船舶操控及锚泊过程的运动数学建模研究

船舶结构的锚泊过程大多采用经验公式进行计算,计算过程较为复杂,且其计算精度往往较差。为提高船舶锚泊力计算精度,本文根据多体系统动力学对船舶锚泊过程进行动力学建模,研究锚泊链张力对船舶运动稳定性的影响,获得锚泊预张力与张力峰值之间的规律。计算结果表明,锚泊系统预张力越大,则船舶的摇晃幅值越小,船舶的平稳性也越好。船舶锚泊过程中,锚泊预张力越大,则对应的锚泊力峰值也越大,对锚泊链的强度要求也越高。     

船舶锚泊系统扰动力平衡计算

分析了船舶锚泊系统中锚索悬链状态的特性,根据平衡状态下船舶受到的总回复力和扰动力相平衡的原理,定义目标函数为船舶x,y方向合力平方和,采用单纯形直接搜索法求解,寻找扰动力作用下船舶新的平衡位置。用面向对象的VC++工具开发了船舶锚泊系统扰动力计算软件,对某个锚泊系统实例进行计算,得到了船舶在扰动力作用下的平衡位置和锚索受力,计算结果达到了设计要求。     

渤海冬季冰区锚泊与航行安全的研究

文中分析了渤海冰况,冰况的特征以及海冰漂移等影响因素,解析海冰对船舶锚泊和航行会出现的问题,最后,结合工作实际,从船舶进入冰区的准备工作,航行和锚泊的注意事项,以及冰困的应急措施进行探讨。     

冰区航行船舶艏锚和锚链的设计

根据船舶舾装数设计艏锚和锚链的方法具有一定的适用前提,而冰区锚泊环境难以满足这些前提条件。在此情况下,为提高舾装数法的适用性,需特别考虑冰区航行船舶的艏锚和锚链的设计,而解决问题的关键在于求解风、流、浪和海冰综合作用下的锚链载荷。为简便有效地求取该锚链载荷,简化风、流、浪和海冰综合作用的物理模型,应用经验公式推导计算方法。根据某型冰区航行船舶的锚泊任务需求,给出其艏锚和锚链的设计方案,并通过适用性评估,验证该设计选型方案的可靠性。     

风致船舶走锚关系研究

本文根据代表船舶在锚泊状态下不同吃水、不同风舷角情况计算船舶锚链受力情况,与船舶锚系留力和主机推力的大小比对,分析船舶在某种吃水状态下风致走锚的最低风力。根据实际船舶走锚风力大小的案例,验证计算方法的可靠性。提供一种简便的方法,对计算船舶在锚泊情况下防台走锚的可能性有一定的借鉴意义。     

基于AQWA的渔船排列形式对运动和系泊力响应的影响分析

渔船作为海洋渔业的重要经济载体,渔船安全一直备受关注,但极端天气下港内锚泊渔船倾覆、断缆的情况时有发生。利用水动力分析软件AQWA,分别建立的单船、双船并排与三船并排首尾锚泊模型,计算不规则波作用下首尾锚泊渔船的时域运动响应与系缆力,分析不同波高和周期条件下船舶排列形式对横摇角度和系缆力的影响。计算结果表明,双船或三船并排锚泊能有效抑制横浪作用下船舶的横摇角度;三船并排锚泊时,中间船的横摇角度会大于两侧船只;并排锚泊时,系泊力随波浪周期的增大而增大;出于渔船安全考虑,渔港内波高与波周期均较大的区域,宜采用多船并排锚泊形式。     

钦州港锚地规划及锚抓力研究

钦州港锚地已不能满足港口发展的需求,本文从锚地的选址、影响船舶锚抓力的各种影响因素入手,提出了计算锚地总抓力公式,并以25万吨油船为例进行计算,最后简要分析了风流对锚泊船舶的影响。     

基于Voronoi图的内河船舶锚位面积计算方法研究

为了快速计算和分析锚泊船舶占用水域面情况,提出一种基于Voronoi图的内河船舶锚位面积计算方法.首先采用滑动窗口算法,识别预处理后的船舶轨迹数据得到具有锚泊状态船舶;其次结合K-means聚类算法对锚泊船舶轨迹数据聚类,得到聚类中心作为船舶锚泊位置;基于某一时刻船舶锚位记录数据构建对应锚泊船位点集,划分形成Voron...     

