缆船非线性拖带系统及数值仿真

基于船舶操纵性运动方程和拖缆的三维动力学运动方程,提出了被拖带船舶拖点位置匹配的方法,建立了缆-船非线性整体的拖带动力学模型,采用数值计算法实现了时域内拖带运动的模拟.对一艘具有航向稳定性船舶进行了拖带运动数值计算,拖带船舶采用PD控制方法较真实地模拟了拖带船舶航向改变的运动过程.数值计算讨论了拖点位置、拖缆长度、拖带航速对拖带航向稳定性的影响,结果表明：拖带航向稳定性与线性拖带理论一致,即拖点位置在水动力作用点之前拖带航向具有稳定性,拖缆长度和拖带航速对拖带航向稳定性无影响.拖缆长度和拖带航速可以影响拖带的航行品质,增加拖缆长度能有效抑制拖缆张力的振荡,拖带航速影响到航向角的响应快慢和超调量.     

船舶海上拖航缆绳张力计算方法

拖带航行是船舶与海洋结构物海上航渡的主要方式之一。以3,000t级多功能渔船海上拖航为工程背景,说明船舶海上拖航缆绳稳态张力与极限张力计算方法。计算分析内容及相应结论为拖船与被拖船拖带结构/装置、拖带用缆绳等的设计提供合理参考依据,对确保海上拖带航行的安全性、可靠性具有一定意义。     

荔湾3-1导管架平台运输工况运动响应监测分析

文中完成了对荔湾3-1导管架海洋平台运输工况下的运动响应监测分析,现场监测克服了计算模拟时的物理模型的边界条件假设影响和水池试验的缩尺比的影响,可以得出真实的运动响应相关参数,并且可以随时发现拖航过程中出现的运动情况,及时与拖带拖轮沟通,避免出现运动峰峰值超过上限值的危险工况;并且测量的结果也验证了模型试验和理论计算的结果,为今后大型导管架平台结构拖航的设计和施工提供了技术支持.     

船舶拖航系统六自由度操纵运动仿真

研究拖航作业操纵运动对于提高拖航作业的安全性有重要意义,采用MMG分离式船舶运动数学模型,结合拖缆的悬链线张力计算模型,建立由拖轮、拖缆、被拖轮组成的拖航系统六自由度操纵运动模型,编制仿真程序,通过数值计算,对该系统操纵运动进行仿真模拟。以拖轮和导管架驳船的拖航运动为例,分析拖缆长度、拖航速度对拖航系统操纵运动及拖航航向稳定性的影响,模拟该系统在风、浪、流影响下的操纵运动,运动数据实时解算,为在视景模拟平台上进行作业预演,规避拖航作业风险提供理论指导。     

船舶拖航系统六自由度操纵运动仿真

研究拖航作业操纵运动对于提高拖航作业的安全性有重要意义,采用MMG分离式船舶运动数学模型,结合拖缆的悬链线张力计算模型,建立由拖轮、拖缆、被拖轮组成的拖航系统六自由度操纵运动模型,编制仿真程序,通过数值计算,对该系统操纵运动进行仿真模拟。以拖轮和导管架驳船的拖航运动为例,分析拖缆长度、拖航速度对拖航系统操纵运动及拖航航向稳定性的影响,模拟该系统在风、浪、流影响下的操纵运动,运动数据实时解算,为在视景模拟平台上进行作业预演,规避拖航作业风险提供理论指导。     

拖轮海上拖带航行拖力分析计算

为满足海上拖航法定检验技术规则要求，根据船舶动力学，分析了影响某拖轮与工程船舶的各种阻力因素，说明了航行拖力计算时不能只考虑被拖轮的航行阻力，忽略拖轮自身阻力，以致于与实际航行拖力产生误差，使得海上拖航拖力计算不全面。以“三航拖2009”拖轮拖带“三航砼19”工程船为例介绍了计算航行拖力的方法，对海上拖带航行计划的制定与实施具有一定的参考意义。     

拖航系统操纵运动仿真

采用MMG分离式船舶运动数学模型以及拖缆的悬链线模型,构建了由拖船——拖缆——被拖船组成的拖航系统操纵运动模型。通过数值计算,对该系统进行了操纵运动模拟仿真。主要的仿真项目包括拖航系统改变航向和受到小扰动时的运动。在此基础上研究了影响拖航系统航行性能的诸多因素,这些因素主要有:拖缆的长度、拖航速度、被拖船的拖航点位置。针对浅水效应给予拖航系统的影响以及通过改变PD控制参数改善拖航系统航向稳定性进行的初步探讨,得到了一系列有益的结论。     

