中英规范下大型集装箱船靠泊开敞式码头的水流力计算

针对大型集装箱船靠泊码头时产生的水流力进行研究，分别依据JTS 144-1—2010《港口荷载工程规范》、英国BS 6349-1规范对水流力的计算方法及公式中采用的相关系数做了无因次化比较。结合工程实例，应用OPTIMOOR软件对大型集装箱船舶在不同流向角下的水流力进行计算和模拟。结果表明：1）水流力的大小对相对水深比非常敏感。2）英标计算得出的横向水流力结果大于国标计算结果，而英标计算出的纵向水流力计算结果远小于国标。3）应用国标计算水流力时，船舶水下部分垂直和平行水流方向的投影面积需要修正。     

英标及PIANC规范船舶撞击能量计算比较

对比了英标和PIANC两本规范关于船舶撞击能量计算的异同,并就护舷设计吸收能与中国规范进行了比较分析,就撞击能计算中的偏心系数开展了进一步研究。得出结论:1)英标及PIANC规范船舶撞击能量计算中偏心系数、水动力质量系数和异常靠泊能量系数等参数取值不同。2)英标的集装箱船撞击能设计值大多小于PIANC,而油船撞击能设计值大于PIANC。3)油船采用三分点靠泊时撞击能量约为四分点靠泊时的1. 3倍左右。4)油船及气体运输船管汇偏中影响着偏心系数C_E取值,随着船舶吨级增大而减小,影响程度为12%～29%。     

国内外系缆力计算方法的对比研究

为了了解国内外系缆力计算方法的不同,结合某工程实例,对比了国标和英标中风荷载、水流力和系缆力的不同。又用OPTIMOOR系泊分析软件进行数值模拟,通过与两种标准计算得到的系缆力进行对比,得出国标的系缆力计算结果更接近实际值,英标偏保守。也证明了OPTIMOOR数值分析是计算船舶荷载的一种有效的手段。     

小流向角下的30万吨级油船水流力试验

现行的《港口工程荷载规范》没有体现出小流向角对船舶水流力的影响,而船舶水流力的变化与流向角及流速密切相关。为精细化研究小流向角及流速对系泊船舶的作用力影响规律,基于物理模型试验,研究流速为1. 0、1. 5、2. 0 m/s,流向角θ为0°～15°的条件时30万吨级油船的船舶水流力的变化规律。结果表明,纵向力和横向力均随着流速的增大而增大;当流向角θ为0°～15°时,纵向水流力与使用规范公式的计算结果吻合较好,横向水流力的试验结果约为计算值的2倍。     

船舶所受风荷载国内外规范对比分析

船舶系缆力是码头结构设计和系船柱选型的重要条件,风、流、浪为船舶系缆力主要控制因素。针对国内外码头设计规范中船舶系缆力的计算方法差异,选取了码头结构设计常用的国内外规范（中国JTS规范、西班牙ROM规范、OCIMF指南、英国BS 6349规范）对船舶所受风荷载的计算公式进行对比分析,并结合工程实例对不同风向角下的风荷载进行了计算。结果表明：1）不同规范在船舶适应范围、风速选取、船舶受风面积、风压修正系数方面存在明显差异。2）ROM计算得出的30万吨级油船的风荷载最大,JTS计算结果最小。     

船舶所受水流力国内外规范对比分析

码头结构设计和系船柱选型以船舶系缆力为重要条件,而各国规范中的船舶系缆力计算方法不尽相同。针对船舶所受水流力的计算方法差异,选取中国JTS、西班牙ROM、OCIMF指南、英国BS 6349共4种常用码头结构设计规范进行对比,并以30万t油船为例进行水流力的计算和分析。结果表明：1）各国规范对于船舶所受水流力的计算公式、相对水深比、设计流速、适应范围等均存在一定差异;2）对于30万t油船,ROM计算所得的船舶所受水流力最大,BS 6349最小。结论可供类似工程设计参考。     

