题。通过研究系泊船舶系缆力随波高、周期、波浪入射角度以及船舶特性等要素的变化规律,提出船舶系缆力经验公式,最后通过物理模型试验数据分析,确定出系数,给出完整的系泊船舶系缆力经验公式。     

大型开敞式原油码头船舶作业和系泊安全条件试验研究

为保障某大型开敞式原油码头船舶作业和系泊安全,采用整体物理模型,试验测量了不同风浪流组合作用下,系泊船舶的运动量、系缆力和撞击力,并分别以运动量和系缆力为衡量标准,分析得到不同风流条件下45万t和10万t油船作业和系泊的允许波高及周期。结果表明:油船纵、横移运动量最大允许值取2 m较为合适;我国现行规范对10万t油船允许作业波高及周期的规定时合适的,而单横浪作用下,45万t油船的允许作业波高则可提高至2.0 m,对应平均波周期为8 s。     

大型液化天然气码头的系缆力分析

大型专业化液化天然气码头系泊作业安全问题，特别是液化天然气船在风、浪、流作用下的系缆力分析，越来越受到、码头建设和管理方的关注。结合某工程实例，应用国际上著名的系缆力分析软件OPTIMOOR，计算船舶风荷载、水流力及波浪引发的船舶运动量，对风、浪、流综合作用下船舶的系缆力进行分析，并对比不同泊位长度对系缆力的影响。     

复杂水动力条件下大型开敞式码头轴线的确定

对20万吨级以上、动力要素十分复杂的海域，码头轴线的确定需要考虑船舶对码头结构的作用、码头可作业天数及作业效率、航道引水靠泊作业等多种要素。以大连矿石专用码头工程为背景，通过物理模型试验，系统测量了波浪、潮流、风等动力要素耦合作用下的船舶对码头结构、系缆设施及护舷的作用；给出了波浪和潮流不同夹角时船舶系靠泊状态下的运动量及缆绳拉力的变化规律。通过对水文资料及水动力试验结果的综合分析，考虑航道引水靠泊作业之要素，优化确定出码头轴线方位，该结果可为同类码头工程设计提供参考。     

外海固定式泊位船舶系缆力评估方法论述

鉴于船舶系泊安全问题在港口码头设计中具有十分重要的意义,文章总结了国内外部分学者对外海固定式泊位大型船舶系泊安全问题的研究成果,综合论述了在外海波浪单独作用,波浪和水流共同作用,风和水流共同作用以及风、浪、流综合作用的自然条件下,各大型船舶系缆力的理论分析、模型试验、数值模拟评估方法。为大型外海固定式码头结构优化设计,船舶系缆设施整体布局,船舶系泊安全问题等方面提供有意义的参考。     

横浪作用下拖轮动态系泊及撞击力研究

目前,横浪作用下船舶动态系泊分析及撞击力的研究全部集中于大型码头,但对于拖轮目前尚无相关研究。结合东南亚某集装箱码头附属拖轮码头工程,进行拖轮在横浪作用下拖轮系泊稳定分析及撞击力研究。采用动态系泊分析软件aNyMOOR TERMSIM计算横浪作用下动态系泊稳定性,得到正常使用和极端工况下船舶撞击力、系缆力及船舶运动量,将撞击能量与中国《港口工程荷载规范》的计算结果进行对比,并对比分析国内外规范对小型船舶系泊条件及船舶运动量的规定,结合本工程给出适用于拖轮的波浪及运动量推荐标准。结果表明,对于拖轮这种小型船舶,在横浪作用下,采用动态系泊分析软件计算船舶撞击能量大于规范计算结果,约为其2.3倍;在极端情况下,传统DA形及V形护舷可能已无法满足码头结构需求,须采用鼓形或锥形护舷才能满足经济合理的码头结构;另外推荐拖轮正常运营、极端工况允许运动量控制标准分别为纵移不大于1.5 m和横移不大于1.0 m、纵移不大于2.0 m和横移不大于1.5 m,推荐横浪波高控制标准为正常系泊不大于0.4 m、极端系泊不大于1.4 m。     

