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.     

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。     

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。     

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。     

船舶台风天气带缆分析及系泊方式选择

台风是威胁船舶系泊最为严重的灾难性天气之一,船舶为了避免或减少可能带来的危害,必须采取适当的措施。文章针对不同风速及流速作用下,对系泊船舶的纵向力及艏艉部的横向受力进行分析,并对不同系泊方式的系缆力进行计算,提出系缆方式及安全措施。     

开敞水域蝶形码头泊位长度优化试验研究

通过对20万吨油轮系泊船舶的模型试验,研究波浪周期、波高及潮流流速、流向对系缆力和运动量的影响,并对我国规范和OCIMF系泊指南、英国海工规范得出的蝶形泊位长度进行了优化,对规范修订及工程设计有一定的参考价值.     

系泊索对系缆力及船体运动量的影响研究

以均衡系泊索张力、减少船体运动量为目标,调整主缆材质或直径、预张力施加、绞盘至导缆孔距离及批芭结等参数,应用Optimoor软件进行模拟分析,可知:当选用大弹性系泊索或减少其直径、增加其长度时,可减小系缆力;当施加预张力或增加系泊索刚度时,可减少船体运动量;当通过施加预张力或设置批芭结等方式调整系泊索弹性时,可均衡并减小其受力。     

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.     

开敞式码头泊位长度试验研究*

关于开敞式碟形码头的泊位长度,我国港口设计规范与英国规范和OCIMF指南中的规定值差别较大,我国规范规定的泊位长度较长。针对这一问题,通过水池物理模型实验,研究了开敞式蝶形码头的泊位长度对系泊船舶的系缆力和运动量的影响。实验水文条件考虑波浪、潮流、风要素,实验船型为30万吨级典型油轮,采用3种泊位长度布置方案。实验结果表明,缩短码头泊位长度,并均化缆长分布,能使缆力分布趋于均匀,并减小与横向约束相关的船舶运动量。     

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。     

船行波对双船系靠LNG泊位系泊稳定性的影响

双船系靠LNG泊位对系泊稳定性要求高,而目前尚无船行波对双船系靠泊稳定性影响的定量分析方法。结合工程实例,以Flory-Remery单船系泊船行波荷载计算方法为基础,结合双船系靠泊位的特点予以修正,利用数值分析软件定量分析船行波过程对双船系靠泊位系泊稳定性的动态影响。结果表明,典型系泊条件下,双船系靠泊位系泊倒缆受力及纵移运动量受船行波影响最大,当船行波与系泊船间距50 m时系泊稳定性不满足要求;当船行波与系泊船间距100 m时系泊稳定性满足要求;当船行波与系泊船间距150 m时系泊稳定性基本不受船行波影响。     

外海固定式泊位船舶系缆力评估方法论述

鉴于船舶系泊安全问题在港口码头设计中具有十分重要的意义,文章总结了国内外部分学者对外海固定式泊位大型船舶系泊安全问题的研究成果,综合论述了在外海波浪单独作用,波浪和水流共同作用,风和水流共同作用以及风、浪、流综合作用的自然条件下,各大型船舶系缆力的理论分析、模型试验、数值模拟评估方法。为大型外海固定式码头结构优化设计,船舶系缆设施整体布局,船舶系泊安全问题等方面提供有意义的参考。     

长周期波浪对船舶系泊稳定性的影响

利用国际通用的OPTIMOOR船舶系泊分析软件,系统分析长周期波浪作用下周期、波高、入射角度对船舶系泊稳定的影响。分析计算结果可知:波高和入射角度对船舶升沉量的影响极为明显,周期对船舶纵移量的影响最为明显;同时,最大缆绳张力与长周期波浪3个因素(周期、波高、入射角度)在一定取值区间内成正相关关系,并且随着波浪因素增大,缆绳张力分布呈现明显的不均匀性;此外,最大护舷反力与长周期波浪3个因素也在一定取值区间内成正相关关系,周期和入射角度这两个波浪因素取值越大,4组护舷的反力越均衡。     

船首靠离式滚装船泊位长度论证探讨

船舶所需泊位长度的大小不仅与船型有关,还与船帕的的驶靠方式密切关。本文在分析船首靠离式滚装船靠泊特性的基础上,结合《河港工程设计规范》对—般船舶所需泊位长度的规定,提出了论证船首靠离式滚装船所需泊位长度的新方法。     

深水钻井船锚泊定位分析方法研究

采用准动态方法和动态耦合方法对作业于1 500 m水深的钻井船开展锚泊定位分析,比较两种方法的结果,并研究两种锚泊定位分析方法的特点。研究表明:不同设计阶段采用不同的锚泊定位分析方法能够提高设计的效率和精度。     

印尼某趸船码头系泊方案研究

一般性散货码头通常采用散货船直接靠泊码头的作业方式。而对于趸船型散货码头,在散货船和码头之间还存在趸船作为过渡。这种情况下船舶荷载的计算以及缆绳力的响应特征需要综合考虑双船之间的相互作用机制,目前规范中对于趸船泊位靠泊计算尚缺少详细的条文说明,本文以印尼某趸船散货码头为例,借助OPTIMOOR软件,通过反应振幅算子方法分析趸船码头系泊布置方案,供类似工程参考。     

码头内大型船舶双船系泊方案研究

为了保障在台风等恶劣海况下码头系泊的安全性,尤其是处于中间位置船舶的系泊安全问题,有必要对其进行抗台风码头系泊方案研究,以确保码头双船并排系泊在台风等恶劣海况下的安全性。码头单船的常规系泊问题在现阶段已经有了较为成熟的研究,主要依靠数值模拟仿真以及模型试验,可以得到一套比较完整的系泊方案。码头双船系泊问题在现阶段的研究相对较少,鉴于双船码头系泊对单船码头系泊在系泊形式、水动力特性等方面存在较大的区别。码头双船并排系泊的特殊性需要重点研究,分析设计方案可能存在的问题,为以后的码头多船并排系泊问题提供有价值的参考。     

基于双并联平台的港口船舶智能系泊方法研究

随着海运业发展对船舶大型化、装卸效率提升的需求以及码头作业安全要求的不断提高,对港口系泊这一传统作业方式提出了挑战。文章基于船舶水动力学及机构运动理论,从船舶系泊工况和要求出发,开展自动系泊机构设计,并研发了基于3UPS/6UPS并联平台单元构成的具备主动减摇能力的智能化自动系泊方案,通过系统机构分支的恢复力与被动阻尼自主适应系泊船舶的运动量,实现主动控制系泊船舶姿态,并依托所研发样机在波浪水池开展了不同工况的船模试验以验证方案可行性,从改善船舶运动量角度进行分析,试验结果达到了预期的效果。     

LNG船系泊安全分析

为保障LNG船系泊安全,通过引入OPTIMOOR软件的输入矩阵(标准的环境限制条件和LNG码头布置参数)得出系泊分析的输出矩阵(缆绳张力占破断强度百分比、船体承受护舷反力、护舷形变量、护舷承受的压强、护舷与船平行中体的接船面积百分比等参数)。结合某大型LNG接收站实例分析,梳理出影响LNG船系泊安全的直接因素和根本因素,提出优化措施:选取平行中体平滑的LNG船型,缩短橡胶护舷的中心间距,提高橡胶护舷的理基高程。