[發明專利]波浪影響下碼頭系泊船舶損失作業天數分析與控制方法

有效

• 申請號: 201810072635.0
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108399279B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 沈文君;陳漢寶;徐亞男;高峰;陳松貴;李焱
• 申請（專利權）人: 交通運輸部天津水運工程科學研究所
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉玥

本發明公開了一種波浪影響下碼頭系泊船舶損失作業天數分析與控制方法：(一)推算工程區設計波浪條件；(二)確定波浪的主要作用方向；(三)確定控制波高；(四)分析某一波浪方向對應的港內泊位前沿波高與允許作業波高進行比較，當泊位前沿的波高大于允許作業波高時，該波高對應的頻率值將計入到損失作業概率中；再將其他波浪方向對應的結果進行疊加，得到不可作業概率，乘以年天數即得到損失作業天數。本發明在波浪資料有限的前提下，能夠針對工程港區的波浪條件進行分析，為統計損失作業天數提供了可靠依據；同時結合具體的船型，針對不同的波浪周期和波浪方向給出了泊位允許的作業波高，結果更為合理和準確，對實際操作有指導意義。

技術領域

本發明涉及港口工程，特別涉及一種波浪影響下碼頭系泊船舶損失作業天數分析與控制方法。

背景技術

碼頭作業天數作為海港碼頭設計中的重要指標，它會影響碼頭裝卸能力的計算域分析，進而影響平面布置方案、碼頭運量的預測分析等方面。因此準確評估損失碼頭作業天數有著非常重要的意義。

碼頭作業天數是指在自然條件下的作業天數，它等于年日歷天數減去不利自然條件下不能作業的天數。而影響碼頭作業的不利自然條件主要有波、風、雨、霧、冰等。實際上，考慮所有自然條件較為精確地計算損失作業天數是非常困難的，因為大風、大浪等不同要素之間可能存在同時出現的情況，如何扣除不同要素影響作業的重復天數是其中的難點。大多數港口波浪是影響作業天數的重要因素，本發明從波浪因素影響出發，給出波浪影響下計算碼頭作業天數最為合理的方法。

計算損失作業天數時，現在通常的做法是基于港內波浪資料，根據《海港總體設計規范》(JTS 165-2013)中給出的允許作業波高，統計損失概率。但這種方法的實施存在以下三個限制因素：

1)實際項目中(尤其是國外工程)僅可搜集到鄰近海洋測站波浪數據，缺乏港內實測波浪資料的工程，無法直接使用規范統計損失作業天數。

2)《海港總體設計規范》中給出不同噸位船舶對應的允許作業波高有周期的限制，若超出范圍，則需要做專門地論證。

3)規定小于45°的波浪均為順浪，即小于該數值的浪向對應的允許作業條件相同，但在實際情況是在0°至45°范圍內入射角對船舶的作用存在較大的差異，全按一種浪向進行考慮過于簡化。如條件允許應盡量細化不同浪向下船舶允許作業波高。

發明內容

本發明以解決以上實際工程問題為導向，針對具體工程，聯合波浪數學模型計算和系泊數學模型計算，提供一種波浪影響下碼頭系泊船舶損失作業天數分析與控制方法，采用本方法可以更為精確地獲得碼頭系泊船舶的作業天數，并且采用措施提高作業天數，確保作業安全和高效。

本發明所采用的技術方案是：一種波浪影響下碼頭系泊船舶損失作業天數分析與控制方法，包括以下步驟：

步驟A，推算工程區設計波浪條件：根據外海重現期波浪條件，在自工程建設前，利用外海波浪模型推算工程區設計波浪條件，同時為工程后波浪場計算(港內波浪模型)提供邊界條件；

步驟B，確定波浪的主要作用方向：模擬主方向波浪傳播到碼頭前沿的方向，通過港內波浪模型進行模擬分析，獲得港內波浪分布和比波高數值，并得到各泊位處的波浪作用角度和波浪周期；

步驟C，確定控制波高：波向和周期確定后，在系泊數學模型中建立船舶模型及系泊系統模型，將計算不同波高、不同周期波浪作用下的船舶運動量、纜力以及護舷撞擊力；根據作業控制條件，得到不同泊位不同周期對應的允許作業波高；

步驟D，分析某一波浪方向對應的港內泊位前沿波高與允許作業波高進行比較，當泊位前沿的波高大于允許作業波高時，該波高對應的頻率值將計入到損失作業概率中；再將其他波浪方向對應的結果進行疊加，得到不可作業概率，乘以年天數即得到損失作業天數。

其中，步驟A具體包括：