CN107016169A - 一种lng船系泊力的分析方法 - Google Patents

一种lng船系泊力的分析方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107016169A
CN107016169A CN201710146921.2A CN201710146921A CN107016169A CN 107016169 A CN107016169 A CN 107016169A CN 201710146921 A CN201710146921 A CN 201710146921A CN 107016169 A CN107016169 A CN 107016169A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ship
backspring
water
longitudinal
resistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710146921.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107016169B (zh
Inventor
王忠强
陈强
陈一强
李永福
倪庆健
宋锋
戴天凌
梁圣荧
徐亮
姜志强
赵志华
吴安
喻义华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hudong Zhonghua Shipbuilding Group Co Ltd
Original Assignee
Hudong Zhonghua Shipbuilding Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hudong Zhonghua Shipbuilding Group Co Ltd filed Critical Hudong Zhonghua Shipbuilding Group Co Ltd
Priority to CN201710146921.2A priority Critical patent/CN107016169B/zh
Publication of CN107016169A publication Critical patent/CN107016169A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107016169B publication Critical patent/CN107016169B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种LNG船系泊力的分析方法，主要包括以下步骤：计算船舶吃水线以上的受风面积，根据受风面积和风速计算空气阻力，根据船舶吃水量和水流速度计算水流阻力，获取缆绳的空间走向，根据缆绳的空间走向、空气阻力和水流阻力计算横缆和倒缆的张力。本发明的系泊力分析方法运算过程简单，缩短了计算周期，降低了计算成本，根据不同系泊缆绳的空间走向，能够得到横缆的横向分力与横缆张力的第一比例系数和倒缆的纵向分力与倒缆张力的第二比例系数，从而根据船舶受到的空气阻力和水流阻力，得到LNG船上的缆绳在岸站系泊的实际张力，计算的缆绳张力更加准确。

Description

一种LNG船系泊力的分析方法
技术领域
本发明涉及船舶设计技术领域，特别是涉及一种LNG船系泊力的分析方法。
背景技术
船舶系泊力是岸站泊位靠泊能力的一个重要因素。影响系泊力的因素有风、水流等，这些外力的影响通过缆绳传递给泊位及岸站自身。
长期以来，船舶系泊力计算有三个理论依据：船级社规范关于舾装数计算；OCIMF(石油公司国际航运论坛)行业规范；国外专用的计算程序。
现有分析方法，存在如下不足：
第一、船级社规范关于舾装数计算中对风速限定为25m/s，对水流速度限定为2.5m/s，未考虑恶劣天气情况，对船舶的吃水状态限定为结构吃水，且未考虑每根缆绳受力角度的不同以及缆绳使用的安全系数。不符合实际使用情况。
第二、OCIMF(石油公司国际航运论坛)行业规范虽然考虑了恶劣天气情况，风速设定为30.9m/s，也考虑了缆绳使用的安全系数。但计算过程中将所有缆绳受力角度假定为相同，不符合实际使用情况。
第三、国外专用的计算程序，计算周期较长，且费用昂贵。
发明内容
本发明的目的是克服现有船舶系泊力计算过程复杂，计算成本高且不符合岸站系泊实际情况的不足，设计出一种大型LNG船系泊力分析方法。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种LNG船系泊力的分析方法，包括以下步骤：
步骤1：测量船舶吃水量，根据船舶吃水量计算船舶吃水线以上的受风面积；
步骤2：根据受风面积和OCIMF规范提供的用于计算LNG船系泊力的风速值，计算风对船舶产生的空气阻力；
步骤3：根据船舶吃水量和OCIMF规范提供的用于计算LNG船系泊力的水流速度值，计算水流对船舶产生的水流阻力；
