CN108021751A - 一种用于lng船靠泊和系泊的模拟集成系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于LNG船靠泊和系泊的模拟集成系统，其特征在于，该模拟集成系统包括输入设备、系泊模拟系统、靠泊操船模拟系统、水动力计算系统和显示设备；输入设备用于输入满足LNG船系泊和靠泊操船要求的各项参数和环境条件；系泊模拟系统用于对LNG船进行拟合得到系泊模型；靠泊操船模拟系统用于对LNG船进行拟合得到靠泊模型；水动力计算系统用于对系泊模型和靠泊模型进行水动力计算得到水动力计算结果；靠泊操船模拟系统将水动力计算结果中靠泊操船模拟的各项参数与输入的满足靠泊操船要求各项参数进行对比，若参数均满足则显示设备实时显示水动力计算结果，若任一参数不满足则重新拟合得到靠泊模型，本发明可广泛用于液化天然气输配技术领域中。
Description
技术领域
本发明是关于一种用于LNG船靠泊和系泊的模拟集成系统，属于液化天然气输配技术领域。
背景技术
LNG(液化天然气)船是一种危险品运输船，具有尺度大、吃水浅和受风面积大等特点，LNG的泄漏会对周围环境和人员造成巨大危害，因此对其运输和装卸的安全性要求极高，有关统计资料表明，LNG船的主要风险存在于港内作业期间，约80％的事故是发生在港内作业期间。船舶在码头前沿系泊作业时，易受外界风、浪载荷的影响，产生六个自由度的运动，影响码头作业效率。当LNG船所受风、浪载荷过大时，LNG船会产生较大幅度的运动，甚至会导致缆绳张力过大而发生断缆事故，威胁码头、船舶及工作人员生命财产安全。与此同时，研究者发现LNG船在靠泊、系泊和离泊状态下更容易发生危险，因此码头LNG船系泊缆绳的受力成为研究的重点问题。系泊缆绳张力的大小与水流及波浪大小、方向都有着密切的关系，在强风大浪的作用下，由于缆绳受力的不均衡性，码头LNG船很可能会发生缆绳崩断的恶性事件，造成严重的海损事故，这在国内外屡见不鲜。随着港口建设的发展，大型船舶日益增多，对LNG船在风浪流作用下的系缆力的确定日显重要。
随着船舶大型化、专业化以及开敞式码头的增多，船舶在风、浪、流作用下的系泊安全日益受到重视，中国有关单位针对大型油轮、散货船的系泊条件进行了一些研究，取得了一些有价值的成果，但是针对LNG船的研究偏少，特别是针对LNG船系泊状态下的研究更少。因此针对LNG船在风、浪、流作用下的系泊稳性进行研究是非常有意义的，同时也是十分必要的。
目前，中国对于LNG船系泊状态下的系泊模拟和航行、靠离泊过程的靠泊操船模拟通常分为两阶段不同领域的考虑，实际上LNG船的航行、靠离泊和系泊是相互影响、紧密联系的过程，对于运营者来讲，需要统筹考虑。但由于目前在中国，靠泊操船模拟属于海事研究的领域，系泊模拟属于港航研究领域，使得操船模拟的研究结果与系泊模拟的研究结果衔接不够，甚至出现相互矛盾的结论。例如，《液化天然气码头设计规范》规定“在港系泊的允许风速要求≤20m/s，超过此标准应紧急离泊”，但又规定“进出港航行的允许风速≤20m/s”，因此，当风速超过20m/s时，LNG船无论是否离泊都不符合规范要求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种使LNG操船模拟的研究结果与系泊模拟的研究结果能够衔接且不会出现相互矛盾结论的用于LNG船靠泊和系泊的模拟集成系统。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于LNG船靠泊和系泊的模拟集成系统，其特征在于，该模拟集成系统包括输入设备、系泊模拟系统、靠泊操船模拟系统、水动力计算系统和显示设备；所述输入设备用于输入满足LNG船系泊要求和靠泊操船要求的各项参数和环境条件，并相应发送至所述系泊模拟系统和靠泊操船模拟系统；所述系泊模拟系统用于根据满足靠泊操船要求的各项参数和环境条件对LNG船进行拟合得到系泊模型，并发送至所述水动力计算系统；所述靠泊操船模拟系统用于根据满足靠泊操船要求的各项参数和环境条件对LNG船进行拟合得到靠泊模型，并发送至所述水动力计算系统；所述水动力计算系统用于根据预设的计算模型对系泊模型和靠泊模型进行水动力计算得到水动力计算结果，并发送至所述靠泊操船模拟系统；所述靠泊操船模拟系统将得到的水动力计算结果中靠泊操船模拟的各项参数与所述输入设备输入的满足靠泊操船要求的各项参数进行对比，若靠泊操船模拟的各项参数均满足输入的对应参数，所述靠泊操船模拟系统则将水动力计算结果发送至所述显示设备实时显示水动力计算结果，若任一靠泊操船模拟的参数不满足输入的对应参数，所述靠泊操船模拟系统则根据靠泊操船模拟的各项参数重新进行拟合得到靠泊模型，并发送至所述水动力计算系统。
