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。     

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。     

波浪与系缆方式对系泊船舶响应的影响研究

系泊船舶响应的影响因素很多,且十分复杂。针对影响系泊船舶响应的主要因素（波浪和系缆方式）开展研究,通过船舶系泊物理模型试验,研究波浪条件及系缆方式对系泊船舶响应的影响规律,其中波浪条件包括不同的波向及波浪周期,系缆方式包括不同缆绳配置（有无缆尾索）和不同系缆布置方案。研究结果表明,45°斜向浪作用下系泊船舶的运动量和系缆力均明显小于横浪作用下的结果;试验波浪周期范围（T=3.5~6.0 s）内,系泊船舶的运动量和系缆力均随着波浪周期的增大而变大;从船舶系泊安全角度看,设置缆尾索是有利的;码头前后沿共同系缆布置可明显提高船舶系泊（非装卸作业时）的抗风浪流能力。     

40万吨级超大型油轮船舶系泊动态响应的试验研究

为探讨超大型油轮在现有码头停靠、作业时的系泊情况,采用船舶系泊物理模型试验方法,分析研究了40万吨级油轮系泊作业时在长周期波及波浪、风、流联合作用下,系泊船舶的动态响应及对系缆力、护舷撞击力的影响。得出了40万吨级油轮在系泊作业过程中在不同波高及周期的波浪作用下运动量、缆力、撞击力的变化规律,提出在试验条件下40万吨级油轮停靠码头系泊作业的系缆方式及应注意问题。可为40万吨级油轮系泊作业提供依据。     

基于MOSES的LNG船舶系泊运动响应分析

运用MOSES软件分析了26.6万方LNG运输船的系泊响应,计算了蝶形布置方案和一字型布置方案下不同工况的时域结果,系缆墩间距对船舶运动响应的影响,分析了船舶运动响应、单根缆绳张力、护弦撞击力。计算表明:在南向0°波浪作用下,船舶的纵摇角最大、横摇角最小。在南向90°波浪作用下,船舶的纵摇角最小,横摇角最大;护舷的受力主要受风向的影响,随着风向的变化,系缆受力的最大值变化不大,但最大值的系缆位置略有不同;在吹开风向作用时,护舷上的受力在1,500k N左右,当船舶在南向30°波浪、吹开风作用时,护舷上受力为0。     

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。     

波浪入射角度和周期对系泊船舶运动影响的数值模拟研究

基于MIKE 21 Mooring Analysis系泊分析软件,模拟研究在不同周期和入射角度的不规则波作用下系泊船舶运动的变化规律。结果表明,系泊船舶运动量随波浪入射角度和波浪周期的变化相互影响。在不同周期波浪作用下的系泊船横移、横摇和升沉运动量均随波浪入射角度的增大而增大,横摇运动的共振效果随着波浪入射角度远离90°方向逐渐减弱,升沉运动量在波浪入射角度靠近90°或0°方向时基本不变。当入射波浪周期较长时,纵移和回转运动量随着波浪入射角度的增大先增大后减小,一般在波浪60°入射时产生峰值。     

泊位长度与系缆方式对系泊船舶的影响

泊位长度与系缆方式影响系泊船舶的运动量和系缆力,泊位长度确定和系缆方式选择是大型开敞式码头设计中的一个重要课题。以17.2万m~3LNG船为研究对象,通过物理模型试验,研究风、浪、流共同作用下系泊船舶的运动量和系缆力,分析泊位长度与系缆方式对系泊船舶的影响,研究结果表明:较短的泊位长度对横向运动、缆力大小以及缆力间的均匀性有一定的改善;在横风横浪作用下,短泊位时横缆分开布置对船舶运动有较好的约束,能减小艏艉缆及倒缆的受力,而在泊位较长时,横缆应集中布置,避免横缆长度不一,较短的横缆承担较大的作用力。     

系泊油轮与海上平台的碰撞力分析

考虑风、浪、流的联合作用以及平台护舷非线性恢复刚度,研究船舶系泊状态与平台的撞击力及其分布规律。针对不同的风、浪、流的作用方向以及不同的风速、波高及流速,计算波浪和海流的载荷,建立系泊船舶的分析模型,采用频域与时域分析方法,进行系泊船舶运动及其与平台之间碰撞力的仿真,得到系泊船舶与平台的碰撞力时间历程,并分析不同碰撞力发生的概率,确定发生最大碰撞力的风、浪、流方向,比较常量护舷刚度与非线性护舷刚度的计算结果。结果表明,橡胶护舷刚度的选取对于碰撞力的计算结果影响显著,选取非线性护舷刚度计算靠泊碰撞力十分必要,用目前的经验公式计算得到的碰撞力偏差较大。     

较大周期波浪作用下大型系泊(LNG)船舶运动响应试验研究

采用物理模型试验方法,对横向较大周期波浪作用下一艘大型系泊(LNG)船舶运动响应特性进行了研究。结果表明:系泊船舶纵移、横移和回转运动存在着自振周期;横移运动为周期性运动,横移自振周期与船舶横摇固有周期比值在1.11～1.23间,且横移运动峰值随着波浪周期的增大而增大;不同装载状态下,升沉运动随波浪周期增大的变化规律一致,升沉运动量最大值大于波高;横向波浪作用下,系泊船舶纵摇运动受波浪周期变化影响很小;横摇运动为周期性运动,横摇自振周期与船舶固有横摇周期的比值在1.23～1.48间,横摇运动峰值随波浪周期增大而增大。