步骤4：获取船舶的系泊位置图及岸站快速释放钩的位置；根据系泊位置图、岸站快速释放钩的位置计算每根缆绳的空间走向，所述缆绳包括横缆和倒缆；
步骤5：通过每根横缆的空间走向计算横缆张力的横向分力与横缆张力的第一比例系数；通过每根倒缆的空间走向计算倒缆张力的纵向分力与倒缆张力的第二比例系数；
步骤6：根据所有横缆的第一比例系数、所有倒缆的第二比例系数、空气阻力和水流阻力，计算横缆张力和倒缆张力。
所述步骤2中的空气阻力包括横向空气阻力和纵向空气阻力，所述步骤3中的水流阻力包括横向水流阻力和纵向水流阻力。
所述横向空气阻力的计算公式为其中FXW为横向空气阻力，CXW为横向风力计算系数，空气密度ρw为1.28Kg/m3，风速VW＝30.9m/s，AT为船舶吃水线以上横向受风面积；
纵向空气阻力的计算公式为其中FYW为纵向空气阻力，CYW为纵向风力计算系数，空气密度ρw为1.28Kg/m3，风速VW＝30.9m/s，AL为船舶吃水线以上纵向受风面积；
横向水流阻力的计算公式为其中FXC为横向水流阻力，CXC为横向水流计算系数，海水密度ρC为1025Kg/m3，水流速度VC为2.5m/s，LBP为船舶首柱和尾柱之间的距离，T为船舶的吃水深度；
纵向水流阻力的计算公式为其中FYC为纵向水流阻力，CYC为纵向水流计算系数，海水密度ρC为1025Kg/m3，水流速度VC为2.5m/s，LBP为船舶首柱和尾柱之间的距离，T为船舶的吃水深度。
所述步骤4中横缆的空间走向包括横缆在水平面的投影与码头岸线的夹角、横缆在横剖面内的投影与水平面的夹角；倒缆的空间走向为倒缆在纵剖面内的投影与水平面的夹角。
所述横缆的第一比例系数其中a为横缆在水平面的投影与码头岸线的夹角，b为横缆在横剖面内的投影与水平面的夹角；
所述倒缆的第二比例系数β＝cos(c)，其中c为倒缆在纵剖面内的投影与水平面的夹角。
步骤5中所述横缆张力的计算公式为F1＝Fa/α’，其中，F1为横缆张力，α’为所有横缆的第一比例系数之和，Fa为横向空气阻力和横向水流阻力之和；
倒缆张力的计算公式为F2＝Fb/β’，其中，F2为倒缆张力，β’为所有倒缆的第二比例系数之和，Fb为纵向空气阻力和纵向水流阻力之和。
述步骤1的船舶吃水量通过测深仪或读取船体水尺刻度线得到。
本发明的积极有益效果：
1、本发明的系泊力分析方法运算过程简单，缩短了计算周期，降低了计算成本。
2、根据不同系泊缆绳的空间走向，能够得到横缆的横向分力与横缆张力的第一比例系数和倒缆的纵向分力与倒缆张力的第二比例系数，从而根据船舶受到的空气阻力和水流阻力，得到大型LNG船上的缆绳在岸站系泊的实际张力，计算的缆绳张力更加准确。
附图说明
图1为本发明LNG船系泊力分析方法的流程图。
图2为横缆空间走向及其受力分析示意图。
图3为纵缆空间走向及其受力分析示意图。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明做进一步的详细说明，但不应以此来限制本发明的保护范围。
参见图1，本发明的LNG船系泊力的分析方法，具体实施过程如下：
步骤一、根据船舶吃水量计算船舶的吃水线以上受风面积，具体过程如下：
1)通过测深仪或读取船体水尺刻度线来获得船舶吃水量，根据船舶吃水量计算船舶吃水线以上横向受风面积AT；
2)根据船舶吃水量计算船舶吃水线以上纵向受风面积AL。
步骤二、根据受风面积及风速计算风对船舶产生的力，具体过程如下：
1)根据OCIMF规范提供的推荐图表查找相应的风力计算系数，包括横向风力计算系数CXW和纵向风力计算系数CYW；
2)根据OCIMF规范要求将风速VW假定为30.9m/s；
3)由公式计算横向空气阻力FXW，其中ρw是空气密度，ρw＝1.28Kg/m3；AT为船舶吃水线以上横向受风面积；
4)由公式计算纵向空气阻力FYW，其中ρw是空气密度，ρw＝1.28Kg/m3；AL为船舶吃水线以上纵向受风面积。
步骤三、根据船舶吃水量及水流速度计算水流对船舶产生的力，具体过程如下：
1)根据OCIMF规范提供的推荐图表查找相应的水流计算系数，包括横向水流计算系数CXC和纵向水流计算系数CYC；
2)通过测深仪测量得到船舶的吃水深度T，根据OCIMF规范要求将水流速度VC假定为2.5m/s；
3)由公式计算水流对船舶产生的横向阻力FXC，其中ρC是海水密度，ρC＝1025Kg/m3；LBP为船舶首柱和尾柱之间的距离。
4)由公式计算水流对船舶产生的纵向阻力FYC，其中ρC是海水密度，ρC＝1025Kg/m3；LBP为船舶首柱和尾柱之间的距离。
步骤四、根据船舶的系泊布置图及岸站快速释放钩的位置计算船上所有系泊缆绳的空间走向，以其中一根系泊缆绳为例，该系泊缆绳空间走向的具体计算过程如下：
1)将该缆绳在船上的系泊点与在岸站的系泊点连成一线；
2)假设该缆绳为横缆，如图2所示，测量横缆在水平面的投影与码头岸线的夹角a，；测量横缆在横剖面内的投影与水平面的夹角b，夹角a和夹角b即可表示横缆的空间走向。
由夹角a和夹角b，得到横缆的横向分力与横缆张力的比例大小，令该比例大小为第一比例系数α。横缆的横向分力与横缆张力的比例关系为： 其中表示横缆实际受力方向的张力，表示横缆的横向分力，通过该公式，可以得到横缆的横向分力与横缆张力的比例系数；
