大型无动力船舶防台浮筒系泊力数学模型研究.docx

大型无动力船舶防台浮筒系泊力数学模型研究包雄关，李松（宁波大学，浙江宁波 315211）摘 要：提出大型无动力船舶防台浮筒系泊系统设计中，船舶的风、浪、流等自然环境载荷计算模型，求取在自然环境载荷以及船艏锚链作用下达到平衡状态时的锚链受力，并和物理模型，实测试验等研究 结果进行比对验证，确定单点系泊数学模型的科学性和合理性。继而分析防台浮筒系泊系统数学模型计 算结果在防台浮筒工程设计中的应用。关键词：大型无动力船舶；防台浮筒；系泊力；数学模型中图分类号：U664. 4; U653.2文献标志码：A文章编号：1000-6982 (2014) 02-0037-04DOI:10.13788/ki.cbgc.2014.0041Research on Anti-typhoon Buoy Mooring Force Mathematical Modeling of Large Non-powered ShipsBAO Xiong-guan, LI Song(Ningbo University, ZheJiang NingBo 315211, China)Abstract: The research work of this paper was conducted emphasizing on wind model, flow model, mooring force model when proposing the design of anti-typhoon buoy mooring system of large non-powered ships. Based on the model, considering the non-powered vessels environment moving factor, ships’ single point mooring force is further analyzed. Through physical modeling and measurement, the scientificity and rationality of the mathematical model is verified. And then the application of anti-typhoon buoy mooring system mathematical modeling results in the design of anti-typhoon buoy engineering is analyzed.Key words: large non-powered ships; anti-typhoon buoy; mooring force; mathematical model近几年来，中国造船工业、大中型修造船基地的迅猛发展，以及当下面临的行业困难，使得新建和修 理中解除动力的大型和超大型无动力船舶保有量日趋 增多。无动力船舶因无法自航而不能主动抗风顶流， 台风期间，如仅采用抛锚防台方式，一旦走锚则对无 动力船舶自身及周边水域桥梁、码头等设施的安全保 障产生重大威胁。浮筒单点系泊系统是解决无动力船舶防台锚泊问 题的有效途径之一。虽然船舶的浮筒系泊系统已在世 界各港口水域得到广泛应用，但 10 万吨级、30 万吨 级防台浮筒的建造在国内乃至世界上无成熟经验和规 范可循，大型无动力船舶防台系泊系统受力问题的研 究也较为少见。2012 年 6 月，舟山市马峙锚地西侧的 2 座 10 万吨级、五虎礁锚地 3 座 10 万吨级、岱山水道岱 1 座 30 万吨级无动力船舶防台浮筒通过竣工验收，并在马峙锚地西侧对 10 万吨级无动力船舶防台浮筒进行了现场抗拔试验，锚碇系统的抗拔力≥4500kN， 防台浮筒抗拉性能达到预期目标。大型无动力船舶防台浮筒系泊系统的设计参数， 需要根据数学模型、物理模型，实测试验等研究综合 确定。本文主要研究防台浮筒系泊基本数学模型，根 据设计风速、设计流速、设计波浪和设计船型等条件， 在系泊系统中各种设计工况组合下，分析船舶的可能 的运动状态；并确定船舶在最不利状态下，作用在船 上的风荷载、水流力、波浪力以及由其组合而取得的 系缆力和相应的锚链。通过锚链力的实测，与数学模 型进行比对，确定单点系泊数学模型计算的科学性和 合理性，并将模型应用于上述舟山 6 座防台浮筒设计 依据之一。这也为后续的理论研究和工程实践奠定了 基础[1-3]。收稿日期：2013-09-28；修回日期：2013-11-02基金项目：浙江省自然科学基金项目：水下拖曳线列阵耦合多体系统非线性随机动力响应研究（LY13A020006）。 作者简介：包雄关（1968-），男，副教授。主要从事海上交通安全研究。—