CN103183106A - 一种提高双体风电工程作业船耐波性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高双体风电工程作业船耐波性的方法，该方法综合考虑了影响双体风机安装作业以及航行时耐波性能的多种因素，通过计算和对比分析研究对本船的船型、主要参数、总布置、风机吊装位置、锚泊定位系统等进行优化设计，经过综合评估设计出具有优良耐波性能的双体风电工程作业船。本发明不仅可以大大提高双体风电工程作业船作业时抵抗环境条件的能力，增加本船风机安装时的作业时间；而且可保证本船航行时船体的摇摆运动幅值较小，增强本船航行时的安全性；同时通过选择合理航区的波浪统计资料，降低船体设计波浪载荷，从而更合理地优化船体结构设计。

Description

一种提高双体风电工程作业船耐波性的方法

技术领域

本发明涉及一种提高耐波性的方法，特别涉及一种提高双体风电工程作业船耐波性的方法。

背景技术

现有的风机设备安装船型类型不少，船舶的设计、建造及使用成本是最重要的指标，如何设计一条集风电基础安装、风机整体安装、风机散拼安装多功能于一体化的船舶，且具有安装效率和精度高、稳定性好，安装成本低、设计、建造和使用成本低以及抗风浪能力强等优点，具有中心起吊作业的双体船型应运而生。

现有双体船的耐波性还不是很好，提高双体船的耐波性是现今必须解决的问题，因此提高双体船的耐波性是刻不容缓的一件事。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提高双体风电工程作业船耐波性的方法来解决现有双体船耐波性差的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种提高双体风电工程作业船耐波性的方法，所述方法的步骤如下：

(1)工程船设计，通过船舶设计书选择适当的方法来初步确定船舶主尺寸范围；

(2)在选取的范围内选择N个船舶主要尺寸方案，然后设计船舶线型、舱室布置、特殊甲板机械布置，确定船舶主要参数、线型和布置；

(3)对于工程船每个方案各装载工况的稳性和强度等基本性能指标计算和对比分析以确定M个可行的主尺度设计方案；

(4)M个可行的主尺度方案按照相应航海公约和规范初步计算装在工况，若满足稳性、强度和相应设计范围则进入下个步骤，若不满足则去除；

(5)M个可行的主尺度设计方案(M≤N)，根据船舶任务、装载工况、纵倾和横倾、结冰、潮位和水深、环境条件组合方式、航区波浪统计资料等确定影响工程船耐波性能主要因素和耐波性能评估指标；

(6)然后对M个可行的主尺度设计方案确定主要耐波性能影响因素和性能指标并进行计算和对比分析，从中优选出最佳工程船主尺度方案作为该船最终的主尺寸；

(7)最后重新按照相应航海公约和规范计算各典型装载工况，根据以确定影响工程船主要耐波性能的因素和耐波性能指标中选择若干典型装载工况计算和分析耐波性能指标，综合评估该船的耐波性能；

(8)结束。

优选的，所述方法还包括工程船锚泊定位方法，该方法的步骤如下：

(1)首先进行工程船锚泊定位系统设计；

(2)根据工程船特点初步确定锚泊定位系统主要参数：锚绞车、锚泊线和锚等的数量、规格和容量，初步设计锚泊定位系统；

(3)然后从影响工程船锚泊定位能力的多种因素中确定主要影响因素和评估指标，对该锚泊定位系统进行计算和分析以确认是否满足该船的锚泊定位设计要求；如不满足，须要重新确定锚泊定位系统主要参数并对新的锚泊定位系统重新计算和分析，直至满足设计要求为止；

(4)最终确定锚泊定位系统主要参数：锚绞车、锚泊线和锚等的数量、规格和容量及锚泊定位系统运动和受力特性；

(5)结束。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明不仅可以大大提高双体风电工程作业船作业时抵抗环境条件的能力，增加本船风机安装时的作业时间；而且本船航行时船体的摇摆运动的减小，可以增加本船航行时的安全性；同时通过选择合理航区的波浪统计资料，降低船体波浪载荷，从而优化船体结构设计，使船体结构设计更加合理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明工程船耐波性设计综合分析评估法的框图；