3)假设该缆绳为倒缆，如图3所示，测量倒缆在纵剖面内的投影与水平面的夹角c，夹角c即可表示倒缆的空间走向。
由夹角c可得到倒缆张力的纵向分力与倒缆张力的比例大小，令该比例大小为第二比例系数β。倒缆的纵向分力与倒缆张力的比例关系为 其中表示倒缆实际受力方向的张力，表示倒缆的纵向分力。
4)按照步骤1-3，依次计算其他缆绳的空间走向。
步骤五、根据每根系泊缆绳的空间走向计算缆绳的实际受力，具体过程如下：
1)假设该缆绳为横缆，风对船舶的横向风力和水流对船舶的横向阻力之和为船舶的横向作用合力，船舶的横向作用合力等于所有缆绳张力的横向分力之和，通过船舶的横向作用合力除以船舶上所有横缆的第一比例系数之和，得出每根横缆的平均受力。
横缆张力的计算公式为F1＝Fa/α’，其中，F1为横缆张力，α’为所有横缆的第一比例系数之和，Fa为横向空气阻力和横向水流阻力之和。
2)假设该缆绳为倒缆，风对船舶的纵向风力和水流对船舶的纵向阻力之和为船舶的纵向作用合力，船舶的纵向作用合力等于倒缆张力的纵向分力之和，通过船舶的纵向作用合力除以船舶上所有倒缆的第二比例系数之和，即可得出每根倒缆的平均受力。
倒缆张力的计算公式为F2＝Fb/β’，其中，F2为倒缆张力，β’为所有倒缆的第二比例系数之和，Fb为纵向空气阻力和纵向水流阻力之和。
经试用表明，本发明方法满足船级社规范及OCIMF(石油公司国际航运论坛)行业规范，符合大型LNG船在岸站系泊的实际情况，还简化了计算过程，缩短了计算周期，降低了计算费用。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种LNG船系泊力的分析方法,其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：测量船舶吃水量，根据船舶吃水量计算船舶吃水线以上的受风面积；
步骤2：根据受风面积和OCIMF规范提供的用于计算LNG船系泊力的风速值，计算风对船舶产生的空气阻力；
步骤3：根据船舶吃水量和OCIMF规范提供的用于计算LNG船系泊力的水流速度值，计算水流对船舶产生的水流阻力；
步骤4：获取船舶的系泊位置图及岸站快速释放钩的位置；根据系泊位置图、岸站快速释放钩的位置计算每根缆绳的空间走向，所述缆绳包括横缆和倒缆；
步骤5：通过每根横缆的空间走向计算横缆张力的横向分力与横缆张力的第一比例系数；通过每根倒缆的空间走向计算倒缆张力的纵向分力与倒缆张力的第二比例系数；
步骤6：根据所有横缆的第一比例系数、所有倒缆的第二比例系数、空气阻力和水流阻力，计算横缆张力和倒缆张力。
2.根据权利要求1所述的LNG船系泊力的分析方法，其特征在于，所述步骤2中的空气阻力包括横向空气阻力和纵向空气阻力，所述步骤3中的水流阻力包括横向水流阻力和纵向水流阻力。
3.根据权利要求2所述的LNG船系泊力的分析方法，其特征在于，所述横向空气阻力的计算公式为其中FXW为横向空气阻力，CXW为横向风力计算系数，空气密度ρw为1.28Kg/m3，风速VW＝30.9m/s，AT为船舶吃水线以上横向受风面积；
纵向空气阻力的计算公式为其中FYW为纵向空气阻力，CYW为纵向风力计算系数，空气密度ρw为1.28Kg/m3，风速VW＝30.9m/s，AL为船舶吃水线以上纵向受风面积；
横向水流阻力的计算公式为其中FXC为横向水流阻力，CXC为横向水流计算系数，海水密度ρC为1025Kg/m3，水流速度VC为2.5m/s，LBP为船舶首柱和尾柱之间的距离，T为船舶的吃水深度；
纵向水流阻力的计算公式为其中FYC为纵向水流阻力，CYC为纵向水流计算系数，海水密度ρC为1025Kg/m3，水流速度VC为2.5m/s，LBP为船舶首柱和尾柱之间的距离，T为船舶的吃水深度。
4.根据权利要求1所述的LNG船系泊力的分析方法，其特征在于，所述步骤4中横缆的空间走向包括横缆在水平面的投影与码头岸线的夹角、横缆在横剖面内的投影与水平面的夹角；倒缆的空间走向为倒缆在纵剖面内的投影与水平面的夹角。
5.根据权利要求4所述的LNG船系泊力的分析方法，其特征在于，所述横缆的第一比例系数其中a为横缆在水平面的投影与码头岸线的夹角，b为横缆在横剖面内的投影与水平面的夹角；
所述倒缆的第二比例系数β＝cos(c)，其中c为倒缆在纵剖面内的投影与水平面的夹角。
6.根据权利要求5所述的LNG船系泊力的分析方法，其特征在于，步骤5中所述横缆张力的计算公式为F1＝Fa/α’，其中，F1为横缆张力，α’为所有横缆的第一比例系数之和，Fa为横向空气阻力和横向水流阻力之和；
倒缆张力的计算公式为F2＝Fb/β’，其中，F2为倒缆张力，β’为所有倒缆的第二比例系数之和，Fb为纵向空气阻力和纵向水流阻力之和。
7.根据权利要求1所述的LNG船系泊力的分析方法，其特征在于，所述步骤1中的船舶吃水量通过测深仪或读取船体水尺刻度线得到。
