无动力VLCC系泊防台系缆力模型优化研究

摘要

台风是发生在热带海洋面上破坏力极强的天气系统，是一种海洋灾害性天气，严重威胁着海上船舶的安全。在西北太平洋沿岸国家中，我国遭受的风暴灾害最频繁、最严重，台风致灾区域几乎遍及整个东、南沿海。而随着近年来航运市场的不停发展，超期服役船舶数量不断增加，国内船舶修造企业面临难得的发展机遇，大型船坞及舾装码头的建设，使得企业具备承修超大型船舶的能力。
　　无动力船舶一般处于空载状态，受风面积大，仅靠锚的抓力，没有主机操纵协助，存在极大的走锚失控风险。目前，大型无动力船舶是港口防台的重点，也是防台的弱点，尤其是我国沿海一些造船业相对发达的港口，无动力船舶防台安全问题更加突出。在每年台风期间，无动力船舶的锚泊安全和防台问题都面临十分严峻的形势，涉及到人民生命和企业财产安全。
　　由于无动力船舶主机推进设备缺失或故障，大型无动力船舶在码头系泊防台时，船舶因受风、浪、流的影响对缆绳产生较大的拉力，导致大型无动力船舶码头系泊安全问题突出。作者通过阅读大量关于船舶系泊防台的文献，结合多次对深圳友联修造船厂无动力船舶系泊防台经验进行分析总结，依托《大型无动力船码头系泊防台模拟数值试验研究》和《友联船厂孖洲岛基地无动力船码头系泊防台数值计算研究》相关资料，在国内外现有成果的基础上，主要开展以下几个方面的分析和探究：
　　1、国内外系缆力计算模型分析
　　在船舶系泊防台系缆力数值计算模型方面，国内外主要有三种计算模型，即《港口工程荷载规范》（ JTS144-1-2010）、《OCIMF Mooring Equipment Guidelines(Third Edition)》以及美国的《Unified Facilities Criteria Design:Moorings》，对这三种国内外现有的码头系泊系缆力计算模型进行介绍和分析，提出并验证缆绳系泊防台模型的问题和不足。
　　2、对码头缆绳系泊防台计算模型进行优化分析
　　本文在大型无动力船舶码头系泊防台模型数值计算及模拟试验研究的基础上，以30万吨级VLCC为对象，分析船舶的不同台风风力、水流及波浪等组合工况条件下，先对前期缆绳系泊防台模型的不足之处进行分析研究，随着研究的深入和实际应用结果，分中期和后期两次对缆绳系泊防台模型进行优化设计，最终提出计算更加准确可靠的后期组合系泊防台优化模型。
　　3、VLCC在模型优化前后的数值计算对比分析
　　通过编程建模和 GUI界面计算，用3D视图方式将无动力船舶码头前期缆绳系泊防台模型、中期组合系泊防台优化模型和后期组合系泊防台优化模型进行数值计算及对比分析，结合数年来与友联船厂的合作跟踪研究和模拟试验结果，证明了大型无动力船舶码头后期组合系泊优化防台模型可以取到更好的防台风效果，且能够抵御11级（阵风12级）台风，从而证明了后期组合系泊优化防台模型的可行性与优越性，并为其他大型无动力船舶在台风等恶劣天气下的实际防台操作提供依据。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 研究意义

1.3 国内外研究现状及其发展趋势

1.4 论文研究的主要内容及创新点

第2章 无动力VLCC系泊特性及系泊计算模型分析

2.1 VLCC防台概述

2.2 无动力VLCC防台方式及特性分析

2.3 船舶系泊防台码头及相关附属设施概述

2.4 无动力船舶码头缆绳系泊计算模型分析

2.5 本章小结

第3章 VLCC码头系泊数值计算与模拟试验研究

3.1 VLCC码头缆绳系泊防台模型数值计算

3.2 VLCC码头缆绳系泊防台模拟试验研究

3.3 本章小结

第4章 VLCC码头系泊防台计算模型优化研究

4.1 VLCC中期组合系泊防台优化模型

4.2 VLCC后期组合系泊防台优化模型

4.3 本章小结

第5章 三个模型的数值计算对比分析

5.1 中期组合优化模型与缆绳系泊防台模型对比分析

5.2 中期组合优化模型与后期组合优化模型对比分析

5.3 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文及研究成果