船舶悬链长度的计算方法

放出锚链的长度直接影响锚的抓力,而锚的抓力则决定了船舶在锚泊状态时的安全,因此船舶锚泊时锚链长度的确定至关重要.卧底锚链的长度计算很多文章中给出过计算方法,而悬链的计算方法却很少,文章给出了2种船舶在静水状态下锚泊时锚链悬垂部分长度的计算方法.一种是抛物线法,一种是悬链线法.利用这2种方法,可以估算在抛锚后实际抛出的锚链长度,并通过算例比较分析2种方法计算结果精度,得出一种精度比较高的计算船舶悬链长度的方法,为船舶抗灾工作人员、相关管理者、船员等提供参考.     

锚泊船走锚后的稳定漂移速度计算

随着港口交通流密度的增加,船舶在锚地的数量也逐年呈递增趋势,而锚泊船在台风这样的恶劣天气条件下,极易发生走锚事故,船舶走锚后若不及时采取措施,可能会撞击到锚地其他船舶,或者危及锚地周边海上资源,所以研究锚泊船走锚后的运动状态就显得尤为重要。本文研究了在风、流、及锚链力的共同作用下,对锚泊船进行行受力分析,理论推导出走锚船稳定向下风漂移时的速度模型,再通过实例计算进行计算验证,初步证实了模型的准确性。     

走锚预报数学模型

本文通过对锚泊船进行受力分析和受力计算，应用船舶操纵基本方程，建立了风流浪等外力作用下，锚泊船在浅水、低速、大漂角中的运动方程。通过对船舶运动与锚链受力及锚链受力与锚抓力之间的关系进行研究，提出了一般运输船单锚泊时，在设定的海况下进行走锚预报的数学模型。并利用计算机对实船进行模拟计算，取得了与实际情况比较符合的效果。本文对研制开发走锚预报器提供了理论依据，对于提高锚泊安全性作了一种新的尝试。     

非自航工程船舶锚泊设备配置计算探讨

随着深水港口建设的发展,外海施工项目日益增加,非自航工程船舶按照常规配置的锚泊设备已不能完全满足水上锚泊安全及移船作业需要。合理地配置、应用锚泊设备,将会有效地改善非自航工程船舶在深水海域的锚泊安全和移船作业效率。笔者根据非自航工程船舶锚机配置现状,对其合理性和安全性,通过对比分析和计算做些探讨。旨在从设备配置上进一步提高船舶安全作业能力。     

船舶锚泊系统分析

通过数值模拟,以某一散货船为例,研究风、浪、流载荷共同作用对该船舶锚泊系统产生的影响,在有限元软件ANSYS-AQWA中建立了该船舶及其锚泊系统的有限元模型,并对其进行分析。主要对3种典型工况下的船舶锚泊系统进行数值模拟,并对锚链张力进行校核,对运动响应进行分析,完成数值计算结果分析。研究结果表明:锚泊系统的运动响应分析及锚链张力校核在船舶建造和安全性能评估的过程中发挥重大的作用;数值模拟分析可以为选取适宜的锚泊系统提供依据和保障,有效减少经济损失。     

