Hydrodynamic derivatives investigation of unconventionally arranged pusher-barge systems

Unconventional arrangements of pusher-barge systems were studied in this paper. Pusher-barge systems consisting of 4, 6, and 8 barges with one pusher were tested in various combinations. Captive model testing was performed on the various combinations at the Hiroshima University towing tank. Hydrodynamic derivatives of the systems were obtained from the model test data by using the least-square analysis method. For asymmetric conditions, the hydrodynamic derivatives and N′_ββ were added to the force and moment equations in order to obtain better fitting of the least-square curves. Motion equations were modified to cover the asymmetric cases of pusher-barge systems with lateral force and yaw moment due to the asymmetry arrangement. Turning simulations (with 20° sudden angle change) were carried out and a comparison of advance distance and tactical diameter made. An erratum to this article can be found at     

开体泥驳总强度的前期研究

本文介绍了自航开体泥驳结构设计的方法，推导了主惯性轴的转角和惯矩计算公式，给出了中剖面结构设计实例，并探讨了三艘开体泥驳的总强度。     

190 m以下箱形驳总纵强度规范研究

针对目前超尺度箱形驳需要通过直接计算进行总强度校核的要求,采用有限元方法,基于船体梁理论,通过研究不同舱壁设置时,甲板和船底参与总纵强度的有效性,提出了保证超尺度箱形驳按规范进行设计的总强度附加要求,即对不同尺度比的箱形驳设置最低数量的水密舱壁来保证超尺度箱形驳的总强度,从而避免进行复杂的全船直接计算.     

采用X形桩的遮帘式板桩码头结构静力分析

X形桩是一种反拱曲面异型桩,相比于同等截面积的矩形桩和圆形桩,X形桩具有更大的截面周长和惯性矩,受力性能更好。结合京唐港32#泊位遮帘式板桩码头结构,以X形桩代替传统的矩形桩,研究其对结构静力的影响。结果表明:相同桩间中心距时,以X形桩替代后可减小前墙弯矩;在同等桩间净距1.75 m下,两类模型的前墙最大弯矩基本相同。相同荷载作用下,前墙位移主要受桩间中心距影响,X形桩形状影响效应很小;锚碇墙水平位移受桩间中心距和遮帘桩形状的影响均很小。桩间中心距、净距与桩间土体土拱效应直接相关,对前墙弯矩、土压力、遮帘桩弯矩等有显著影响。桩间中心距为4.05 m或桩间净距为1.75 m时,结构内力改善效果较优,可采用该间距的X形桩替代矩形桩,节约工程造价。     

海流作用下沉管—双驳船沉放系统沉放过程的阻力特性分析

文章通过CFD方法对海流作用下沉管管节与双驳船组成的沉放系统在不同沉放水深时的阻力进行分析,采用RANS方程和SST k-ε湍流模型,利用试验结果验证所用模型和方法的正确性。结合沉放过程三个典型工况,分析90°来流时的流场变化对阻力特性变化产生的影响。结果表明数值结果与试验结果差异较小,驳船和沉管之间的相对位置、沉管沉放深度对流阻力大小影响较大。     

南京长江三桥导向船强度分析

由四只甲板驳通过两道纵向联接杆系和四组横向联接杆系所组成的工程船,用于南京长江三桥主桥墩的定位和施工平台.本文在对船舶荷载工况详细分析的基础上,对该船结构件(船体、联结梁)进行了强度分析,提出了合理的建议,以确保南京长江三桥塔基的施工精度及要求.     

大幅船舶横摇运动非线性附加质量惯性矩和阻尼矩特性的非参数识别（英文）

This study aims to investigate the nonlinear added mass moment of inertia and damping moment characteristics of largeamplitude ship roll motion based on transient motion data through the nonparametric system identification method. An inverse problem was formulated to solve the first-kind Volterra-type integral equation using sets of motion signal data. However, this numerical approach leads to solution instability due to noisy data. Regularization is a technique that can overcome the lack of stability; hence, Landweber's regularization method was employed in this study. The L-curve criterion was used to select regularization parameters(number of iterations) that correspond to the accuracy of the inverse solution. The solution of this method is a discrete moment, which is the summation of nonlinear restoring, nonlinear damping, and nonlinear mass moment of inertia. A zero-crossing detection technique is used in the nonparametric system identification method on a pair of measured data of the angular velocity and angular acceleration of a ship, and the detections are matched with the inverse solution at the same discrete times. The procedure was demonstrated through a numerical model of a full nonlinear free-roll motion system in still water to examine and prove its accuracy. Results show that the method effectively and efficiently identified the functional form of the nonlinear added moment of inertia and damping moment.     