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。     

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。     

船闸引航道船舶系缆力计算公式应用条件的探讨

在船闸引航道流场的数模计算中,得到停泊段的流速和比降,用《航道整治水力计算》[1]中船舶航行阻力公式,计算停泊段船舶的系缆力,该力与实测值、规范公式及规范简化公式计算结果作比较,认为仅适用于断面系数n≥12的情况,而不适合断面系数n<12船舶系缆力计算。     

大型液化天然气码头的系缆力分析

大型专业化液化天然气码头系泊作业安全问题,特别是液化天然气船在风、浪、流作用下的系缆力分析,越来越受到、码头建设和管理方的关注。结合某工程实例,应用国际上著名的系缆力分析软件OPTIMOOR,计算船舶风荷载、水流力及波浪引发的船舶运动量,对风、浪、流综合作用下船舶的系缆力进行分析,并对比不同泊位长度对系缆力的影响。     

圆沉箱护岸结构波浪力试验研究

大直径圆沉箱护岸适用于水深较大的外海海域。采用物理模型试验,探究带有连接件的大直径圆沉箱压力分布的规律及影响因素,研究包括沉箱上部胸墙的位置,胸墙顶超高与波浪要素等因素。通过比较试验结果与各家水平波浪压力的理论公式,进行波浪总水平力的计算方法研究,给出合田良实公式的折减系数来拟合大直径圆沉箱护岸的波浪总水平力计算公式,供工程设计参考与进一步研究。     

水下环境中螺栓轴向拉力测试技术研究

提出了一种新的测量螺栓轴向拉力的方法，即应变计填埋法，并对其作了比较详细的介绍。此方法解决了不能在螺栓轴表面粘贴应变片的问题，尤其是在水下测量螺栓的轴向拉压力。这种方法较其他测量方法有着更多的优点；同时，通过将实验室内螺栓应变计的标定结果和理论计算进行比较，说明了此种方法的可行性和测量的精确程度。曾经将此种测量方法应用于了螺栓轴向拉力的实际测量中，并获得了很好的测量结果。     

一种崭新的船舶运行原理

这是一项原理性的发明,已获得22个国家的发明专利.该发明提出一种特别的船体浸湿面外形布局,可在不改变原推进系统及其推进功率的情况下,大大提高船艇的性能:船艇前进时激起水动推进力、附加水动升力和相应的水动力矩,从而大幅度提高航速和航向、横向、纵向的安全稳定性;转弯时激起水动助回转力矩和抗船体横向向心倾覆力矩,使船艇可以很小的回转半径和横向倾侧,安全迅速地完成回转;迎浪前进时激起水动反冲击力、附加水动升力和相应的水动力矩,可以抗颠簸失速、纵摇拍击和横摇摆动,使船艇平稳高速地前进,平稳安全地完成回转.应用该原理建造的小型船艇的实航试验证明了其确实具有上述性能.     

水深对某典型FPSO及其系泊系统影响研究

以某典型转塔式FPSO为研究对象,利用大型海洋工程水动力及时域耦合分析软件AQWA对FPSO及其系泊系统进行相关计算比较分析;首先通过ANSYS建模并且划分网格,然后通过AQWA-LINE,应用势流理论进行水动力分析,并分别选择914.4m、1800m、3000m作业水深,进行相应的静力计算、运动响应对比分析以及锚链张力的对比计算,得出FPSO的静力、运动响应以及锚链张力随水深变化的规律。     

带分布式动力吸振器基座振动传递特性研究

在弹性梁上等间距安装吸振器,构建带分布式动力器的基座系统,建立了Euler梁-吸振器-弹性支承耦合系统的力学模型。给出了子结构的导纳矩阵,推导了基座的动态特性传递方程,得到了基座系统的力传递率表达式,并详细讨论了系统参数对基座减振性能的影响。搭建了带分布式吸振器基座系统实验平台,对电阻应变式力传感器进行了标定,测试了基座的力传递率特性。数值仿真与实验测试结果均表明,带分布式动力吸振器基座在低频取得了优越的减振效果。     

