[发明专利]一种水流作用下的船舶系泊系统简化设计方法

说明书

本发明公开了一种水流作用下的船舶系泊系统简化设计方法，所述方法包括：建立系泊船系统模型；对系泊船系统模型进行简化设计，将系泊船的系缆布置取消，并对其六自由度进行不同的约束设置，得到对应的简化船舶系统；根据水流流向角的不同，按照不同约束设置的简化船舶系统进行系泊船系统参数计算，根据水流流向角沿船舶吃水深度的不同，对流向角近似取值进行参数计算。本发明通过对船舶系泊系统的优化设计，简化了系泊船系泊研究过程中繁琐的建模和验证过程，补充了复杂水流作用下系泊船水动力特性的计算方法，提高了系泊船系泊研究的效率。

技术领域

本发明涉及船舶系泊技术领域，具体来说涉及一种水流作用下的船舶系泊系统简化设计方法。

背景技术

船舶在码头停靠及作业时会受到风、浪、流等自然环境荷载的作用，当作用在系泊船上的风、浪、流等荷载较大时，系泊船会发生剧烈的运动，不仅严重威胁系泊船的泊稳安全，甚至会出现断缆等安全事故，严重时还会造成不可估量的财产损失和人员伤亡。因此，系泊船的泊稳安全是港口正常运转的基本保障，为确保系泊船的泊稳安全，对不同环境荷载下船舶系泊方案的设计和优化等研究工作变得十分重要。

在船舶系泊方案的设计和优化过程中，需要进行大量的数值模拟和试验验证。在数值建模时，具体的系泊方案取决于系泊船的受力情况，当外部环境条件发生变化时，系泊船的水动力特性随之发生改变，系泊方案也需要重新进行设计调整，并且不同位置处缆绳的优化工作也十分繁琐，船舶系泊研究工作整体效率有待提高。此外，随着我国港口工程建设逐渐走向深海、远海，开敞式的码头逐渐增多，某些码头停泊区域的水流条件十分复杂，具体表现为水流流向沿水深变化时会对系泊船的泊稳安全产生不利影响。在这种复杂的水流条件下，系泊船的水动力特性尚未明确，其数值建模同样需要大量的工作，从而给船舶系泊方案的设计研究带来了较大的困难。

发明内容

本发明提供一种水流作用下的船舶系泊系统简化设计方法，对系泊船系泊研究中繁琐的建模和验证过程进行改进和优化，解决现有系泊船系泊研究方法效率低的问题。

为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

一种水流作用下的船舶系泊系统简化设计方法，包括以下步骤：

建立系泊船系统模型；

对系泊船系统模型进行简化设计，将系泊船的系缆布置取消，并对其六自由度进行不同的约束设置，得到对应的简化船舶系统；

根据水流流向角的不同，按照不同约束设置的简化船舶系统进行系泊船系统参数计算，根据水流流向角沿船舶吃水深度的不同，对流向角近似取值进行参数计算。

基于上述方案，优选的，所述对系泊船的六自由度进行不同的约束设置，得到对应的简化船舶系统，包括：

将系泊船横荡、纵荡和艏摇方向的自由度进行约束，得到约束船舶系统；

将约束船舶系统中系泊船的六自由度全部约束，得到固定船舶系统。

进一步的，所述根据水流流向角的不同，按照不同约束设置的简化船舶系统进行系泊船系统参数计算，包括：

对于流向角小于等于β的水流、常规顺岸式系泊条件下，船舶水动力系数按照固定船舶系统的水动力系数计算取值；

对于流向角大于等于β的水流、常规顺岸式系泊条件下，船舶水动力系数按照约束船舶系统的水动力系数计算取值。

根据水流流向角的不同，按照不同约束设置的简化船舶系统进行系泊船系统参数计算，还包括：

对于不同流向角的水流、常规顺岸式系泊条件下，船舶的纵摇和垂荡按照约束船舶系统的纵摇和垂荡计算取值；

对于流向角小于等于β的水流、常规顺岸式系泊条件下，船舶的横摇按照约束船舶系统的纵摇和垂荡计算取值。