不同本构模型对船冰相互作用的影响

由于对物理模型做了大量假设,经验公式在计算船冰碰撞过程中的冰力时存在很多缺点,而且因为没有考虑船舶自身的非线性现象,导致计算结果与真实值存在较大误差。随着有限元技术的发展,使得利用有限元技术模拟海冰与船舶碰撞问题成为可能。海冰本构模型是影响船冰碰撞过程中计算精度的最重要因素,利用MSC.DYTRAN强大的非线性计算功能对海冰的弹塑性模型、弹脆性模型以及Derradji-Aouat多重失效面模型进行模拟,并且对计算结果和相关本构模型进行分析,认为基于应变率和温度并且考虑了静水压力对海冰失效的影响的多重失效面准则更加适合计算高应变率作用下的船冰碰撞问题。     

AIS系统在大型船舶锚泊半径及船间距的应用

航运业不断发展,港口的泊位资源越来越紧张,经常出现多只船舶同时锚泊的情况,船舶的安全停靠成为需要重点解决的问题。为了保障锚泊可靠性,需要计算自身船舶的水位空间占用大小及与相邻船舶的锚位距离,使船舶锚泊操控在锚泊时占用的空间误差最小。对此,本文利用自动识别系统(AIS)的动态及静态数据来描述船舶锚泊的水域空间半径及各大小不同船舶锚泊距离,通过计算机程序拟合单个船舶实际停泊的半径变化范围,最后进行仿真。     

锚链直径对船舶锚泊能力的影响

从减轻船总体负担、采用链径更小的海洋系泊链的设计需求出发,以单个链环为微元对锚链在锚泊状态所形成悬链线方程进行推导,建立锚链在典型锚泊状态下的悬链线方程,并以此为基础完成不同链径锚链在抛锚长度、最大可承受环境力、最大抛锚深度等方面的计算分析。结合计算结果和船舶实际使用情况,对采用不同链径锚链的锚泊能力进行综合分析后认为,虽然链径较粗的锚链的理论锚泊能力较强,但若采用霍尔锚等非大抓力锚,或对锚泊水域面积无明确要求、没有在深水中抛锚的特殊需求等,则可以选用链径相对较细的海洋系泊链代替目前规范中规定的电焊锚链。     

基于离散元模型的冰阻力数值研究

为了研究船舶冰阻力的预报方法,采用离散元模型对冰区航行船舶在平整冰中航行的冰阻力进行数值计算。船体结构由三角形网格离散,同时利用具有粘结-破碎特性的球体单元、三维拓展圆盘和拓展多面体单元构造海冰的离散元模型,并考虑拖曳力和浮力对海冰的影响。本文基于离散元方法,计算船模受到的总的冰阻力,研究海冰厚度、弯曲强度和航行速度对冰阻力的影响,并与Lindqvist经验模型计算的冰阻力进行了分析比较。研究结果可为冰区航行船舶冰阻力预报以及初步设计优化提供参考。     

浅谈吊拖大型锚泊船的操纵方法

吊拖大型锚泊船时,吊拖作业中的两船船位始终保持在风流合力线上,被拖锚泊船在风流合力、锚泊力、拖船拖力的联合作用下保持稳定。转流时,两船随风流变化的影响下围绕被拖船船首的锚泊点做近视圆周运动,利用同心圆角速度相等的原理操纵船舶,从而保证锚泊船舶的安全。     

秦皇岛港锚泊船走锚原因分析及对策

锚泊船因底质不佳,出链长度不足,风浪增加及偏荡等原因,使得锚泊船所受的力大于锚泊力,锚在海底被拖动、自转乃至翻转出土,从而失去正常锚泊力,导致锚泊船连续移动的现象,称之为走锚(Dragging)。走锚是安全锚泊的大敌,虽然船舶因走锚发生的海上交通事故所占的比例并不大,但是却存在很大的事故隐患。     

基于锚泊运动模型的仿真分析与应用

结合锚泊状态中船舶的运动轨迹,进行受力分析,计算船舶的最小安全出链长度,利用计算机Matlab软件对锚泊安全进行仿真评估,提出一种通过观测锚链夹角判断走锚的简便方法,以便对在狭小水域抛锚和锚泊值班作业提供一个有用的参考。