船舶操纵模拟器中的系缆张力模型

建立了可适用于6个自由度船舶操纵运动数学模型的系缆张力计算模型。系缆的应变满足虎克定律,利用悬链线方程和虎克定律推导出的系缆无应力长度的计算公式,根据计算出的系缆无应力长度和系缆的实际长度的对应关系,用试算法计算系缆张力;否则,忽略系缆的自重,通过由系缆的应变曲线图拟合的多项式来计算系缆张力,并分别计算了系缆的水平张力和竖直张力。进行了系缆破断强度的计算,并对系缆张力是否超出安全负荷以及系缆是否破断进行了判断。计算实例验证了模型的正确性和实用性。     

驳船港内防台风系泊方案研究

基于时域耦合模型，采用数值分析方法研究了驳船港内防台风系泊的可行性问题。考虑缆绳和护舷的非线性特性，针对不同的系缆布置方案，分析了船舶、系泊缆绳与护舷耦合系统的动力响应特性，为防台风系缆布置推荐了合理可行的布置方案，并讨论了不同预张力的缆绳荷载的影响规律。计算结果表明：当缆绳数量增加至16根采用422系泊方案布置时，可满足给定台风条件下的系泊安全。研究结果同时表明，缆绳荷载并未随着预张力的增大而一直降低，而是有先降低后增大的趋势，在进行系泊操作时，需要选取合理的预张力。     

内河船舶操纵模拟器中缆绳的模拟

分析了靠离泊过程中缆绳的受力情况,考虑了缆绳的系缆张力、重力、空气阻力和摩擦力等的影响,利用弹簧-质点模型对缆绳进行建模和绘制。通过改变质点的数量模拟缆绳的绞缆和出缆过程。针对缆绳和码头岸壁间的碰撞检测,采用"降维"的方法通过判断二维平面内线段间是否存在交点来实现。所做工作已应用到内河船舶操纵模拟器中,满足模拟器对缆绳的显示要求。     

大型海上风机浮托安装进船过程数值分析

对海上风机浮托安装的进船过程进行分析,对于H型双体船分别从频域和时域等两个方面进行模拟。在频域模拟过程中,得到不同来浪方向H型驳船的运动RAO;在时域模拟过程中,采用悬链线系泊得到进船过程中波浪作用下船体的缆绳张力。通过计算分析可得:随着缆绳长度的增加,系泊张力逐渐减小;系缆长度相近,系泊张力随之相近。建议在进船过程中需布置长度相近且尽可能长一些的系缆。     

30 000 DWG散货船码头系泊模型试验研究

对30 000 DWG散货船在开场水域码头系泊开展了模型试验研究。在风浪流组合工况中,对不同系泊方式的系缆张力和船舶运动进行了分析。分析结果表明,流向和缆绳长度对系缆张力有显著影响。试验结果可为类似船舶码头安全系泊提供重要技术参考。     

新型深水绷紧式系泊系统动力特性分析

通过对工作水深为1 500 m的新型绷紧式系泊系统中单根系缆进行动刚度和动张力计算,并与静刚度下计算结果比较,说明了在合成纤维系缆数值计算中考虑其动刚度特性的必要性;传统动刚度计算中将整条系缆作为直线考虑,假定系缆上的应力和应变处处相同,不考虑系缆自身重量,且忽略流体动力作用,这些假设和忽略降低了计算精度;基于集中质量法建立了系缆的动力学模型,提出采用分段动刚度方法通过迭代计算各缆段上的动刚度和动张力,并考虑了系缆自身重量、流体动力和海流等因素的影响;由于传统方法中取预张力作为平均张力计算会降低精度,于是提出基于统计的方法计算各缆段的平均张力,并用于该缆段动刚度的计算。该研究对于绷紧式系泊系统的数值分析和工程应用具有重要的意义。     

某LNG码头项目泊位长度的优化

本研究依托工程实例,运用OPTIMOOR系泊软件,模拟不同泊位长度下LNG码头的系泊安全。以均衡缆绳张力,避免个别缆绳破断,减小船舶运动量为优化目标,推荐泊位长度约为1.2倍船长。     