水动离心力及其应用

针对常规船艇在高速前进时转弯易失去稳定性,继而出现向心倾覆的危险,提出在船底浸湿面设置一对平行对称于船底纵向中心线的导流槽、且在船舷设置压浪阻溅流挡板,从而使船艇转弯时能激起足够强大的水动离心力、水动推进力、水动升力和相应的水动抗船体向心倾覆扶正力矩、水动助回转力矩。依据上述理论和实船、实航的试验结果,证实设置涌浪导流槽和挡板后形成的这些水动力和相应的水动力矩能使船艇在转弯时既保持机动灵活,又能高速稳定与安全。     

基于斜坡堤圆弧面灯桩结构的波浪力研究

斜坡堤上圆弧面灯桩结构的波浪力研究对防波堤的设计和稳定具有重要意义。通过在波浪水槽内进行物理模型试验,对不同位置波压力随时间的变化过程、波压力沿结构表面分布规律以及当水平力或垂直力最大时各测点的同步波压力分布特性进行分析,再将试验结果与规范直立式胸墙的波浪力计算结果进行对比。结果表明,无掩护部分的波压力主要由冲击压力和缓变压力组成,有掩护部分的波压力表现为缓变压力;从灯塔顶部到上灯桩基础,波压力随相对高度的减小而先增大后减小,当水位超过结构物一定高度,且有块体掩护时,底部波压力近似均匀分布;水平力最大时的最大波压力发生在无块体掩护的灯塔的中下部;半掩护条件下,灯桩结构所受波浪水平力比无掩护条件下小,比全掩护条件下要大;基于海港水文规范公式得出修正系数以及拟合公式,可用于计算斜坡堤上此结构形式的波浪水平力。     

鸭绿江口4万吨级双浮筒系泊系统设计与计算

为了在鸭绿江口设计一双浮筒系泊系统,用于4万吨级散货船的载驳作业,根据该海域的水文气象条件和船舶的有关资料及国家的有关规范,对双浮筒系泊系统所受风作用力、流作用、波浪作用力和合外力进行计算,依据计算结果对双浮筒系泊系统进行设计,确定系泊浮筒型号、锚链尺寸和长度及沉锤大小和掩埋深度,实际施工情况依照该设计方案效果良好,证明该计算和设计方法有效可行。     

水动反冲击力及其应用

船艇迎浪前进时,在风浪冲击下,艏部会高高翘起、而后又在波谷中跌落,形成纵摇、拍击、颠簸、失速、航速下降、稳定安全性降低等缺点。为了克服这样的不良航态,必须在水动力流场中,造成克服这些弱点的水动力和相应的水动力矩沿船体合理分布。为此,提出设置不同于常规船艇的船底浸湿面外形,使之产生足够强大的水动反冲击力、水动升力及相应的水动航向稳定扶正力矩,确保船艇不偏离目标;凭借足够强大的的水动升力和相应的船艇纵向稳定扶正力矩,消除船艇的纵摇拍击;以相应的船体横向稳定扶正力矩来克服船艇的横摇摆动。最终确保船艇平稳高速地破浪前进。而在风浪中转弯时所激起的强大水动离心力、水动反冲击力、水动升力和相应的水动助回转力矩、水动抗船体向心倾覆扶正力矩又能使船艇以很小的回转半径高速、稳定、安全地在风浪中转弯。     

非标准货物柔性系固方案校核方法研究

为保障非标准货物的运输安全,根据船舶耐波性理论,分析航运过程中作用在货件上的惯性力,推导出惯性力及综合外力的计算公式,结合SOLAS公约中非标准货物系固方案的校核要求,为船舶载运非标准货物时柔性系固方案的校核提供一种系统有效的方法。