中小型海工辅助船的应急拖带模式的设计方案

根据IMO通函MSC.1/Circ.1255和CCS《海上拖航指南》对船舶应急拖带的有关要求,以8000 HP深水三用工作船为例分别在甲板动力可提供及甲板动力不可提供时的拖带模式进行了论述,对拖航限制载荷的计算过程进行描述,对不同情况下拖航限制载荷的选取进行说明.该船工作环境复杂,作业性质多样,拖航限制载荷计算及拖带模式适用于绝大多数中小型的海工辅助船,对类似船舶应急拖带程序的编制也有参考意义.     

结合MMG分离式操纵性数学模型船舶拖航仿真

拖航是船舶航行作业中的重要业务之一,在远洋航行、大件运输以及近距离现场转移业务中均有广泛应用。船舶拖航易受风、浪、流等外部环境因素的影响,增加拖航运动的风险,所以必须借助数学模型对船舶拖航进行仿真,以有效控制拖航系统作业,全面防范拖航风险。本文分析了MMG分离式操纵性数学模型,提出结合MMG分离式操纵性数学模型的船舶拖航运动模拟方法,并对船舶拖航进行仿真,表明拖航仿真模型能够为操纵控制提供合适的决策依据。     

船舶拖带情形下的操纵性试验研究

在露天操纵性水池中对某船自航模在未拖带及以不同拖缆长度拖带时进行回转、Z形和航向稳定性试验,研究拖带对船舶操纵性能和航向稳定性能的影响,试验结果表明,拖带下船舶的回转性能和航向稳定性能将会发生显著的变化。     

超大型无动力船舶黄浦江内拖航的论证及实操

超大型无动力船舶的拖航是一项高难度的航海作业,尤其是在航道狭窄和弯头众多的黄浦江水域。船舶操纵人员首先必须根据黄浦江水域的水文气象条件、通航环境等对拖航进行可行性论证,确定拖带方案,选择合适的拖轮和相关的实际操作人员,在最佳的时机实施拖航作业。通过举例说明黄浦江拖航的复杂性,总结了拖航的经验,提出了超大型无动力船舶在狭水道及弯道拖航操纵作业的技术要领和相关的注意事项。     

低速作业工况船模拖带自航试验

针对多工况船舶低速作业工况下的螺旋桨设计及拖力预报问题,在船模拖带自航试验及实船拖力预报一般方法的基础上,提出拖带自航试验应采取固定航速变拖力的方式进行,以考虑不同拖力对螺旋桨负荷及推进因子的影响。以一艘拖网渔船为例,分别采用常规方法及所提出方法进行拖带自航试验及实船拖力预报并进行比较,分析拖力大小对推进因子的影响规律。结果表明,拖航工况下推进因子随船模拖力变化而变化,采用所提出拖带自航试验方法可更真实地模拟实船低速作业工况下的螺旋桨负荷,且预报实船拖力更为方便和直观。     

沉管隧道管节拖航受风流影响的安全限制条件

为解决沉管隧道管节拖航安全问题,应用船舶操纵理论和数学建模方法,在分析沉管隧道管节拖带船队在风、流作用下的运动规律的基础上,建立船队在风、流作用下的运动模型。基于该模型和拖航水域的通航环境,提出风、流影响下管节拖航安全限制条件的确定方法。以南昌市红谷隧道工程为例,验证该方法的可行性和正确性。     

工程船舶拖航总阻力预报方法

为保证工程船舶在拖航过程中的安全性,对拖航阻力预报方法进行研究.在分析船舶拖航阻力组成成分的基础上,阐述各阻力成分的计算方法.以某肥大型工程船为例,采用模型试验的方法对其静水阻力性能进行评估,采用经验公式对其在中等海况下的风阻力、波浪阻力和海流阻力进行估算,最终得到其拖航总阻力.试验和计算结果表明:当船舶航速较低时,风阻力在拖航总阻力中占比较大;随着船舶航速的增加,静水阻力逐渐成为拖航总阻力的主要成分;波浪阻力在拖航总阻力中占比较小;海流阻力随着船舶航速的增加逐渐增大.     