CN201710146921.2A 2017-03-13 2017-03-13 一种lng船系泊力的分析方法 Active CN107016169B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710146921.2A CN107016169B (zh) 2017-03-13 2017-03-13 一种lng船系泊力的分析方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710146921.2A CN107016169B (zh) 2017-03-13 2017-03-13 一种lng船系泊力的分析方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107016169A true CN107016169A (zh) 2017-08-04
CN107016169B CN107016169B (zh) 2020-12-22

Family

ID=59440689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710146921.2A Active CN107016169B (zh) 2017-03-13 2017-03-13 一种lng船系泊力的分析方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107016169B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108229723A (zh) * 2017-12-06 2018-06-29 国家海洋环境预报中心 一种船舶漂移路径的预测方法和系统
CN111806648A (zh) * 2020-07-14 2020-10-23 大连海事大学 一种锚链张力致水尺计重误差的修正方法
CN116341424A (zh) * 2023-05-30 2023-06-27 交通运输部天津水运工程科学研究所 一种作用于船舶上的水流力的综合计算方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85106199A (zh) * 1984-11-13 1986-05-10 丹尼斯·姆拉斯 输送带转向器
CN1671592A (zh) * 2002-07-30 2005-09-21 系泊系统公司 具有主动控制功能的系泊系统
JP2010064648A (ja) * 2008-09-11 2010-03-25 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 緊張係留浮体及び緊張係留浮体の傾斜調整方法
CN101687532A (zh) * 2007-06-27 2010-03-31 国际壳牌研究有限公司 船舶系泊系统和方法
CN104527932A (zh) * 2014-12-26 2015-04-22 中国海洋石油总公司 一种应用于浮式lng气化储存装置的旁靠系泊系统
KR20150117786A (ko) * 2014-04-11 2015-10-21 삼성중공업 주식회사 선박 계류 장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85106199A (zh) * 1984-11-13 1986-05-10 丹尼斯·姆拉斯 输送带转向器
CN1671592A (zh) * 2002-07-30 2005-09-21 系泊系统公司 具有主动控制功能的系泊系统
CN101687532A (zh) * 2007-06-27 2010-03-31 国际壳牌研究有限公司 船舶系泊系统和方法
JP2010064648A (ja) * 2008-09-11 2010-03-25 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 緊張係留浮体及び緊張係留浮体の傾斜調整方法
KR20150117786A (ko) * 2014-04-11 2015-10-21 삼성중공업 주식회사 선박 계류 장치
CN104527932A (zh) * 2014-12-26 2015-04-22 中国海洋石油总公司 一种应用于浮式lng气化储存装置的旁靠系泊系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
S.H.JEON等: ""Dynamic response of floating substructure of spar-type offshore wind turbine with catenary mooring cables"", 《OCEAN ENGINEERING》 *
马小剑: ""开敞式码头系泊船运动响应及缆绳张力研究"", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *
高谭坤等: ""大水位差码头新型电磁系泊装置"", 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108229723A (zh) * 2017-12-06 2018-06-29 国家海洋环境预报中心 一种船舶漂移路径的预测方法和系统
