单船港内首尾双锚锚泊允许波高的试验研究

目前我国渔港港内锚地允许波高的规定是参照国外规定按经验确定,缺乏有效的试验支撑。为了验证现行规定的港内锚地允许波高的合理性,以275HP拖网渔船为代表船型进行了单船首尾双锚锚泊的物理模型试验,研究了渔船首尾双锚锚泊系统在不规则波作用下的锚泊力及运动量的情况,分析了波浪入射角度、渔船载况、波高及周期对锚泊力和运动量的影响。实验结果表明,锚泊力在90°横浪作用时最大,随着载重和波高的增大而增大,随着周期的增大而减小。横摇角度同样在90°横浪作用时最大,随着载重的增大而减小,随着波高的增大而增大;当波浪周期接近渔船横摇周期时,横摇角度达到最大,随后随着周期的增大而减小。试验结果得出,在本次试验范围内,此渔船单船首尾双锚锚泊时的允许有效波高建议取为0.7m。研究结果为港内锚泊允许波高的确定以及渔船缆绳的设计提供了有效的支持。     

外环境因素综合作用下单船艏艉锚泊锚缆力研究

文章以275HP拖网渔船为代表船型,对外环境荷载因素作用下,港内单船艏艉双锚锚泊条件展开物理模型试验模拟研究。分析了船艏艉锚缆力随不规则波波高、波周期以及风速、流速的变化规律及其受锚泊水域水深、载重条件的影响;以港内渔船受外部环境荷载沿90°方向横向作用时的最不利锚泊受载状态为控制条件,结合量纲分析方法,依次给出纯浪不规则波作用、波浪与风荷载组合作用及波浪与水流荷载组合作用条件下船艏、艉锚缆拉力的估算经验公式,并以物模试验实测锚缆拉力结果进行回归分析,确定系数,从而为港内渔船锚泊泊稳参数的界定及实际工程设计应用提供参考依据。     

三船并排首尾锚泊时港内允许波高的试验研究

目前我国渔港港内锚地允许波高是参照国外规定根据经验确定的,国内缺乏相应研究。以212 k W(275 HP)拖网渔船为代表船型进行三船并排首尾锚泊的物理模型试验,研究不规则波作用下并排渔船的锚泊力及运动量的情况,同时与单船锚泊时的结果进行对比。结果表明:三船并排锚泊时内侧非直接受浪作用的渔船,其拉力和横摇角度均大于最外侧直接受浪作用的渔船;当港内波高较大且周期也较大时,三船并排锚泊比单船锚泊安全性更高些;在本次试验范围内,三船并排首尾双锚锚泊时的允许有效波高比单船允许的波高要偏大,建议取为0.9 m。     

风浪流联合作用下软钢臂系统的受力研究

海洋的环境载荷复杂和多变,而海洋的环境工况又决定着系泊系统的受力情况,因此海上系泊系统的安全越来越重要。本文针对渤海海域某水上软钢臂单点系泊系统的方案设计,基于大型水动力软件AQWA,得到目标船舶频域计算下的水动力参数和系泊系统的时域耦合动力分析结果。重点分析在不同的风浪流夹角对系泊系统受力的影响,以此预报最危险工况,为后续有关系泊结构、塔架以及连接处万向节的强度和疲劳校核提供依据。分析结论亦可为同类系泊系统提供参考。     

风浪流联合作用下软钢臂系统的受力研究

海洋的环境载荷复杂和多变,而海洋的环境工况又决定着系泊系统的受力情况,因此海上系泊系统的安全越来越重要。本文针对渤海海域某水上软钢臂单点系泊系统的方案设计,基于大型水动力软件 AQWA,得到目标船舶频域计算下的水动力参数和系泊系统的时域耦合动力分析结果。重点分析在不同的风浪流夹角对系泊系统受力的影响,以此预报最危险工况,为后续有关系泊结构、塔架以及连接处万向节的强度和疲劳校核提供依据。分析结论亦可为同类系泊系统提供参考。     

风浪流作用下的沙波运移

本文考虑了风浪流联合作用下从大陆架到岸边的海底沙波运移.计算了准二维流场下的推移质泥沙输移,讨论了在不同风速下整个流场,以及剪应力大小及方向的变化对泥沙输移的影响,分析了Fr数和砂粒粒径对泥沙通量的影响.本文为进一步研究实际海域内沙波的运移给出了可行的理论模型.     

