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系泊系统分析计算软件概述 孙明坤 大连理工大学， 辽宁大连 （116023） 摘 要：由于船舶停靠码头时受力情况复杂，缆绳破坏造成破坏严重，对此已有许多模型和 数值研究。物理模型试验造价高，通用性差，而利用计算机程序对系泊系统进行数值模拟的 应用软件弥补了这一不足。在国外系泊系统分析软件已经被广泛应用设计单位和科研院所， 但是国内对这类软件的述及很少。因此，本文对目前国际上应用比较广泛的几个软件进行介 绍，以便给国内单位提供信息参考和使用开发借鉴。 关键词：系泊系统，应用软件，船舶位移 1. 背景 码头前系泊的船舶与缆绳、护舷共同组成系泊系统。系泊的船只没有完全的被固定，它 可以随着潮汐，货物的装载、卸载等做升沉运动，同时由于风、水流、波浪等外在环境因素 作用而产生震荡，包括 6 个自由度的运动（即纵移、横移、升沉、横摇、纵摇、回转）。由 外海传来的波浪，或附近船舶航行兴起的波浪，会使在港内停泊的系泊船产生运动。有时会 发生这样的情况，虽然波浪振幅不是很大，却会使船舶产生较大幅度的运动，严重的会影响 装卸作业，且延长船舶在港内的停泊时间，使相应的费用增加，有时甚至发生断缆等事故而 招致更大的损失。船舶运动中对码头设施的碰撞将影响结构强度和码头稳定性。因此，船舶 靠泊时需保证正常作业下不发生大的运动响应，并保证港口操作的安全。 对于船舶的运动问题，通常情况下国内是用物理模型试验对实际情况进行模拟，得到所 需参数，为实际工程提供允许系泊及装卸作业的条件。模型试验是检验解析理论和数值方法 正确性的主要依据，但是在实验中许多因素是不可模拟和不可控制的，而且具有费用高，周 期长等缺点，只宜在设计最后阶段使用。克服这一不足的主要途径是数值模拟，数值模拟需 要时间短，经济效益好，可以随时增加分析功能，并且通用性好。对于此方面的数值模拟国 外起步较早，取得了一些成果，且已开发出有实用意义的应用软件。但是国内的研究尚且不 多，基于数值模拟研究成果的应用软件更是少之又少。系泊系统分析计算软件对于系泊缆绳 的选取、系泊设备的设计、码头方案的设计，系泊方式的确定都有着重要的指导意义，而且 软件通常采用友好的用户界面形式，使软件的使用更简单，更准确，因此是未来解决船舶码 头安全和作业效率问题的发展趋势。 土木工程结构的分析计算软件已经被广泛应 用，例如 Ansys，PKPM ，SAP 等；专门用于设计 计算港口水工结构物的商业软件，也已经得到广 泛推广，例如排架结构设计计算软件、高桩码头 结构设计计算软件等。系泊系统的计算分析，是 介于船舶工程、海洋工程的边界领域，由于其系 统的复杂性产生的比较晚。但是随着港口船舶事 Fig.1 Shi-mooring 系泊系统分析软件界面 业的发展，各方面对这种软件的需求越来越急迫。国外这种软件应用已经很普遍，不但设计 单位、研究单位运用其进行研究，甚至有些高校已经把对系泊系统分析软件的使用作为一门 课程进行专门学习,见 Fig1 。但是国内这种软件的发展相对缓慢，使用者很少，而且国内尚 没有开发自己的相关软件。不但如此论及系泊系统分析计算软件的文章也不多，缺少必要的 搜集整理。因此本文对系泊系统分析计算软件进行整理和归纳并作以简单的介绍，目的在于 -1- 给设计单位和码头管理单位提供必要的信息，给以后开发这种软件的人用作参考、借鉴。 2. 软件使用概况 系靠方式应该随不同的环境荷载作用而不同，如果系靠方式不合理某根缆绳所受张力就 会超过拉力极限时而发生断裂，然后外力在余下的缆绳中重新分配，结果很有可能导致全部 缆绳崩断。对系靠系统建立合理的数学模型，用数值模拟的方法对系泊体系的内力进行分析 预报可以有效的减少损失的发生。同样可以由程序计算出船舶作业的允许条件，可以提高码 头的运营效率。另外，在拟建港口码头时，可以对待建工程进行数值模拟，从而选择最合理 的设计方案。目前关于系缆力，挤靠力对码头结构的影响，都是根据规范进行粗略的计算， 通过应用程序的计算分析，可以得到更