波浪动力艇模型自航试验及数值仿真

为解决受控主动摆翼驱动装置复杂、机械效率较低的问题,研究依靠升沉运动产生的力矩来驱动俯仰运动的被动摆翼装置,并将其应用于波浪动力艇。在波浪作用下,将被动摆翼安装于艇体底部的一定位置处,产生的推力即可推艇前进。在模型试验中,通过改变波浪周期、波高和控制机构的设置,比较试验艇的自由航行速度。结果表明,试验艇的航速与波高呈正相关关系,且当波长与船长之比约为1.8时推进效果最佳。通过数值仿真,显示两种控制机构配置时的水翼工作过程,并估算在一定波浪参数下波浪动力艇可达到的航速,所估算的航速与试验结果吻合较好。     

基于CSR有限元分析球扁钢等效方法研究

基于CSR的油船有限元分析中,球扁钢不可以直接进行疲劳及屈曲计算,需将其等效为L型材或T型材。规范要求保证等效前后横剖面面积及惯性矩特性与原球扁钢相同。而且在利用PULS进行加筋板屈曲计算时对其加强筋（如扁钢、L型材及T型材）有尺寸比例限制。依据上述要求建立了球扁钢等效优化模型,并采用相应优化算法进行求解。实例计算结果表明,所用方法基本保证了等效结果满足规范要求,并可以进行屈曲计算,达到工程应用要求。     

Dynamic response analysis of load transfer of topsides from T-barge onto twin-barge in floatover installation

The twin-barge floatover method is a promising approach in the topsides installation of the offshore platform. However, the topsides transfer onto the twin-barge is a challenging task and is seldom investigated. This study focuses on the floatover load transfer operation of the topsides onto the twin-barge by a T-shaped barge and investigates the dynamic responses of the three proximate barges in the operation. The floatover mating process was experimentally simulated by three representative intermediate stages, including 0%, 50%, and 100% stages. The barge and topsides motions, the relative motions of mating points, the contact loads on mating units, tether forces, and mooring forces at various environmental conditions were analyzed. The three floating barges experienced large surge drift motions as well as the sway and yaw drift motions in head seas because of the unsymmetrical configurations. Although a relative radial distance between mating points occurred and exceeded the capture radius of the mating unit at limited instants, the relative motions were to a great extent within the capture radius, indicating the feasibility of the twin-barge floatover method. Comparisons of the loads at the three stages show that the mating units and the tether lines were subjected to larger impact impulse loads at the 0% stage than the 100% stage.     

大吨位沉船打捞多体系统耦合水动力特性研究

双驳船抬吊法是大吨位沉船打捞中主要采用方法之一。两艘驳船、难船构成的系统具有尺度大、间距小等特点,波浪环境形成复杂水动力耦合效应,基于势流理论,增加人工阻尼修正其粘性影响,利用AQWA软件开展单驳船、两驳船约束其一、两驳船耦合三种状态多体系统水动力数值预报研究,重点分析不同状态下驳船运动响应及波浪载荷,探讨了驳船约束模式、浪向角及周期对驳船水动力影响规律,探明了浪向角与周期对驳船耦合水动力及运动响应不利干扰,对指导沉船打捞多体系统的空间布局与作业海况具有重要意义。     

深水导管架的运输分析

大型导管架随着国内深水油气田的开发被逐步地采用。导管架拖航由站立运输方式转变为平躺运输方式，运输工况制约水平层桁架的布置和杆件的选取，导管架的重量和尺度对驳船的选择也具有较高的要求。介绍了深水导管架拖航的分析方法和原理，对影响稳性、运动、结构等敏感性参数做了进一步探讨。     

长江中下游顶推船队操纵性试验研究

长江中下游顶推船队采用襟翼舵+导管桨+倒车舵的联合推进-操纵系统,这种特殊的推进-操纵装置在国内研究甚少,国外发表的可供新船队设计应用的资料也很少。 本文根据新设计的由三种推轮和两种驳船组成的七种船队的大量自航模操纵性试验结果,探讨了舵面积、舵型、推轮、编队等因素对船队操纵性的影响,为设计新船队提供了必要的依据。本文还参照Lyster-Knights的双桨船的回转直径估算公式,考虑了推轮的影响,给出了适合于估算同类型推轮船队回转直径的近似公式。     