风浪流共同作用下的多浮体系泊性能试验研究

随着近年来深海及海洋资源开发,其装备需求也持续快速增长,相继出现大量新型构型海上系泊结构,相应的海上运输作业中出现了更多的多浮体系统。因此,对于浮体运动响应与受力等研究已成为设计所关注的重要问题。文章主要针对一种多船构成的海上多浮体过驳平台进行系泊特性物理模型试验研究,基于各船体的水动力因素以及浮体间相互作用的机理,试验得到在风浪流作用下整个系统绕单锚泊点漂移量,以及在相同环境条件作用下,各浮体的运动量与相对位移,同时对系泊浮体间的系泊缆力变化进行了测试。该试验为验证与分析这一类多浮体过驳结构的水动力性能和结构荷载提供依据,具有一定的工程实践意义。     

大型LNG船舶在风浪流共同作用下的系泊试验研究

为满足山东LNG项目接收站码头工程设计和码头使用指南制定依据的需要,进行了LNG船模物理模型试验以测定船舶在风、浪、流联合作用下、不同工况组合条件下船舶运动量最大值、最大缆绳拉力、以及船舶对护舷撞击能量和撞击力,同时试验针对26.6万m3船型分别在370 m和390 m两种泊位长度进行了对比论证,并对两种系缆方式(3322和4222)进行了对比试验。结果表明,系泊条件随着泊位长度缩短有改善趋势,运动量平均减少约10%,系缆力减幅约4%¹1%,撞击力改变不明显。试验条件下各运动量均能够满足PIANC推荐值,系缆力除波周期在10 s和12 s时个别组次有超标外均能满足缆绳设计要求,其中系缆方式3322比4222要略好一些。各船型对护舷的撞击力和撞击能量均小于所选护舷的设计标准值,均满足设计要求。     

风流作用下码头系泊船舶缆绳张力及运动量研究

基于力的平衡关系建立了系泊船舶在风和潮流作用下缆绳张力和运动的计算模型(Qmoor),其中根据船舶类型和吨位确定其水下的迎流面积和水上的迎风面积,由经验性公式计算风、流对码头前船舶的作用力,缆绳张力采用考虑缆绳非线性变形的Wilson公式计算,同时也考虑了护舷的变位与靠泊力之间的非线性关系。计算结果与物理模型试验结果较一致,且与Optimoor软件的计算结果进行了对比。     

不同泊位长度对LNG船系泊的影响

通过1∶60的整体模型试验研究了不同泊位长度对17. 2万m~3LNG船系泊的影响,分析了船舶在风浪流联合作用下的运动量和缆绳张力变化情况。研究表明:横浪、横风、落潮流条件下,泊位长度缩短,艏、艉缆力分担了部分横缆力,对均衡艏、艉缆和横缆力有利,最大缆力变小;顺浪、顺风、落潮流条件下,泊位长度变化对系缆力影响不大;斜浪、横风、落潮流条件下,船舶受斜波作用,其纵横向均分配波浪力,倒缆与横缆或艏艉缆的受力基本相当;顺风时,倒缆力会大于横缆力和艏、艉缆力。该研究为天津LNG项目推荐了合适的泊位长度,可为码头工程设计提供参考。     

