工程驳船自存及作业工况下的运动分析
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摘要
在恶劣海况下,工程驳船发生的摇荡运动严重影响驳船的作业,为防止摇荡导致船舶作业时出现事故造成巨大损失,对近海工程驳船自存及作业工况下的运动响应进行分析有着十分重要的意义。
本文建立了悬链线方程,分析了悬链受力及方程的解法,并采用系泊缆的悬链线理论和方法预报单锚索系泊时系泊缆中的张力以及最小抛缆长度,完成了驳船风暴自存工况下的安全性计算分析。
对船舶在波浪上横摇、横荡运动进行了计算分析。考虑吊物、风、浪及海流的作用,建立了八锚系泊状态船舶横摇及横荡运动分析模型,根据船舶在波浪中运动理论,开发了进行运动分析的计算机程序。考虑不同水深和不同系泊状态,以及不同的海洋环境,计算了风、波浪以及海流等因素作用下驳船的运动响应,得到了不同海域、不同风、浪、流作用下驳船的横摇、横荡运动响应幅值。
通过Moses软件计算驳船的频域运动响应,建立了工程驳船运动响应计算的命令流,对作业工况下船舶的运动响应进行了预报,得到了驳船不同海况下的运动响应幅值。计算表明,按照本文方法计算得到的驳船运动结果与Moses软件计算结果基本一致。
本文研究表明:采用本文提出的方法,预报驳船系泊状态下的运动响应完全可行。尤其对于多点系泊状态驳船运动响应的计算,本文方法计算简单,计算效率高,数据处理方便,不失为一种有效的预报系泊状态下船舶运动的工程方法。
The large amplitude rolling which occurs for the engineering barge in high seas seriously affects the operating of barge. In order to prevent the accident causing huge losses, it is very important to analyse the motion response of the offshore engineering barge in storm survive and operation.
In this paper, the author deduces the catenary curve’s equation, forecasts the tension in the mooring line and the minimum length of the mooring line in storm survival condition with the theory of catenary curve which help to achieve the security calculation of ship in storm survival condition.
Also the ship’s response of rolling、swaying motion is analyzed and calculated. Considering the effects of lifting load, wind, wave and current, the author creat model of a ship with eight anchors in mooring states and developed programme for analysing ship’s motion with the motion theory of ship on wave. Through calculating motion response of ship with the effects of wind, wave, current and other factors, the author get the rolling and swaying amplitude of the ship in different seas and different mooring status.
With the help of software Moses, the author create programming sentences for calculating in order to get the motion response in frequency domain. The calculation show that the results that we get from the two methods—Moses and traditional method are almost the same.
The analyse of this paper indicates that it’s feasible to forecast the motion response of ship in mooring status with the method proposed in this paper, especially for multi-point mooring status. This method which is simple, efficient can be a effective engineering method for forecasting the motion of ship in mooring status.
本文建立了悬链线方程,分析了悬链受力及方程的解法,并采用系泊缆的悬链线理论和方法预报单锚索系泊时系泊缆中的张力以及最小抛缆长度,完成了驳船风暴自存工况下的安全性计算分析。
对船舶在波浪上横摇、横荡运动进行了计算分析。考虑吊物、风、浪及海流的作用,建立了八锚系泊状态船舶横摇及横荡运动分析模型,根据船舶在波浪中运动理论,开发了进行运动分析的计算机程序。考虑不同水深和不同系泊状态,以及不同的海洋环境,计算了风、波浪以及海流等因素作用下驳船的运动响应,得到了不同海域、不同风、浪、流作用下驳船的横摇、横荡运动响应幅值。
通过Moses软件计算驳船的频域运动响应,建立了工程驳船运动响应计算的命令流,对作业工况下船舶的运动响应进行了预报,得到了驳船不同海况下的运动响应幅值。计算表明,按照本文方法计算得到的驳船运动结果与Moses软件计算结果基本一致。
本文研究表明:采用本文提出的方法,预报驳船系泊状态下的运动响应完全可行。尤其对于多点系泊状态驳船运动响应的计算,本文方法计算简单,计算效率高,数据处理方便,不失为一种有效的预报系泊状态下船舶运动的工程方法。
The large amplitude rolling which occurs for the engineering barge in high seas seriously affects the operating of barge. In order to prevent the accident causing huge losses, it is very important to analyse the motion response of the offshore engineering barge in storm survive and operation.