泊位长度与系缆布置方式对系泊船舶的影响研究

本研究依据船型主参数,建立了计算266,000m3LNG船型的计算模型,使用法国船级社开发的水动力/系泊软件的Hydro STAR/Ariane对该船型在不同工况组合下的6自由度运动量、系缆力和护舷撞击力进行了数值计算,并在此基础上综合分析码头长度和系缆方式的影响,计算结果表明:缩短码头长度对缆力数值以及缆力间的均匀性有一定的改善;从缆绳受力均匀性角度考虑,建议采用442系缆方式,避免横缆的长度不一,较短的横缆承担较大的受力。     

深水系泊缆绳动力特性研究

考虑波浪、海流、顶部浮体运动与海底接触效应的影响,依据集中质量法建立系泊缆绳柔性力学模型,以一座深水半潜式平台的系泊系统为例,对比研究了各种因素对于缆绳动态张力与水中构型的影响程度,最后采用模型试验方法对数值计算结果进行验证。研究表明：缆绳的动态系泊张力主要由浮体运动所引起,可达总张力的20%左右,海流流速可使得缆绳形态出现大变形,导致缆绳卧底长度发生明显改变,危及平台作业安全,波浪与海底摩擦对于缆绳响应的直接作用较小,设计阶段基本可以忽略不计。     

简析波浪作用下的船舶系缆力

船舶系缆力是确定码头系缆柱、快速脱缆钩规格等级的重要依据。关于波浪对船舶系缆力所产生的影响,在港口工程荷载规范中,没给出相应的计算方法。本文,分析了波浪对系缆船舶的作用机理并讨论了波浪引发船舶运动及不同材质缆绳的伸长率概念。最后,结合工程实例,应用Optimoor软件就波浪作用与船舶系缆力的多种工况条件进行了对比计算。     

码头系泊缆绳张力的计算

系泊船舶用根缆绳系泊在码头上，缆绳张力的模型实验研究和理论计算对于缆绳的选娶，系泊设备的设计，系泊方式及预紧力的确定，以及船级社规范的制订都有着重要的指导意义。国内对码头系泊的研究相对较少，且主要依赖于模型实验，本文对系泊船舶缆绳张力的计算建立了数学模型。用蒙特卡洛算法对系泊非线性方程组进行了求解，并编制了计算程序，与实验结果相比，有较好的一致性，用此数学模型的方法求解船舶在风、浪、流联合作用下缆绳的静张力是可行的。     

船舶系缆力无线监测及预警系统设计

为实时准确地对缆绳受力状况作出反馈和预警以保障船舶、货物、人员财产及港口水域的安全,采用全桥应变片测量系船柱的应力变化值进而间接计算系缆力,应用无线数传技术将应变信号传输至计算机终端,并借助LabVIEW软件对采集和调制后的信号进行计算、分析、处理和显示,研制一套数字化的系缆力无线监测系统。     

内河趸船系泊设施疲劳分析

基于Miner线性累积损伤准则,提出当只考虑内河趸船系泊设施的系缆、系锚应力变化作为引起疲劳损伤的主要因素时,对其系泊缆绳、锚链进行疲劳分析的具体实施步骤。以某内河斜坡式码头工程项目为依托,计算得到在4种随机过程情况下,各系泊缆绳、锚链在整个疲劳寿命期范围内的日均系缆、系锚应力-历时曲线。基于该应力值样本,计算各缆绳、锚链的累积疲劳损伤,并预测其疲劳寿命年限。该疲劳分析方法不仅可以为内河趸船系泊设施的安全隐患整改提供强有力的技术支撑,同时也能为内河新建码头工程项目提供技术储备。     

开敞式油码头45万吨级油船与30万吨级油船的系泊区别

为提高45万吨级油船系泊安全性,对大连港靠泊的45万吨级油船的系缆方式和系缆力进行分析,并与30万吨级油船的系泊情况进行比较,研究开敞式油码头45万吨级油船与30万吨级油船系缆角度、缆绳长度和系缆力分布的差别,并结合45万吨级油船现场靠泊情况,提出提高45万吨级油船系泊安全的相关措施。     