大型LNG船舶系泊条件试验研究

以某开敞式LNG接收站码头工程为例,通过物理模型,采用国内先进的仪器设备和试验手段,包括国内第一台可吸收式L型造波机等,模拟了风、浪、流对系泊船舶的共同作用,分析探讨了大型LNG船舶系缆力和撞击力对风浪流三种环境荷载不同方向的响应。通过优化系缆墩的布置和系缆方式,达到了LNG船舶安全系泊要求,为工程设计和运营提供了依据。     

港池内中长周期波浪作用下船舶系缆动力响应

针对港池内船舶装卸作业的安全与稳定问题,采用基于势流理论的面元法分析程序AQWA,分析得到船舶与码头结构耦合作用下的14 000 TEU集装箱船动力响应幅值算子。在此基础上,进一步采用码头泊位前的真实波浪条件,得到14 000 TEU集装箱船在设计系缆方式下的船舶运动量响应和缆绳受力响应。结果表明,14 000 TEU集装箱船横摇周期较大,与港池内存在的中长期波(12～18 s)不相匹配,不易引起船舶较大幅度的动力响应;计算分析结果与系泊物理模型试验所得到的结果相吻合,说明所采用的计算原理与分析模型较为可靠,具有较强的工程实际应用价值。     

波流联合作用下多分枝拖曳线列阵回转过程的动力学分析

参考某海洋地震多分枝拖曳线列阵具体参数和该拖船的海浪响应幅值算子(RAO),结合该船工作时的具体过程,利用大型水动力分析软件Orca Flex建立了多分枝线列阵回转过程时的动力学分析简化模型,实现了对多分枝拖曳线列阵在回转过程中的动力学分析,得到了波流联合作用下,各个拖缆的张力和曲率沿缆长方向的变化规律及各个缆索拖曳点End A和拖曳缆索拖曳尾端End B的张力值在时域上的变化图像。结合计算结果,给出了多分枝拖曳线列阵在回转过程中的优化设计方案。     

透空式上部结构开孔沉箱码头波浪反射系数与波峰面高度试验研究*

通过波浪断面物理模型试验,测得开孔沉箱结构码头在不规则波作用下的波浪反射系数和码头前沿波峰面高度.采用单因次分析法,在研究开孔沉箱基本结构对反射系数的主要影响基础上,着重探讨透空式上部结构对反射系数的影响;同时采用同样的方法研究波峰面高度的影响因子.最终拟合出这两个物理量的简化计算式,并用理论方法对波峰面高度的拟合公式加以验证且建立了其与反射系数之间的关系,为工程设计提供参考.     

波流联合作用下的船舶系泊

通过波流联合作用下开敞式深水码头系泊试验研究成果的分析,阐述了流对系泊船舶的作用性质,波流联合作用下系泊船舶动态特征,缆绳选择及系缆方式,并对试验方法的选取提出了建议。     

Experimental study on dynamic response of a floating offshore wind turbine under various freak wave profiles

This study performed experimental investigation on the dynamic response of an in-place floating offshore wind turbine (FOWT) under freak wave actions. Based on the method of wave profile modulation, various freak wave profiles embedded in unidirectional Gaussian seas were generated in wave basin and the action of these waves on the FOWT was measured and analyzed, which has not been done before. The motions of FOWT were analyzed in time domain as well as time-frequency domain. The effect of freak wave parameters on FOWT motions was addressed, i.e., freak wave height, freak wave period, large crest, and deep trough. The dynamic response of FOWT was observed as a spike at the occurrence of freak wave in a conventional random wave, where the impact of freak wave can last for 17 spectral peak periods of wave. Data analysis shows that the motions of FOWT increased linearly with the freak wave height. In addition, the occurrence of freak wave induced the coupled effect on surge and pith, which was strengthen with the increase of freak wave height and wave period. Compared to a large crest, a deep trough of freak wave led to stronger motions and was supposed to be a key concern on the safety of the FOWT. The novel findings in this study provided a reference for the design of survival load on a FOWT and benchmarks for validating numerical models.