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。     

波浪作用下大型开敞式码头系泊船舶撞击能量研究*

为研究大型开敞式码头泊稳条件,采用理论结合物理模型试验分析的方法,研究大型开敞式码头系泊船舶在波浪作用下的船舶撞击能量。通过分析船舶撞击能量随波高、周期、水深以及船舶特性等要素的变化规律,提出经验公式解析式,通过大量的物理模型试验数据分析,确定出系数,给出完整的系泊船舶撞击能量经验公式,最后进行了算例验证,结果表明该经验公式是合理的。     

横浪作用下大型开敞式码头系泊船舶运动量研究

采用理论结合物理模型实验分析的方法,研究大型开敞式码头系泊船舶在不规则横浪作用下的船舶运动规律。通过研究系泊船舶运动量随波高、周期、船舶特性等要素的变化规律,提出船舶运动量的估算公式的解析式,最后通过大量的物理模型实验数据分析,确定出系数,给出完整的系泊船舶运动量估算公式。     

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。     

两种风荷载模拟方法下的邮轮系泊撞击能量试验研究

以22.5万t邮轮为例,分别进行单风、单浪和风浪共同作用下的系泊撞击能量试验,研究在风机法和挂重法两种不同的风荷载模拟方法下单风、单浪和风浪共同作用时对邮轮撞击能量的影响.试验结果表明:在风浪共同作用时,运用风机法时的系泊撞击能量比挂重法的大17.4％;另外,风浪共同作用时,风荷载对邮轮系泊撞击能量的影响较大,风浪共同作用时的撞击能量远大于单浪作用时的撞击能量.     

CALM系泊30万吨级油轮动力响应试验研究

基于物理模型试验,对悬链式单点系泊系统动力响应进行研究,探讨了单点系泊系统在风、浪、流的联合作用下油轮的运动规律和系泊力影响因素。研究结果表明:油轮横摇运动主要做波频运动,风速和波高的增大对船舶系泊力影响显著。油轮载重也对系泊力产生较大影响。     

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。     

系泊船舶在横浪作用下撞击能量计算参数Cm 取值研究

船舶附加水体质量系数Cm的取值对计算系泊船舶在横浪作用下的撞击能量具有十分重要的影响,目前国内外相关文献对该参数取值差异较大,且国内水运行业规范的参数取值偏小,给结构安全带来一定隐患。经过对取值规定的比较,并参照计算公式、结合工程实例分析计算结果,得知国内现行规范Cm的取值明显小于国内外相关规范和研究报告的取值。建议20万吨级以上船舶增大Cm取值为1.7～2.0。     

系泊船舶在横浪作用下撞击能量计算参数C_m取值研究

船舶附加水体质量系数C_m的取值对计算系泊船舶在横浪作用下的撞击能量具有十分重要的影响,目前国内外相关文献对该参数取值差异较大,且国内水运行业规范的参数取值偏小,给结构安全带来一定隐患。经过对取值规定的比较,并参照计算公式、结合工程实例分析计算结果,得知国内现行规范C_m的取值明显小于国内外相关规范和研究报告的取值。建议20万吨级以上船舶增大C_m取值为1.7~2.0。     

横浪作用下LNG船运动量小波神经网络预测模型

港口码头设计中主要考虑的问题之一是系泊船舶的运动量。首先开展了26.6万m³LNG船舶系泊运动物理模型试验,测量了船舶在试验条件下的六自由度运动量;同时,考虑船舶运动响应的主要影响因素,根据横浪作用下26.6万m³LNG船运动六分量的试验数据,构建了189组容量的训练集,基于小波分析和神经网络,研究确定三层隐含层神经元数分别为8、12和22,进而建立系泊LNG船舶运动量的预测模型。预测结果表明,小波神经网络模型具有输出多参数的算法优势,能够综合考虑系泊船非线性系统中不易量化的众多影响因素(波浪波高、周期、波长以及船舶自身特性等),给出相对精确的预测结果。小波神经网络模型在研究系泊船舶运动量预测方面具有良好适用性,可以有效地预测船舶的运动量,为实际工程设计提供参考。     