CN108229723B (zh) * 2017-12-06 2022-04-05 国家海洋环境预报中心 一种船舶漂移路径的预测方法和系统
CN111806648A (zh) * 2020-07-14 2020-10-23 大连海事大学 一种锚链张力致水尺计重误差的修正方法
CN111806648B (zh) * 2020-07-14 2022-04-12 大连海事大学 一种锚链张力致水尺计重误差的修正方法
CN116341424A (zh) * 2023-05-30 2023-06-27 交通运输部天津水运工程科学研究所 一种作用于船舶上的水流力的综合计算方法
CN116341424B (zh) * 2023-05-30 2023-08-15 交通运输部天津水运工程科学研究所 一种作用于船舶上的水流力的综合计算方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107016169B (zh) 2020-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102092460A (zh) 风浪耦合作用下超大型船舶单点浮筒系泊系统受力分析法
CN107016169A (zh) 一种lng船系泊力的分析方法
EP2123550A2 (en) Low-fuel-consumption transport ship
CN105224745B (zh) 船舶装载性能优化系统
CN111444624A (zh) 一种港区内停靠船舶作业状态安全的判断方法及系统
CN110516972A (zh) 一种船舶出航与海上作业综合预报评估系统
CN111599130A (zh) 一种海上救助的环境风险预警系统
CN102393873A (zh) 一种内河船舶航行安全距离的计算方法
Fujiwara et al. Experimental investigation and estimation on wind forces for a container ship
CN111639397B (zh) 一种基于bp神经网络的大风作用下船舶断缆预警方法
Hollyhead et al. Experimental investigations into the current-induced motion of a lifeboat at a single point mooring
Chang et al. Global energy-saving Map of strong ocean currents
Nakayama et al. Time Domain Simulation OfWave-induced Motions of a Towed Ship In Head Seas
Ichinose et al. Decrease of ship speed in actual seas of a bulk carrier in full load and ballast conditions-model test and onboard measurement
Oka et al. A fatigue design for large container ship taking long-term environmental condition into account
Siow et al. Mooring effect on wave frequency response of round shape FPSO
Banke et al. Measurements of towing drag on small icebergs
Banks et al. Assessing human-fluid-structure interaction for the international moth
CN101954954B (zh) 利用码头靠泊实施船舶重查试验方法
Vettor et al. The effect of wind loads on the attainable ship speed on seaways
Sugita et al. A small non-research vessel as a platform for lake surface flux measurements
Day et al. Moderate-cost approaches for hydrodynamic testing of high performance sailing vessels
Koh et al. Super Yatch Design Study for Malaysian Sea (Langkawi Island)
Söder et al. On aerodynamic roll damping
Nam et al. A study on towing characteristics of a transportation barge during multi-tug operation

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant