LNG船泊位长度优化分析.pdf

第45卷第3期
船海工程
Vol 45 No
2016年6月
SHIP &OCEAN ENGINEERING
Jun.2016
D0I:10.3963/j.iss.1671-7953.2016.03.039
LNG船泊位长度优化分析
沈文君,高峰,谭忠华
(交通运输部天津水运工程科学研究所,港口水工建筑技术国家工程实验室,天津300456
摘要:以某LNG船为例,以降低船舶运动量、均衡系泊索张力和减少断缆危险为目标,分析开敞式码头
系泊安全影响因素及泊位长度。选取4种码头长度,进行多组不同波浪周期横浪作用下缆绳张力及船舶运动
量的数值计算,分析船舶运动量和系缆拉力,提出较为适宜的码头长度。
关键词:泊位长度;数值计算;系缆拉力
中图分类号:U661.2
文献标志码:A
文章编号:1671-7953(2016)030177-04
为了满足大型船舶的停靠要求,大型泊位一以计算船上任意一点的位移、速度、加速度。该软
般建在开敞和半开敝的深水水域。开敞码头设计件采用三维势流理论,对护舷刚度进行建模时,可
最首要的问题就是确定码头长度,国内外对码头以考虑橡胶护舷的非线性刚度,通过护舷的刚度
长度的计算方法在规范上相差较大。合理的曲线来定义护舷的刚度。将码头安装橡胶护舷的
泊位长度对于约東系泊船舶的运动、均匀分布并位置设定为固定端,通过将橡胶护舷设成弹簧装
降低系缆力很重要,也有利于降低工程投资并减置来实现对碰撞的模拟。本项目基于三维势流理
少占用稀缺的岸线资源?。近年来这方面的研论,对船舶系泊码头的过程进行数值模拟及分析,
究工作集中在采用物理模型试验方法或数值计算研究系泊过程中的系泊力、波浪载荷及橡胶护舷
方法对港口内系泊船舶的运动及系缆布置优的碰撞力,计算过程中未考虑码头的变形,将其视
化?。本文针对一系列码头长度,以减小系泊船为刚体,充分考虑船舶与码头护舷能量的消耗特
舶运动量和均化系缆力为目标,分析讨论泊位长性,对船舶系泊过程进行仿真模拟。
度与船舶运动量和系缆力的关系,为码头系泊提
供更合理的布置方案。
2坐标系及码头布置
1软件介绍
采用2个坐标系统,1个是地球固定坐标系;
1个是船体坐标系。如图1所示。
计算采用的软件是 Alkyon公司开发的SH
MOORING软件,可计算多种外界作用,包括波浪
激振力、水动力、水静力、风荷载、水流力及缆绳力
等。对于波浪激振力可以计算不同形式的波,包
括一阶不规则波,二阶长波,微幅波漂移力等。按
照护舷三维的实际作用点进行计算,而不是象通
常的做法那样把防护舷当作一维作用力处理,受
图1船体坐标系示意
力计算会随船舶位置变化而变化。同时,软件可
本次计算共包括370,390,410和430m4个
长度(码头最外侧系缆点间距)方案,不同泊位长
收稿日期:2015-10-29
度系缆墩的布置参数见表1和图2。其中:L为
修回日期:2015-11-16
表1不同泊位长度系缆墩的布置参数m
基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费
D
专项资金项目(tks130203)
35.0
第一作者简介:沈文君(1984-),女,博士,副研究员
42.5
研究方向:浮体结构系泊动力响应
48,5
E-mail:bettyshen1984@126.com
55.0
2016年
船海工程
第3期
沈文君,等:JNG船泊位长度优化分析
第45卷
57.5
266000mLNG船
0.3
泊位长度370m
泊位长度
图2不同泊位长度系缆墩的布置示意
泊位长度410m
一一泊位长度430m
码头总长度;D1、D2为系缆墩之间的距离。采用
68101214161820222426283032343638
442的系缆方式,对比不同泊位长度的结果。
波浪周期/s
图3不同泊位长度时垂荡运动量的比较
3计算条件
3.1船舶模型
计算对象为26.6x10°m3LNG船,长345m,
型宽53.8m,型深27m,满载吃水12.2m,排水
1.50
1.00
一泊位长度370m
量为185000t。
一泊位长度390m
一泊位长度410m
3.2护弦及缆绳的模拟
泊位长度430m
在4个靠船墩上分別布置SUC2250H2鼓1
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波浪周期/s
板低反力型橡胶护舷,其单鼓设计反力为2126kN,
图4不同泊位长度时横摇运动量的比较
最大反力2260kN,设计吸能量2101kN?m,最
大吸能量224kN?m。
0.07
采用直径75mm尼龙缆,其单根破断力为
一泊位长度370m
ン0.0
泊位长度390m
1000kN,系缆方式为442,即艏、艉缆各3根,艏
泊位长度410n
泊位长度4.30
艉横缆各4根,艏艉倒缆各2根。缆绳初始力设
0.03
定100kN。
0.01
3.3动力条件
波高0.8m,波浪周期6~368,人射角90°。
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波浪周期/s
4试验结果分析
图5不同泊位长度时纵摇运动量的比较
4.1泊位长度对运动量的影响
0.70
计算发现,不同泊位长度下,系泊缆绳在垂荡、
横摇和纵摇3个方向上的回复刚度差别不大,3个
自由度的运动量差别不显著,见图3~8。纵荡、横
泊位长度370m
系0.20
泊位长度390m
荡和艏摇3个自由度的运动量差别比较明显。
泊位长度410m
泊位长度430m
由图3~5可见,不同泊位长度的纵荡运动量
68101214161820222426283032343638
随着波浪周期的变化趋势大体相同。随着泊位长
波浪周期/s
度的增加,纵荡运动总体上逐渐减小。这是因为
图6不同泊位长度时纵荡运动量的比较
艏艉缆和横缆在纵向上的受力逐渐增大,约束增
由图8可见,艏摇运动随着泊位长度的增加先
强,进而纵荡运动量减小。而横荡方向的运动量减小后增大。泊位长度在370~410m变化时,多
随着泊位长度的增有逐渐増大的趋势。这是因为数周期的艏摇运动随着泊位长度的增大而减小,而
随着泊位长度的增加,艏艉缆和横缆与码头轴线泊位长度增加到430m,艏摇运动又增大很多。
的夹角逐步变大,其在横向上的回复刚度有变小4.2泊位长度对系缆力的影响
的趋势,导致横荡运动逐步变大。
由于船舶受到横浪作用,倒缆受到的拉力与
艏摇运动随着泊位长度的变化也有较大的变艏艉缆、艏艉横缆相比较小,因此在此只是对艏艉
化,但规律与纵荡运动和横荡运动又有一些差别。缆和横缆缆力间的不均匀性进行分析。不同泊位
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