船舶系缆力数值计算模型及缆绳配置研究

根据某工程新建码头实际情况,船舶停靠该码头时受工程水域风、浪、流等工况影响及系缆过程中使用系缆墩数量的不同,则对于不同等级船舶靠泊时所需缆绳数量、直径有差别。文中就靠泊船舶的系缆力及缆绳配置进行计算分析。     

开敞蝶形码头泊位长度研究综述

随着我国港口深水化、泊位离岸化的发展趋势,设计对开敞式码头相关标准的认识、应用都更加深入。近年来开敞蝶形码头的布置,尤其是泊位长度成为研究重点,物理模型试验结合数学模型分析计算是优化泊位长度的主要方式。比较国内外泊位布置模式,系缆力分析和均匀缆绳张力分布以及不同动力荷载下减少靠泊船舶运动量是研究的主要内容。已有码头泊位长度研究成果多倾向于英国、OCIMF等标准。     

开敞式码头系泊缆绳的优化研究

运用OPTIMOOR系泊软件,以减小环境荷载作用下船舶运动量及均衡缆绳张力分布为优化目标,结合江苏某港10万吨级石化码头,通过对比不同的缆绳材质、调整缆绳长度、调节缆绳预张力来优化开敞式码头系泊缆绳的布置。计算结果表明:增加缆绳长度可降低缆绳张力,设置尾缆能显著降低系泊钢缆的动力负荷,减少船舶的运动量;施加合理大小的预张力能有效降低船舶的位移量,均衡缆绳张力;建议大船主缆选用钢缆。     

考虑腐蚀磨损的全生命期内锚链极限强度和疲劳演变分析

系泊锚链在海洋环境中会受到整体腐蚀以及链环磨损的影响，在环境载荷的作用下极易出现疲劳破坏和极限破断问题。本文以无档锚链为研究对象，根据南海典型海况建立考虑腐蚀磨损的系泊锚链关键位置全生命期的损伤模型；提出考虑腐蚀磨损的系泊锚链极限强度演变评估方法，采用有限元法计算锚链极限破断张力；提出考虑腐蚀磨损的系泊锚链OPB疲劳损伤评估方法，利用热点应力集中系数根据张力时程曲线和转角时程曲线，采用雨流计数法进行疲劳损伤演变评估，分析磨损和腐蚀损伤对锚链性能的影响。计算结果表明，锚链的腐蚀和磨损导致极限破断张力不断下降，疲劳损伤逐渐加剧，是锚链生命周期性能评估不可忽视的因素。     

长平台蝶形布置的液体化工码头系泊分析

以宁波某码头改扩建工程为例,采用Optimoor数学模型,对码头各装卸区不同船型在装卸作业及极端条件系泊状态下的各种工况进行系泊分析。通过采用合理的码头作业标准,确定各船型缆绳材质、数量及安全工作缆力,设计全面的计算工况,综合考虑各船舶的系泊要求并进行大量试算调整,从而得到满足要求的计算结果。重点对比分析长平台码头船舶居中和偏心系缆时缆力分布及船舶运动量特点,针对兼靠中等船型横缆过短或无横缆及小船型无足够系缆设备等问题提出合理可行的解决方案。根据结果确定码头系缆设施选型和布置,绘制出船舶系缆布置,为码头安全运营提供参考。     

浮码头与旁靠船舶的运动响应特性研究

本文基于三维势流理论，采用数值分析方法研究了浮码头与散货船旁靠系泊的运动特性。考虑缆绳和护舷的非线性特性，探求了波浪周期对浮体运动、系缆力的影响规律。研究结果表明：考虑间隙内水体运动影响，旁靠散货船在横浪条件下的纵摇和纵荡运动有所增大。浮码头在计算工况下，缆绳受力较大，在某些工况条件下超出了国际系缆力标准的要求，旁靠散货船的缆绳在计算工况下均未超标，满足要求。研究结果为浮码头系泊系统的设计及工程运营提供理论参考。