[發明專利]一種水流作用下的船舶系泊系統簡化設計方法

有效

• 申請號: 202111071838.6
• 申請日: 2021-09-14
• 公開（公告）號: CN113779698B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 婁萬里;劉勇;姚慧嵐;梁家銘;張博;劉洪杰
• 申請（專利權）人: 浙江數智交院科技股份有限公司;中國海洋大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 山東濟南齊魯科技專利事務所有限公司 37108
• 代理人: 趙明媚

本發明公開了一種水流作用下的船舶系泊系統簡化設計方法，所述方法包括：建立系泊船系統模型；對系泊船系統模型進行簡化設計，將系泊船的系纜布置取消，并對其六自由度進行不同的約束設置，得到對應的簡化船舶系統；根據水流流向角的不同，按照不同約束設置的簡化船舶系統進行系泊船系統參數計算，根據水流流向角沿船舶吃水深度的不同，對流向角近似取值進行參數計算。本發明通過對船舶系泊系統的優化設計，簡化了系泊船系泊研究過程中繁瑣的建模和驗證過程，補充了復雜水流作用下系泊船水動力特性的計算方法，提高了系泊船系泊研究的效率。

技術領域

本發明涉及船舶系泊技術領域，具體來說涉及一種水流作用下的船舶系泊系統簡化設計方法。

背景技術

船舶在碼頭停靠及作業時會受到風、浪、流等自然環境荷載的作用，當作用在系泊船上的風、浪、流等荷載較大時，系泊船會發生劇烈的運動，不僅嚴重威脅系泊船的泊穩安全，甚至會出現斷纜等安全事故，嚴重時還會造成不可估量的財產損失和人員傷亡。因此，系泊船的泊穩安全是港口正常運轉的基本保障，為確保系泊船的泊穩安全，對不同環境荷載下船舶系泊方案的設計和優化等研究工作變得十分重要。

在船舶系泊方案的設計和優化過程中，需要進行大量的數值模擬和試驗驗證。在數值建模時，具體的系泊方案取決于系泊船的受力情況，當外部環境條件發生變化時，系泊船的水動力特性隨之發生改變，系泊方案也需要重新進行設計調整，并且不同位置處纜繩的優化工作也十分繁瑣，船舶系泊研究工作整體效率有待提高。此外，隨著我國港口工程建設逐漸走向深海、遠海，開敞式的碼頭逐漸增多，某些碼頭停泊區域的水流條件十分復雜，具體表現為水流流向沿水深變化時會對系泊船的泊穩安全產生不利影響。在這種復雜的水流條件下，系泊船的水動力特性尚未明確，其數值建模同樣需要大量的工作，從而給船舶系泊方案的設計研究帶來了較大的困難。

發明內容

本發明提供一種水流作用下的船舶系泊系統簡化設計方法，對系泊船系泊研究中繁瑣的建模和驗證過程進行改進和優化，解決現有系泊船系泊研究方法效率低的問題。

為實現上述目的，本發明公開了如下技術方案：

一種水流作用下的船舶系泊系統簡化設計方法，包括以下步驟：

建立系泊船系統模型；

對系泊船系統模型進行簡化設計，將系泊船的系纜布置取消，并對其六自由度進行不同的約束設置，得到對應的簡化船舶系統；

根據水流流向角的不同，按照不同約束設置的簡化船舶系統進行系泊船系統參數計算，根據水流流向角沿船舶吃水深度的不同，對流向角近似取值進行參數計算。

基于上述方案，優選的，所述對系泊船的六自由度進行不同的約束設置，得到對應的簡化船舶系統，包括：

將系泊船橫蕩、縱蕩和艏搖方向的自由度進行約束，得到約束船舶系統；

將約束船舶系統中系泊船的六自由度全部約束，得到固定船舶系統。

進一步的，所述根據水流流向角的不同，按照不同約束設置的簡化船舶系統進行系泊船系統參數計算，包括：

對于流向角小于等于β的水流、常規順岸式系泊條件下，船舶水動力系數按照固定船舶系統的水動力系數計算取值；

對于流向角大于等于β的水流、常規順岸式系泊條件下，船舶水動力系數按照約束船舶系統的水動力系數計算取值。

根據水流流向角的不同，按照不同約束設置的簡化船舶系統進行系泊船系統參數計算，還包括：

對于不同流向角的水流、常規順岸式系泊條件下，船舶的縱搖和垂蕩按照約束船舶系統的縱搖和垂蕩計算取值；

對于流向角小于等于β的水流、常規順岸式系泊條件下，船舶的橫搖按照約束船舶系統的縱搖和垂蕩計算取值。