[发明专利]一种适应浅水区的柔性靠泊装置

说明书

技术领域

本发明属于海洋工程领域船舶靠泊方式的创新。

背景技术

目前海上船舶靠泊结构形式有固定式和浮动式两类。固定式靠泊结构通常是顺流向布置的两座靠船墩；在有海上结构(如海上平台)为依托的条件下，可在平台结构上设置靠船件，这种靠泊形式也属于固定式靠泊。固定式靠泊结构的基础根植于海床，通过刚性腿柱支承上部结构，因此属于刚性靠泊系统。固定式靠泊结构吸能原理是：船舶动能通过靠船结构和护舷的变形转化弹性变形内能，其特点是靠船结构和护舷变位小，但反力大。因此靠泊船舶吨位的增加，需要更庞大的靠船结构利高反力的护舷，工程投资费用较高。浮动式靠泊系统由多点系泊顺流向布置的浮船作为靠船码头，浮船与海床的连接采用悬链腿，悬链腿的刚度较小，因此浮船的变位大，反力较小，悬链的重量提供浮船的恢复力。这种浮动式靠泊系统是一种柔性靠泊系统，但由于悬链腿容易受到靠泊船舶碰撞，因此不适于浅水区使用。

发明内容

为了解决在浅水区固定式靠泊装置变位小，反力大的问题，本发明提供一种柔性靠泊装置。这种柔性靠泊装置采用张力腿浮筒结构，船舶靠泊时，船舶动能转换为浮筒的位置势能，具有变位大，反力小的特点，并且适应浅水区使用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适应浅水区的柔性靠泊装置由一组以上张力腿浮筒组成，每组张力腿浮筒包括一个靠泊浮筒、三个以上锚碇结构和三条以上钢索或锚链。其特征在于所说的靠泊浮筒位于最低潮位以下，并保持恒定的净浮力，由张紧的钢索或锚链系泊于海底锚碇结构上。在靠泊浮筒剩余浮力的牵拉下，钢索或锚链处于张紧状态，因此称为“张力腿”。锚碇结构可采用钢桩，也可铁砂压载的吸力锚；靠泊浮筒上设置若干顶部位于水面以上，直接接触船舶的立柱。

柔性靠泊装置的吸能原理是：船舶动能转换为靠泊浮筒的位置势能。张力腿浮筒在船舶撞击之前处于自由牵拉状态，此时靠泊浮筒净浮力B与张力腿拉力f数值相等、方向相反，并处于同一垂线状态。船舶以一定的速度撞击靠泊浮筒上的立柱时，靠泊浮筒顺船舶撞击方向发生水平位移Δδ，张力腿偏移一个角度θ，由于其长度L不变，靠泊浮筒水平位移的同时发生垂向位移Δh。根据能量守恒定律，得出E0=12mVN2·ρ=B·Δh]]>(式1)，其中E₀为船舶撞击有效能量，m为船舶质量，V_N为船舶靠泊时法向速度，ρ为有效撞击能量系数。由靠泊浮筒位移的几何关系得出Δδ=L2-(L-Δh)2]]>(式2)，式1代入式2得Δδ=1L1-(1-E0B·L)2]]>(式3)，式3表示靠泊浮筒水平位移与张力腿浮筒系统吸收能量的关系，随靠泊浮筒水平位移的增大，张力腿浮筒系统所吸收能量也增大。张力腿浮筒系统在靠泊浮筒发生位移后产生水平恢复力F，F=B·tanθ=B·ΔδL]]>(式4)，式4反映了浮筒水平位移与水平恢复力成正比例关系。