浙江LNG接收站船舶系泊试验研究

通过船舶系泊物理模型试验,分别对浙江LNG接收站项目码头设计方案中的两种船型26.6万m3和21.7万m3进行了研究,试验中对系泊状态下不同船型的运动量、系缆力、撞击力和撞击能量等进行了分析。同时针对设计船型26.6万m3,在设计方案的基础上调整了泊位长度,分别对比了440m、420m和400m3种泊位系泊条件,指出短泊位有利于减小运动量和均化各缆力,并进行了系缆墩位置调整的优化试验,有效降低了最大缆力,改善了倒缆受力过大的情况。     

船舶撞击力作用下高桩码头的安全评估

针对高桩码头水平承载力,应用极限概率理论分析了荷载效应的统计参数;根据构件破坏准则,确定了码头破坏模式和功能函数;依托某码头实例,建立响应模型,计算其失效概率及可靠指标。分析的结果认为,船舶撞击能和船舶撞击力符合极值I型分布;高桩码头的主要破坏为桩基础的正截面受弯破坏和水平位移过大;结合某码头工程实例,利用ANSYS有限元分析软件建立结构响应模型和PDS模块,采用蒙特卡罗的方法进行可靠性分析,共进行了10万次抽样,抽样的结果显示,码头受船撞作用失效的概率为2.073 05×10-3,可靠指标为3.76,安全结构等级为2级。     

六韧带手性蜂窝结构覆盖层的动态压缩行为研究

舰船湿表面敷设的吸能覆盖层能起到一定的抗冲击作用.利用显示动力学有限元软件Abaqus建立该结构的有限元分析模型,研究以超弹性材料为基底的六韧带手性蜂窝结构覆盖层的动态压缩行为,分析覆盖层在动态压缩过程中的变形特征、加速度、应力以及整体的能量吸收等物理参数随时间的变化特性.结果表明在相同载荷、不同冲击速度作用下覆盖层结构的宏观变形模式不同;随着初速度的增加,覆盖层结构的动态压缩行为以及能量吸收表现愈加明显.     

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。     

55000DWT自卸散货船护舷设备设计和布置

船对船驳载作业,当两船旁靠并排装卸货时,为了避免两船直接碰撞造成危险,需要在相互旁靠的两舷之间设置足够吸收其冲击能量的橡胶护舷和附件。介绍了护舷设备组成、OCIMF规则的推荐布置、碰垫的理论选取方法,并以55000DWT自卸船为例,介绍了实船碰垫的选取和安装。对船舶起到更好的防护作用。     

1.6万标准箱集装箱船外飘砰击及结构强度计算研究

超大型集装箱船面临首部特殊型线与高航速所带来的不容小视的首部外飘砰击载荷作用。文中以1.6万标准箱集装箱船为例,首先基于时域Rankine源法计算集装箱船的非线性运动响应;然后预报首部区域发生外飘砰击的概率和砰击压力极值;最后考虑外飘砰击对首部局部区域的作用,对1.6万标准箱船的首部结构进行了有限元分析,评估船体结构承受外飘砰击载荷的能力,为首部结构设计提供参考依据。     

波浪作用下系泊船舶的撞击能量研究综述

归纳和总结国内外有关系泊船舶在波浪作用下对靠船设施的撞击作用的研究,分析影响系泊船舶撞击能量的若干主要因素,指出当前国内外各类撞击能量计算公式的适用性。在此基础上,提出系泊船舶对码头的撞击能量有待进一步研究的内容和方向。     

冲击荷载下的桥梁损伤有限元仿真

应用非线性有限元分析软件MSC/Dytran对某质量为5 000 t,航速为5m/s的刚性撞头正撞某桥承台的碰撞过程进行了仿真计算。计算结果显示了碰撞过程中船撞力的变化情况,桥梁结构损伤情况以及桥墩、桩基础内部应力分布与变化情况。并在对碰撞过程分析的基础上提出桥梁设置防护装置的必要性。     

泡沫铝填充薄壁结构吸能分析

研究了4种截面形式的泡沫铝填充薄壁结构的吸能特性。采用ANSYS/LS-DYNA显式动态有限元分析软件,对结构轴向冲击过程进行仿真,给出了作用反力、吸能效率随轴向压缩位移的曲线,并讨论了截面形式、冲击速度、薄壳材料和泡沫铝密度等参数对结构吸能的影响,为合理的抗冲击结构设计提供参考。