船舶操控及锚泊过程的运动数学建模研究

船舶结构的锚泊过程大多采用经验公式进行计算,计算过程较为复杂,且其计算精度往往较差。为提高船舶锚泊力计算精度,本文根据多体系统动力学对船舶锚泊过程进行动力学建模,研究锚泊链张力对船舶运动稳定性的影响,获得锚泊预张力与张力峰值之间的规律。计算结果表明,锚泊系统预张力越大,则船舶的摇晃幅值越小,船舶的平稳性也越好。船舶锚泊过程中,锚泊预张力越大,则对应的锚泊力峰值也越大,对锚泊链的强度要求也越高。     

船舶冰区锚泊的受力分析

在冰情严重的年份,海冰对锚泊船舶的威胁不可小视,但对其危害的研究主要集中在经验方法。本文引用海冰对海上结构物的静冰力公式,综合流、风对船舶的影响,计算冰区锚泊船舶所受的外力。在外力的作用下,假设在任何情况下锚均能发挥其最大的抓力,计算船舶的最小出链长度,判断船舶锚泊是否安全,为船舶驾驶员提供量化的决策依据。     

浅水中OSV锚泊定位分析研究

本文采用数值计算方法对浅水中海洋平台支持船(OSV)的锚泊定位性能开展研究.首先,基于三维频域势流理论,对一艘OSV不同水深的水动力性能开展分析,计算了水动力系数、运动幅值响应算子、一阶波浪力和二阶波浪力.由于浅水中非线性效应显著,本文采用中场公式计算了该OSV全二阶波浪力传递函数(Full Quadratic Transfer Function,简称全QTF).然后,本文对不同水深下锚泊系统的水平刚度开展了分析,计算了不同水深下锚泊系统的水平刚度,研究了水深对锚泊系统水平刚度的影响.最后,采用准动态方法对不同水深下的OSV和锚泊系统开展时域分析,研究了水深对船体运动性能和锚索张力的影响.     

基于AQWA的渔船排列形式对运动和系泊力响应的影响分析

渔船作为海洋渔业的重要经济载体,渔船安全一直备受关注,但极端天气下港内锚泊渔船倾覆、断缆的情况时有发生。利用水动力分析软件AQWA,分别建立的单船、双船并排与三船并排首尾锚泊模型,计算不规则波作用下首尾锚泊渔船的时域运动响应与系缆力,分析不同波高和周期条件下船舶排列形式对横摇角度和系缆力的影响。计算结果表明,双船或三船并排锚泊能有效抑制横浪作用下船舶的横摇角度;三船并排锚泊时,中间船的横摇角度会大于两侧船只;并排锚泊时,系泊力随波浪周期的增大而增大;出于渔船安全考虑,渔港内波高与波周期均较大的区域,宜采用多船并排锚泊形式。     

不同锚泊方式悬浮隧道在随机波作用下的动力响应试验

为研究不同锚泊方式悬浮隧道在随机波作用下的动力响应，设计对应的节段模型试验，分析考虑随机波作用的3种锚泊方式悬浮隧道的动力特性。根据相似准则，考虑波流水槽的尺寸，设计几何比尺为1∶150的物理模型试验。将数值模拟结果与试验结果相对比，验证试验结果的准确性和可靠性。开展不同工况下的模型试验，分析随机波作用下3种典型锚泊方式悬浮隧道管体结构的横荡、垂荡和横摇运动响应，以及锚索的受力情况。研究结果表明：锚泊方式1的抑振能力最差，锚索缆力最大，安全性最差；锚泊方式2在垂荡方向上具有较好的抑振能力，锚索缆力比锚泊方式1小；锚泊方式3在横荡、纵荡、横摇运动响应和锚索缆力方面的表现均较佳，安全性更好。该研究可供悬浮隧道工程及其他类似工程的锚泊设计提供参考。     

船舶锚泊系统分析

通过数值模拟,以某一散货船为例,研究风、浪、流载荷共同作用对该船舶锚泊系统产生的影响,在有限元软件ANSYS-AQWA中建立了该船舶及其锚泊系统的有限元模型,并对其进行分析。主要对3种典型工况下的船舶锚泊系统进行数值模拟,并对锚链张力进行校核,对运动响应进行分析,完成数值计算结果分析。研究结果表明:锚泊系统的运动响应分析及锚链张力校核在船舶建造和安全性能评估的过程中发挥重大的作用;数值模拟分析可以为选取适宜的锚泊系统提供依据和保障,有效减少经济损失。     

单点系泊船舶在风浪流联合作用下的平衡位置和受力计算

研究了风浪流联合作用下单点系泊船舶的平衡位置和受力问题。以Newman公式计算波浪漂移力为基础,提出了不同方向的风、浪、流联合作用时,单点系泊船所受到的横向力、纵向力和回转力矩的计算方法。并计算了风浪同向时,不同风流夹角组合对应的船舶平衡位置的确定方法。为系泊装置的选择提供了理论计算依据。最后通过算例验证了本方法的合理性和实用性。     

导管架下水系统驳船锚链力的动态计算

在导管架下水系统中,锚泊系统由单链组成,导管架和驳船的运动十分复杂,利用定步长积分法在时域内做数学模型的数值解时,不能通过给定偏移量来计算锚链的回复力.锚链和系统一样处于动力响应运动中,所以也不能根据系统的平衡位置点计算锚泊外力.分析了导管架下水系统中驳船锚链的受力特点,探讨了一种新的计算方法,动态迭代计算导管架下水系统的锚链力.编制了通用的计算程序,对一种典型的导管架下水系统进行了计算,结果表明,所算得的力与乐美龙法和经验公式的结果相吻合.     

风致船舶走锚关系研究

本文根据代表船舶在锚泊状态下不同吃水、不同风舷角情况计算船舶锚链受力情况,与船舶锚系留力和主机推力的大小比对,分析船舶在某种吃水状态下风致走锚的最低风力。根据实际船舶走锚风力大小的案例,验证计算方法的可靠性。提供一种简便的方法,对计算船舶在锚泊情况下防台走锚的可能性有一定的借鉴意义。     

锚泊船走锚后的稳定漂移速度计算

随着港口交通流密度的增加,船舶在锚地的数量也逐年呈递增趋势,而锚泊船在台风这样的恶劣天气条件下,极易发生走锚事故,船舶走锚后若不及时采取措施,可能会撞击到锚地其他船舶,或者危及锚地周边海上资源,所以研究锚泊船走锚后的运动状态就显得尤为重要。本文研究了在风、流、及锚链力的共同作用下,对锚泊船进行行受力分析,理论推导出走锚船稳定向下风漂移时的速度模型,再通过实例计算进行计算验证,初步证实了模型的准确性。