图2为本发明工程船锚泊定位方法的框图；

图3为双体风电工程作业船用于船舶波浪载荷预报的国内近海区块(S1、S2、S3、S4、E1、E2、E3、E4、E5、Y1、Y2和NW13)；

限于篇幅，这里只列举了E2区块的全年统计的波浪散波图。图4为西北太平洋E2区块全年统计波浪散波图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1和图2所示，本发明一种提高双体风电工程作业船耐波性的方法，所述方法的步骤如下：

(1)工程船设计，通过船舶设计书选择适当的方法来初步确定船舶主尺寸范围；

(2)在选取的范围内选择N个船舶主要尺寸方案，然后设计船舶线型、舱室布置、特殊甲板机械布置，确定船舶主要参数、线型和布置；

(3)对于工程船每个方案各装载工况的稳性和强度等基本性能指标计算和对比分析以确定M个可行的主尺度设计方案；

(4)M个可行的主尺度方案按照相应航海公约和规范初步计算装在工况，若满足稳性、强度和相应设计范围则进入下个步骤，若不满足则去除；

(5)M个可行的主尺度设计方案(M≤N)，根据船舶任务、装载工况、纵倾和横倾、结冰、潮位和水深、环境条件组合方式、航区波浪统计资料等确定影响工程船耐波性能主要因素和耐波性能评估指标；

(6)然后对M个可行的主尺度设计方案确定主要耐波性能影响因素和性能指标并进行计算和对比分析，从中优选出最佳工程船主尺度方案作为该船最终的主尺寸；

(7)最后重新按照相应航海公约和规范计算各典型装载工况，根据以确定影响工程船主要耐波性能的因素和耐波性能指标中选择若干典型装载工况计算和分析耐波性能指标，综合评估该船的耐波性能；

(8)结束。

本发明工程船锚泊定位方法的步骤如下：

(1)首先进行工程船锚泊定位系统设计；

(2)根据工程船特点初步确定锚泊定位系统主要参数：锚绞车、锚泊线和锚等的数量、规格和容量，初步设计锚泊定位系统；

(3)然后从影响工程船锚泊定位能力的多种因素中确定主要影响因素和评估指标，对该锚泊定位系统进行计算和分析以确认是否满足该船的锚泊定位设计要求；如不满足，须要重新确定锚泊定位系统主要参数并对新的锚泊定位系统重新计算和分析，直至满足设计要求为止；

(4)最终确定锚泊定位系统主要参数：锚绞车、锚泊线和锚等的数量、规格和容量及锚泊定位系统运动和受力特性；

(5)结束。

本发明双体风电工程作业船耐波性设计综合分析评估法并不只是单纯按照规范或者常规方法规定的方式评估工程船的耐波性能，而是通过综合考虑多种主要影响耐波性能因素优选船舶主要尺度、船型参数和总布置等，使用本方法指导本船船体的设计，其优点是不言而喻的：在起重船的设计中具有重要指导意义，它摒弃了传统的方法的缺陷，其优势是不言而喻的，可以认为这样的设计理念是先进的，具有良好的前景，对于将来其它类型工程船的设计开发具有前瞻性和开拓性。

本发明双体风电工程作业船锚泊定位系统设计技术及其定位能力预报综合评估法指导锚泊定位系统的设计，不至于导致规定的环境条件下产生走锚、锚泊线变形或断裂、锚机或锚铰车超出负荷而损坏、导缆孔损坏、弃锚以及船体运动过大导致海损事故发生：如碰撞其它浮体或桥梁等固定结构物。应用该方法进行锚泊定位系统设计可以保证本船锚泊定位系统是具有稳定性、安全性和实用性。

参见图3和图4所示，本发明选取国内近海航区波浪统计资料预报船舶波浪载荷方法可按照我国近海十二个海区区块的北大西洋波浪统计资料直接计算波浪载荷，相对于中国船级社规范要求的北大西洋海区波浪统计资料的直接计算结果，这种方法折减是非常可观的，而且也是实用可行的，它对于优化船体结构非常有效。

