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港内系泊和敞水拖航下船舶缆绳动态响应研究
| 论文题名： | 港内系泊和敞水拖航下船舶缆绳动态响应研究 |
| 关键词： | 港内系泊;敞水拖航;船舶缆绳;动态响应;势流理论 |
| 摘要： | 在船舶的多种作业活动中，缆绳作为连接结构物之间的主要构件，与两端的结构体组成了一个复杂的耦合系统，缆绳易承担较强的载荷并发生较大的形变。如何保证缆绳安全作业不发生断缆事故，是保障船舶正常进行系泊、拖航等作业的基础。随着船舶尺寸的增加，相应配套的港口设施也向深水区域布置，导致所处环境缺少防波堤等遮蔽结构的保护，暴露在外界多变的环境载荷之下。如遇较恶劣的天气条件，若未及时避险，船舶系泊、拖航系统将直接承受外界复合环境载荷的考验，若此时船体及缆绳布置不当，缆绳极有可能断裂，使船舶进入失控状态，导致恶性事故的发生，不但会导致经济损害，而且会对从业者的人身安全造成威胁。 本文针对船舶系泊、拖航作业系统，采用三维势流理论，在定常风、定常流、不规则波的复合环境载荷影响下，对系泊缆和拖缆的动态响应进行研究。通过建立缆绳所受张力与外部环境载荷的直观联系，反映外部环境载荷对缆绳的作用特点，为船舶系泊、拖航系统的布置及其监测系统提供理论和数据支撑。本文主要研究内容如下： （1）总结船舶系泊系统布置要求和拖航系统多种布置方案，确定后续研究对象。本文将对旁靠一字型码头并采用连片式码头布置的船舶系泊系统进行研究分析。不同于已有较多研究的单船吊拖方式，本文后续将对采用侧跨式和双船推进式两种拖航方式的船舶拖航系统进行研究。 （2）根据相关规范要求，以不同码头上系缆桩间距（30m、45m）和船体与系缆桩的相对位置确定四套不同方案。通过时历计算分析确定最佳方案的布置为系缆桩间距为30m，船体重心位于两系缆桩中间。对最佳方案进行多海况下的模拟计算以分析外部环境载荷对系泊缆的作用规律，并得到该系泊系统在多海况下的承载能力。通过增加一组系泊缆及改变系泊船吃水来研究提高系泊系统安全性的方法。计算表明，增加位于船艉的横缆对提高系泊系统安全性的效果最好，而改变系泊船吃水产生的影响较小。 （3）分别采用侧跨式拖航方式和双船推进式拖航方式，进行多海况下的模拟计算，分析外部环境载荷对拖缆的作用规律，并确定拖航系统在多海况下的承载能力。通过改变拖航系统的航速和被拖船的吃水来研究提高拖航系统安全性的方法。计算表明，降低航速可以有效降低主要受力缆的张力值以提高拖航系统安全性，而改变被拖船吃水所产生的影响较小。 |
| 作者： | 李光钊 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 于鹏垚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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