开体泥驳总纵弯曲应力计算

以600m~3自航开底泥驳的半体横剖面弯曲应力校核为例,详细介绍了转角、水平惯性矩、垂直惯性矩、惯积及总纵弯曲应力校核的计算方法。     

轮印载荷下多跨梁最危险工况分析与优化

  目的  快速、准确地对大量装载方案进行分级,获得对结构设计要求相近或决定结构设计的装载方案,对装载甲板多跨梁结构设计具有重要意义。  方法  提出一种轮印载荷下多跨梁装载方案分级方法。对于给定的多跨梁结构与装载对象,首先整理出可能的装载方案,通过轮印载荷下多跨梁最危险工况分析方法,求解每种装载方案下多跨梁的最大弯矩、最大剪力和最大挠度;然后将这些计算结果作为装载方案的样本特征,通过XB指数与模糊C均值（FCM）算法,将装载方案进行分级。分析三跨梁和四跨梁跨距比、惯性矩比对分级结果的影响。  结果  计算结果表明,不同结构方案多跨梁分级结果并不完全一致,但等跨等刚度多跨梁分级结果用于不等跨距或变惯性矩多跨梁的结构响应计算,与实际最危险工况结果间的误差小于2%。  结论  分析的多轮印载荷下多跨梁装载方案之间的关系可为多轮印载荷下装载甲板结构设计提供参考。     

减摇水舱性能试验摇摆模拟台阻尼力矩的模拟研究

减摇水舱性能试验摇摆模拟台是根据相似准则建立的一种模拟在波浪作用下船舶横摇运动的试验装置。为使摇摆模拟台能够模拟各种类型船舶的运动，要求模拟台的转动惯量、阻尼力矩和波浪干扰力矩都是可调节的。利用硬件方法模拟阻尼力矩具有许多不确定因素，很难保证模拟的阻尼力矩值与要求的阻尼力矩一致，这给减摇水舱性能预报带来诸多困难。本文提出了一种利用软件模拟船舶横摇阻尼力矩的方法，仿真分析和试验结果表明该方法能够模拟各种船舶的阻尼力矩，满足模拟台阻尼力矩模拟要求。     

T型驳船过渡区域设计及强度分析

T型驳船可以显著提升驳船的最大导管架下水能力和最大组块浮托安装能力,在其船中为船宽过渡区,同时最大弯矩和剪力也出现在该区域,导致其结构复杂。目前已经建成的T型驳船均为方驳改造而成。通过对一艘新建T型驳船过渡区域的结构进行合理设计,同时完成不同设计工况的有限元强度分析,使结构更加可靠,减少了以往改造驳船造成的复杂结构和应力集中现象,同时满足规范及使用要求。     

猎雷艇声纳基阵俯仰角姿态伺服系统变结构控制

本文对猎雷艇声纳基阵俯仰角姿态伺服系统分别进行了频域法控制规律的设计和变结构控制律的设计，对两种设计由于基阵附加惯性力矩的变化而引起系统参数变化的工况进行了数字仿真，并给出了仿真结果。     

U型水舱在船舶中的垂向布置问题

基于“船舶－被动式U型减摇水舱”系统运动微分方程，分析了U型减摇水舱在船舶中的垂向位置对船舶横摇质量惯性矩、横摇复原系数、横摇固有频率、船舶与水舱的耦合惯性矩等系统方程参数及对船舶横摇运动和舱内液体运动的影响。结果表明，水舱垂向位置高船舶横摇中心越远，由舱内液体引起的船舶横摇质量惯性矩和横摇复原系数越大，船舶横摇固有频率则越小。而耦合惯性矩则随水舱布置高度的变化呈减小的趋势。对于各种不同类型的船舶，存在一个使舱内液体不发生振荡的奇异位置，这时水舱不产生任何的减摇效果，船舶的横摇运动与不安装水舱时相同。利用我校所研制的减摇水舱模型性能摇摆台进行了水舱模型不同垂向布置时的强迫振荡试验，试验结果与仿真结果具有很好的一致性。指出了除水舱固有频率和水舱阻尼外，水舱在船舶中的垂直方向位置也是影响水舱减摇性能和船舶减摇后的横摇运动的主要因素之一，在减摇水舱设计初期应当予以考虑。     

浅析与天津港水域工程驳船的避碰方法

随着天津港施工项目的迅猛增加,大量工程驳船进入天津港水域,给天津港水域大型船舶航行带来安全隐患。分析了天津港水域工程驳船的现状和习惯航法,提出了基于VTS中心监控水域可提供连续的监控录象、VHF录音,对工程驳船的协议避让和不能建立协议避让的情况下的避碰方法。