船舶系泊动力分析数值模拟计算研究

利用动力分析方法的数学模型SHIP-MOORINGS对船舶系泊过程中的运动、波浪载荷及橡胶护舷的碰撞力进行了数值模拟计算。试验中,系泊船舶运动量、系缆力和撞击力随着波高的增大而增大,随着波浪周期的增大一般也增大,其变化关系还与船舶本身的自摇周期有关。当45°斜浪和90°横浪作用时,横移<1.0 m(PIANC,1995)的要求最容易超标,为该浪向作用下船舶作业标准的主要控制指标;当0°顺浪作用时,升沉<1.0 m的要求最容易超标,为顺浪作用下船舶作业标准的主要控制指标。在45°斜向浪作用时,沿船长方向布置的护舷所受碰撞力分布不均衡,艏、艉处的碰撞力较大,而在90°横浪和0°顺浪作用时,作业和系泊条件略好,因此控制浪向为艏来45°斜浪作用。其中,10 000DWT的船型由于吨位相对较小,风浪流作用下,运动量较大,其中横摇、横移表现最为明显。对于各泊位所选择的护舷型号,计算表明,系缆力控制工况下,护舷所受到的最大撞击力均小于其设计反力,护舷型号选择合理。     

多工况联合作用下大型集装箱船码头系泊试验研究

高速发展的经济形势对水路运输的要求越来越高,船舶在码头舾装作业的时间变长,经常受到大风浪,甚至台风的袭击,保持船舶和码头的安全,是本领域关心的重点问题之一。本文针对大型集装箱码头停靠问题,详述码头试验过程,以波浪的周期及波幅为变量,优化系泊系统布置方案,进行多工况联合作用大型集装箱船码头系泊相关试验研究,探究停靠船舶的运动特性、系泊缆顶端张力变化规律,为大型船舶系泊系统的设计提供参考。     

董家口港40万吨级矿船套泊作业关键要素确定

为进一步提升青岛港董家口港区矿石码头泊位通过能力、提高卸船作业效率,在当前董家口港区矿石泊位使用率居高不下以及无新增码头投建的背景下,考虑2艘40万吨级矿船在吃水受限港池进行套泊作业的高风险系数,基于船舶操纵模拟试验,仿真40万吨级矿船在不同风、浪、流工况组合条件下进行套泊作业试验,并根据试验结果确定40万吨级矿船套泊作业的关键要素。结果表明,在确定的套泊作业关键要素条件下,董家口港区可安全进行40万吨级矿船套泊作业。     

码头双船系泊模型试验研究

通过对一艘17.5万吨散货船和一艘11万吨油轮并排系泊的模型试验,得到其在吹岸风和吹开风状态下,缆绳和防护垫的受力随风浪流及风向角变化的一般规律,对码头双船系泊有重要参考意义.     

系泊船舶动力学特性的计算机仿真研究

以三阶操纵运动方程为基础，引入定常的风力、潮流作用力和二阶波浪力，建立了系泊系统三自由度的运动微分方程。在此数学模型的基础上．建立了系泊系统的多自由度的计算机仿真模型。在潮流作用、潮流和风作用以及风浪流联合作用等三种情形下，对系泊船舶的动力学响应分别进行了仿真研究。研究表明，系泊系统的动力学行为具有强烈的非线性特征。对于单点系泊船舶而言，在定常的风浪流作用下．顶风顶浪顶流状态并不一定是最为危险的工况。     

系泊系统的时域仿真及其非线性动力学特性分析

应用时域仿真的方法研究了系泊系统的非线性动力学特性。以三阶操纵运动方程为基础,引入定常的风力、潮流作用力和二阶波浪力,建立了系泊系统三自由度的运动微分方程。在此数学模型的基础上,建立了系泊系统的多自由度的计算机仿真模型。在风浪流联合作用的情形下,对一艘单点系泊油轮的动力学行为进行了仿真研究。以潮流速度和系缆程度为分岔控制参数,在参数平面上给出了局部分岔集。研究表明,系泊系统的动力学行为具有强烈的非线性特征。在仿真过程中观察到了吸引子的共存和Hopf分岔。局部分岔集将参数平面分为3个系统动力学行为本质不同的区域。极值系泊力水平与系泊系统的动力学行为有着密切的关系。对于单点系泊船舶而言,顶风顶浪顶流的状态并不一定是最为危险的工况。局部分岔集的确定为系泊系统参数的选择提供了决策依据。     

