码头系泊船舶系缆力及运动量数值模拟

数值模拟与物理模型试验和原型观测相比具有经济、快速的优点.基于静力平衡模型,开发了在风、流作用下系泊船舶系缆力和运动量的计算软件Qmoor.Qmoor根据船舶类型和吨位确定系泊船舶水下的迎流面积和水上的迎风面积,由经验公式计算风、流对码头前船舶的作用力.系缆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吻合较好,与商业软件Optimoor计算结果也进行了比较,Qmoor计算更准确,功能更齐全.     

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。     

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。     

离岸深水港码头系泊船舶系缆力和撞击能量

随着近岸深水岸线的逐步减少,以及船舶大型化的发展,码头建设向着条件更加恶劣的深水地区发展,离岸深水港码头的船舶系泊安全问题成为各方关注的焦点之一.在理论分析的基础上,针对影响系泊船舶系缆力和撞击能量的各种因素,开展了较为系统的物理模型试验研究,提出了多参数系泊船舶系缆力和撞击能量半经验半理论计算公式,并通过相关性分析,验证了公式的计算准确性,为保障离岸深水港码头船舶的系泊安全提供了技术支持.     

不同系缆方式下的系泊条件分析

基于25万吨级矿石码头船舶系泊条件物理模型试验成果,分析了波、流共同作用下设计船型在不同系缆方式下,包括3种缆绳数量、2种系缆点布置时的船舶运动量、系缆力和撞击力的船舶系泊条件,比较各系缆方式的优劣,对设计方案的系缆方式提出了建议。     

大型原油码头船舶系泊试验研究

为满足某大型原油码头工程设计的需要,进行了船舶系泊物理模型试验,试验测量了30万t、15万t和5万t级油船在风、浪、流不同组合工况下的缆绳系缆力、船舶运动量、护舷撞击力及撞击能量,给出了作业条件及系泊条件,并进行了船舶靠泊试验,同时对系缆方式进行了比选.结果表明:对于系泊系统的动力因素波浪、水流和风来说,波浪的影响程度...     

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。     

闸室船舶系缆力研究综述

为保证船舶安全过闸,防止断缆、倾覆等安全事故发生,文章从物理模型试验和数值模拟研究两方面就闸室船舶系缆力的研究历史及进展做简要综述,并对其研究方向及应用作适当展望,力图为后续研究提供帮助。     

缆绳材质及直径对系泊船舶运动影响的数值模拟

缆绳属性是影响系泊船运动量的重要因素。基于MIKE 21 Mooring Analysis数值模拟软件,对一艘17.7万m3 LNG船进行不规则波横浪作用下的数值系泊试验,通过变化缆绳直径及材质,分析其对系泊船舶运动的影响。结果表明：1）系泊船运动量会受到缆绳材质及直径的影响,主要是由于缆绳刚度的变化。2）系泊船的横移、纵移和回转受缆绳变化的影响较大,均随缆绳刚度的增大而减小。3）升沉主要与入射波浪周期和波高有关,受缆绳刚度影响较小。4）纵摇因为本身运动量较小,变化不明显。5）横摇相对于缆绳刚度改变没有明显的变化规律。     

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。     

多点系泊船舶在波浪中的运动及其系泊力

运用理论方法研究多点系泊船舶在波浪中的运动及其系泊力,建立了多点系泊船舶在波浪作用下的运动和系泊力的计算模型和求解方法,提出了带浮筒的链系的特性计算方法。采用时域计算解决链系的非线性问题。通过模型试验验证计算方法的精度和可靠性,开发了可供工程计算的计算程序。     

铺管船锚泊定位系统优化设计研究

分析了铺管船锚泊定位系统的结构和它在海洋中的受力情况,研究了锚索悬链状态的特性.提出了锚泊定位系统的二次规划优化算法.目标函数定义为受力锚索的拉力的两两水平力差的平方和,受到线性等式或不等式锚索拉力的约束.求解采用Lagrange乘子法或凸二次规划的互补主元法.用面向对象的VC++工具开发了锚泊定位系统软件.对某铺管船的锚泊定位系统实例进行优化计算,得到满足环境力条件下锚索所承受的力和锚点位置,达到了设计要求.     

铺排船锚泊线分析与设计

分析了铺排船工作时的环境载荷对船体以及船上铺排板和软肋排的的受力影响。结合环境载荷以及悬链线方程计算得出锚泊线所受到的张力,锚泊线的张力选择满足要求的锚索。     

3000t铺管起重船铺管作业锚泊定位系统设计研究

针对3000t铺管起重船铺管作业时锚泊定位系统的复杂性及强非线性问题,采用准静力法将铺管作业时变连续的锚泊定位系统分解成若干个离散确定时不变的锚泊定位系统,然后对每个离散后的锚泊定位系统作时域动力分析,并将铺管线作为附加的锚泊线处理,此法是比较有效且合理地设计铺管船铺管作业时锚泊定位系统的方法。     

船舶类型及吨位因素对船舶系缆力的影响

船舶因素对船舶系缆力的影响主要包括船舶吨级、船舶载量、船舶类型。通过模型试验研究船舶吨位、船舶装载量及船舶类型对船舶系缆力的影响。得到的船舶系缆力随上述因素变化的一般规律可供工程设计参考。     

开敞式码头船舶系缆力数值分析

基于水动力计算软件Hydro-star和系泊分析软件Ariane,针对在风、浪、流作用下开敞式码头的系泊系统进行完整的准动态时域模拟,根据数值模拟分析求得开敞式码头系泊系统在多种工况下的系缆力,数值模拟分析结果与实际情况基本吻合,可为开敞式码头的设计提供参考.     

浅水沉管船的锚泊定位系统设计

浅水锚泊系统的设计增加了诸多挑战,恶劣的环境使船舶具有较大的低频漂移运动,同时锚泊系统需要有足够的恢复力特性。文章针对深中通道沉管船,基于三维势流理论,在时域下对安装船和沉管系统进行分析,设计出合适的锚泊系统,并验证了锚泊系统设计的安全性。同时为以后类似系统的设计提供借鉴。     

波浪作用下单体网格式浮架受力的数值模拟

模型试验表明重力式网箱在波浪作用下，单纯浮架的受力贡献比例较大。本文运用波浪理论，通过建立浮架、锚绳及浮子的运动方程，采用五阶龙格-库塔进行数值求解，得到了单体网格式锚碇单纯浮架的数值计算模式。将计算模型简化为四点锚碇，并将计算结果与实验结果进行了比较，二者符合程度较好。在此基础上，比较了单体网格式锚碇与四点锚碇单纯浮架的受力，结果表明网格式锚碇方式浮架受力较小。     

关于双浮筒系泊设计的探讨

随着近岸港口岸线的日益饱和,码头建设逐步向着条件较恶劣的深水地区发展。双浮筒系泊作业作为一种在复杂的外界环境荷载作用下可行的作业方式,已经不断应用到一些工程项目中。目前由于国内的港口工程规范对于风浪流共同作用下系缆力计算尚没有明确的规定,也没有计算公式,笔者结合港口工程规范中的计算公式和OPTIMOOR软件进行计算,对计算结果进行比对,对双浮筒系泊设计的相关计算进行总结,以供类似工程参考。