In this paper, the author deduces the catenary curve’s equation, forecasts the tension in the mooring line and the minimum length of the mooring line in storm survival condition with the theory of catenary curve which help to achieve the security calculation of ship in storm survival condition.
Also the ship’s response of rolling、swaying motion is analyzed and calculated. Considering the effects of lifting load, wind, wave and current, the author creat model of a ship with eight anchors in mooring states and developed programme for analysing ship’s motion with the motion theory of ship on wave. Through calculating motion response of ship with the effects of wind, wave, current and other factors, the author get the rolling and swaying amplitude of the ship in different seas and different mooring status.
With the help of software Moses, the author create programming sentences for calculating in order to get the motion response in frequency domain. The calculation show that the results that we get from the two methods—Moses and traditional method are almost the same.
The analyse of this paper indicates that it’s feasible to forecast the motion response of ship in mooring status with the method proposed in this paper, especially for multi-point mooring status. This method which is simple, efficient can be a effective engineering method for forecasting the motion of ship in mooring status.
引文
[1]中国造船工程学会,上海交通大学编.海洋工程词典[M].北京:国防工业出版社,1988.16
[2]陈杰.工程船舶的回顾与发展[J].江苏船舶,2003
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[6]于洋,刘锦程,王左,马加法.船舶系缆张力分析[J].大连海事大学学报:自然科学版-2001年3期
[7]冯铁城,朱文蔚,顾树华.船舶操纵与摇荡(修订本).北京:国防工业出版社,1988
[8]美国石油学会推荐作法.浮式钻井船辐射状锚泊系统分析(第二版),1987
[9]中国造船工程学会,上海交通大学编.海洋工程词典[M].北京:国防工业出版社,1988
[10]刘应中,缪国平.船舶在波浪上的运动理论,上海:上海交通大学出版社1986.150
[11]唐友刚.高等结构动力学[M].天津:天津大学出版社,2002
[12]王忠复、黄继昌.工程船[M].北京:国防工业出版社,1984
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[14]李积德.船舶耐波性[M] .哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,1991. [15]武汉水运工程学院.船舶概论[M] .北京:人民交通出版社,1979
[15]苏金明,阮沈勇编著.MATLAB实用教程[M].北京:电子工业出版社
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[20]苏翼林,材料力学.天津:天津大学出版社,2001
[21]郑宏宇.随机海浪中船舶非线性横摇生存概率研究[D].天津:天津大学,2005
[22]沈文君.近海工程驳船起吊状态安全评估[D].天津大学本科毕业论文,2007
[23]施内克鲁特(德)著,咸培林译.船舶水动力学[M].上海:上海交通大学出版社,1997
[24]吴秀恒.船舶操纵性与耐波性[M].北京:人民交通出版社,1999
[25]张文斌,姚震球,蒋志勇.船舶稳性理论研究的方法及进展[J].华东船舶工业学院学报,2002,16(1)
[26]王学亮.大型起重船在波浪中的运动响应研究[D] .天津大学硕士毕业论文,2003
[27]张志涌,徐彦琴等.MATLAB教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2001
[28]数学手册编写组.数学手册[M].北京:高等教育出版社,1979
[29]陶尧森.船舶耐波性[M].上海:上海交通大学出版社,1985
[30]盛振邦、杨尚荣等.船舶静力学[M] .上海:上海交通大学出版社,1992.
[31]苏兴翘,高士奇,黄衍顺.船舶操纵性(修订本).北京:国防工业出版社,1989
[32]中华人民共和国船检局.海上拖航法定检验技术规则[M] .北京:人民交通出版社,1999
[33]陆伟东.船舶建造工艺[M].上海:上海交通大学出版社,1991
[34]黄祥鹿、范菊.船舶与海洋结构运动的随机理论[M].北京:北京航空航天大学出版社.2005
[35]顾敏童.船舶设计原理[M].上海:上海交通大学出版社,2001
[36]陈金发.船舶锚链筒的设计和放样[M].北京:国防工业出版社,1978
[37]伊绍琳.船舶阻力[M].北京:国防工业出版社,1985
[38] Couser P.,Seakeeping Analysis for Preliminary Design.Formation Design System,2001
[39]张银霞.Visual Basic程序设计[M].北京:北京航空航天大学出版社主编
[40]中华人民共和国海事局.船舶与海上设施法定检验规则[M] .北京:人民交通出版社,2004
[41]中华人民共和国船检局.船舶起货设备规范[M] .北京:人民交通出版社,1981
[42]黄德波.船舶工程专业英语[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社.2001
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