船舶运动状态下舵附推力鳍水动力性能分析

采用基于RANSE的数值波浪水池技术和数值拖曳水池技术,针对75 000 t船模型开展带有纵摇和横摇运动的自航CFD模拟研究。首先进行静水中的船模阻力和自航CFD模拟,通过与模型试验结果比较,初步验证了文中的CFD模拟方法 ;随后开展不同运动状态下是否带有舵附推力鳍的船模自航CFD模拟,并对该种状态下的船模阻力、运动响应以及船后螺旋桨的推力和扭矩等进行分析,获得相关变化特性。该项研究对于运动中船舶快速性研究和预报等,具有较好的指导意义和参考价值。     

浮式生产储油系统FPSO远洋拖带阻力研究

为研究浮式生产储油系统FPSO远洋拖带阻力,本文对比分析了《海上拖航指南》和DNV GL指南中的二种拖航阻力计算方法特点,以FPSO(船型)和圆筒型FPSO(SSP系列)为例,采用二种计算方法对其拖航阻力的计算,结论:采用CCS方法进行拖航阻力估算时,被拖物结构物的反射系数应小于0.7,拖航速度应选择至少6Kn。     

无主机船舶安全拖带方式初探

<正> 无主机船舶拖带作业,是指在船舶主机发生故障,不能自航,而该船舶又必须移泊时而进行的拖航作业。随着现代港口规模的不断扩大,船舶种类及数量的不断增多,因而无主机船舶拖带作业也是经常会遇到的。此类作业由于受到航道、气象、潮汐等因素的影响,不仅要求拖带方案合理指挥得力,更要求拖带与被拖带方,必须密切配合,才能保证港口航道中的其他船舶、码头及被拖带船舶的安全和顺畅。     

船舶拖航系统仿真研究

目前多船辅助定位的拖航作业主要依靠船长的经验,尚无一套有效的控制手段。因此在多船协调作业时,很难实现准确的多船辅助定位。探讨多船辅助定位的拖航系统操纵性的计算方法,对船舶拖航作业系统进行操纵运动的模拟具有一定的现实意义。以MMG分离式操纵性数学模型为基础,结合拖缆的悬链线模型,在考虑各种环境因素的条件下,建立了一个比较完整的拖航系统的操纵性数学模型,通过编制的可视化仿真程序,真实模拟了拖航系统在风、浪、流以及浅水域中的三自由度的操纵运动。     

破损船舶的拖航研究

由于无有效的拖航方法，如“开拓者”号那样的原油泄漏事故在过去屡有发生。在“Braer”号油轮的原油泄漏事故中，由于主机发生问题导致拖航失败，致使该船漂浮到苏格兰海岸，造成95000千升原油泄漏。日本需输入大量原油和液化气，也需运输和输出国内生产的化学品，海域是原油运输的主要航道，因此，日本和外国油船的来往非常频繁。而且，日本四周海域的波浪，特别在冬天是十分大的，这可能会导致油船老化破损或使主机发生故障。这些遇难船舶的某些部分将会引发原油泄漏、碰撞、污染或火灾等事故。为了建立估算拖力的方法和确定拖航方法，本文在拖航试验中采用几何形状相似的船模研究了损伤船舶和破损船舶的拖缆张力及其不稳定运动。拖航试验是在静水和波浪两种情况下进行的。在静水状态下比较了不同拖航方向、拖速、船舶破损状态和拖点等工况的拖航阻力系数。文中还将破损船舶在规则波中与横荡、艏摇幅值以及艏摇周期有关的不稳定运动与静水中的船舶运动进行了比较。经研究发现，在波浪中拖航速度低于6kn时破损船舶的不稳定运动与静水状态相比是较小的。艏摇周期近似等于波浪周期，与拖航过程中的船舶破损状态无关。拖航阻力与拖速的三次方成正比，而不是与拖速的二次方成正比，尤其当拖航舱内进入大量水的破损船舶时更是如此。     

顶浪中船舶水动力计算与运动模拟研究

基于计算流体动力学(CFD)方法建立数值波浪水池,对顶浪中航行船舶的水动力与运动进行数值计算研究。推导出一种船舶在波浪中航行的数值模拟的波浪环境表达方法并进行模拟验证,计算不同航速下顶浪中Wigley-III船模所受的水动作用力,以及顶浪中航行的Wigley-III船模的运动。通过将计算结果与DUT(Delft University of Technology)相关的试验数据进行比较,吻合良好。研究表明:基于数值波浪水池的数值模拟较试验更容易实现和控制,能够获得船体周围详细的流场信息,在波浪中舰船水动力性能与运动的研究等方面具有广泛的适用性。