LR2型油船系泊与拖带设计研究

以某LR2型油船实船系泊、拖带设备选型及技术方案确定过程为依据,结合设计过程中针对该船特殊甲板结构区域系泊设备布置及为完全满足新规范要求改进舾装设备所采取的优化措施,对此类油船实船设计如何更好地满足近年来新生效的系泊、拖带相关规范和规则要求进行研究。对LR2型油船系泊、拖带设计相关的重点内容、关键技术及为获得最优设计方案所采取的技术措施进行解析和归纳。所得成果能为以后此类油船的系泊、拖带设计提供参考。     

InTouch软件在船舶压载监控系统中的应用

以某4万吨油船为母型船,介绍了在InTouch组态软件平台上开发船舶压载水系统的监控界面,详细介绍了监控界面总体架构、界面的设计方法和步骤,对开发船舶模拟训练软件有一定参考价值。     

浙江LNG接收站船舶系泊试验研究

通过船舶系泊物理模型试验,分别对浙江LNG接收站项目码头设计方案中的两种船型26.6万m3和21.7万m3进行了研究,试验中对系泊状态下不同船型的运动量、系缆力、撞击力和撞击能量等进行了分析。同时针对设计船型26.6万m3,在设计方案的基础上调整了泊位长度,分别对比了440m、420m和400m3种泊位系泊条件,指出短泊位有利于减小运动量和均化各缆力,并进行了系缆墩位置调整的优化试验,有效降低了最大缆力,改善了倒缆受力过大的情况。     

开敞式码头泊位长度试验研究*

关于开敞式碟形码头的泊位长度,我国港口设计规范与英国规范和OCIMF指南中的规定值差别较大,我国规范规定的泊位长度较长。针对这一问题,通过水池物理模型实验,研究了开敞式蝶形码头的泊位长度对系泊船舶的系缆力和运动量的影响。实验水文条件考虑波浪、潮流、风要素,实验船型为30万吨级典型油轮,采用3种泊位长度布置方案。实验结果表明,缩短码头泊位长度,并均化缆长分布,能使缆力分布趋于均匀,并减小与横向约束相关的船舶运动量。     

油轮在渤海油田某区块环境力作用下系泊力分析

针对油轮在渤海油田某区块两种系泊方案，从力学角度、技术可行性、成本等几个方面进行比较分析计算，并对系泊方案给出了计算模型，特别是通过系泊力试验以及程序分析，最终“桩锚＋浮筒”这一方案以其相对简单的安装工艺、较低的成本以及应用于渤海油田该区块较好的安全性而被采纳。     

Validation of a dynamic mooring model coupled with a RANS solver

Standard design procedures and simulation tools for marine structures are aimed primarily for use by the offshore oil and gas. Mooring system restoring forces acting on floating offshore structures are obtained from a quasi-static mooring model alone or from a coupled analysis based on potential flow solvers that do not always consider nonlinear mooring-induced restoring forces, fluid structure interactions, and associated hydrodynamic damping effects. This paper presents the validation of a dynamic mooring system analysis technique that couples the dynamic mooring model with a Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations solver. We coupled a dynamic mooring model with a RANS equations solver, and analyzed a moored floating buoy in calm water, regular and irregular waves and validated our motion and mooring force predictions against experimental measurements. The mooring system consisted of three catenary chains. The analyzed response comprised decaying oscillating buoy motions, linear and quadratic damping characteristics, and tensile forces in mooring lines. The generally favorable comparison of predicted buoy motions and mooring forces to experimental data confirmed the reliability of our implemented coupling technique to predict system response. Additional comparative results from a potential flow solver demonstrated the benefits of the coupled dynamic mooring model with RANS equations. The successful validated tool of coupling the dynamic mooring model with the RANS solver is available as open source, and it shows the potential of the coupled methodology to be used for analyzing the moored offshore structures.