根据《钢质船入级规范》中所述，对于超出规范尺度的船体，其总纵强度中的波浪弯矩和波浪切力需要直接计算，计算的波浪散波图依据北大西洋海区，虽然对于近海航区直接计算的波浪载荷打九五折，但是依然不能反映特定航线所在航区的波浪载荷。本项目通过与中国船级社上海分社审图中心和规范所多次协商和研究，拟将中国近海航区的波浪散波图作为设计双体风电工程作业船的依据。这种方法在船舶设计中首次使用。这样的计算方法可减轻船体和起重机的结构重量，从而优化了双体船的设计，也为其它工程船设计提供了新的设计理念和设计方法。

本发明采用NHAM软件集成系统预报船舶耐波性运动、加速度以及波浪载荷；并且利用特定航线所在航区的波浪统计资料，预报本船的运动、加速度及波浪载荷，同时使用PANTRAN建模和NASTAN计算，加载计算的波浪载荷，优化本船结构设计。

NHAM软件集成系统为法国船级社开发的用于评估海上结构物一阶及二阶波浪载荷和运动响应的三维挠射/辐射软件HydroStar软件、系泊分析软件ARIANE-7软件、船舶总体设计软件NAPA软件和数学软件MATLAB软件及各自开发的模块或程序有机结合形成的一套软件集成系统，它为工程船舶耐波性能分析和锚泊定位系统及全船有限元波浪载荷的分析、设计以及方案实施提供了一套完善、合理及新颖的设计理念和具体解决问题的方法和工具，为工程船的耐波性设计、锚泊定位系统设计和全船有限元分析波浪载荷预报方法的规范化和系统化奠定了坚实的设计基础。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种提高双体风电工程作业船耐波性的方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：

(1)工程船设计，通过船舶设计书选择适当的方法来初步确定船舶主尺寸范围；

(2)在选取的范围内选择N个船舶主要尺寸方案，然后设计船舶线型、舱室布置、特殊甲板机械布置，确定船舶主要参数、线型和布置；

(3)对于工程船每个方案各装载工况的稳性和强度等基本性能指标计算和对比分析以确定M个可行的主尺度设计方案；

(4)M个可行的主尺度方案按照相应航海公约和规范初步计算装在工况，若满足稳性、强度和相应设计范围则进入下个步骤，若不满足则去除；

(5)M个可行的主尺度设计方案(M≤N)，根据船舶任务、装载工况、纵倾和横倾、结冰、潮位和水深、环境条件组合方式、航区波浪统计资料等确定影响工程船耐波性能主要因素和耐波性能评估指标；

(6)然后对M个可行的主尺度设计方案确定主要耐波性能影响因素和性能指标并进行计算和对比分析，从中优选出最佳工程船主尺度方案作为该船最终的主尺寸；

(7)最后重新按照相应航海公约和规范计算各典型装载工况，根据以确定影响工程船主要耐波性能的因素和耐波性能指标中选择若干典型装载工况计算和分析耐波性能指标，综合评估该船的耐波性能；

(8)结束。

2.根据权利要求1所述的一种提高双体风电工程作业船耐波性的方法，其特征在于：所述方法还包括工程船锚泊定位方法，该方法的步骤如下：

(1)首先进行工程船锚泊定位系统设计；

(2)根据工程船特点初步确定锚泊定位系统主要参数：锚绞车、锚泊线和锚等的数量、规格和容量，初步设计锚泊定位系统；

(3)然后从影响工程船锚泊定位能力的多种因素中确定主要影响因素和评估指标，对该锚泊定位系统进行计算和分析以确认是否满足该船的锚泊定位设计要求；如不满足，须要重新确定锚泊定位系统主要参数并对新的锚泊定位系统重新计算和分析，直至满足设计要求为止；

(4)最终确定锚泊定位系统主要参数：锚绞车、锚泊线和锚等的数量、规格和容量及锚泊定位系统运动和受力特性；

(5)结束。

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