进一步地，所述水动力计算结果包括系泊模拟的各项参数、靠泊操船模拟的各项参数、系泊模型的时程变化和六自由度以及靠泊模型的时程变化和六自由度。
进一步地，满足LNG船系泊要求和靠泊操船要求的各项参数包括LNG船的进港速度、拖轮配置、系泊/或靠泊方式、系泊/或靠泊时机以及系泊/或靠泊作业限制条件，环境条件包括海洋环境和码头环境。
进一步地，所述输入设备采用触摸式或按键式输入设备。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明由于设置有系泊模拟系统、靠泊操船模拟系统和水动力计算系统，将LNG船在系泊状态时的系泊模拟和靠泊操船状态时的操船模拟由在不同领域的两个阶段改为一个阶段，先分别通过系泊模拟系统和靠泊操船模拟系统进行拟合得到相应系泊模型和靠泊模型，再通过水动力计算系统对系泊模型和靠泊模型进行水动力计算得到水动力计算结果，比直接在水动力计算系统建立模型更加省时省力，水动力计算系统将得到的水动力计算结果发送至靠泊操船模拟系统与预先输入的参数进行对比后，得到既满足于LNG靠泊操船状态又满足于系泊状态的研究结果，且不会出现相互矛盾结论的水动力计算结果，实现了LNG船靠泊操船模拟与系泊模拟的有效衔接，同时，形成了靠泊和系泊的闭环过程，可以广泛应用于液化天然气输配技术领域中。
附图说明
图1是本发明用于LNG船靠泊和系泊的模拟集成系统的结构示意图；
图2是本发明中系泊模拟系统拟合得到的系泊模型示意图；
图3是本发明中靠泊操船模拟系统拟合得到的靠泊模型示意图。
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
如图1所示，本发明提供的用于LNG船靠泊和系泊的模拟集成系统包括输入设备1、系泊模拟系统2、靠泊操船模拟系统3、水动力计算系统4和显示设备5。
输入设备1用于输入满足LNG船系泊要求和靠泊操船要求的各项参数和环境条件，并将满足LNG船系泊要求的各项参数和环境条件发送至系泊模拟系统2，将满足LNG船靠泊操船要求的各项参数和环境条件发送至靠泊操船模拟系统3；
系泊模拟系统2用于根据满足靠泊操船要求的各项参数和环境条件对LNG船进行拟合得到系泊模型，并发送至水动力计算系统4，其中，系泊模拟系统2对参数进行拟合得到系泊模型可以采用现有的建模软件，具体过程在此不做赘述；
靠泊操船模拟系统3用于根据满足靠泊操船要求的各项参数和环境条件对LNG船进行拟合得到靠泊模型，并发送至水动力计算系统4，其中，靠泊操船模拟系统3对参数进行拟合得到靠泊模型可以采用现有的建模软件，具体过程在此不做赘述；
水动力计算系统4用于根据预设的计算模型对系泊模型和靠泊模型进行水动力计算得到水动力计算结果，并发送至靠泊操船模拟系统3，靠泊操船模拟系统3将得到的水动力计算结果中靠泊操船模拟的各项参数与输入设备1输入的满足靠泊操船要求的各项参数进行对比，若靠泊操船模拟的各项参数均满足输入的对应参数，靠泊操船模拟系统3则将水动力计算结果发送至显示设备5实时显示水动力计算结果，若任一靠泊操船模拟的参数不满足输入的对应参数，靠泊操船模拟系统3则根据水动力计算结果中靠泊操船模拟的各项参数重新进行拟合得到靠泊模型，并发送至水动力计算系统4，其中，水动力计算结果包括系泊模拟的各项参数、靠泊操船模拟的各项参数、系泊模型的时程变化和六自由度以及靠泊模型的时程变化和六自由度等，且水动力计算系统4根据预设的计算模型得到水动力计算结果可以采用现有的水动力计算软件，具体计算过程在此不做赘述。
在一个优选的实施例中，满足LNG船系泊要求和靠泊操船要求的各项参数包括LNG船的进港速度、拖轮配置、系泊/或靠泊方式、系泊/或靠泊时机以及系泊/或靠泊作业限制条件等，环境条件包括海洋环境和码头环境等。
在一个优选的实施例中，输入设备1可以采用触摸式或按键式输入设备。
下面通过具体实施例详细说明本发明用于LNG船靠泊和系泊的模拟集成系统的使用方法：
首先，通过输入设备1输入能够满足LNG船系泊要求和靠泊操船要求的各项参数和环境条件，系泊模拟系统2和靠泊操船模拟系统3分别根据相应的参数和环境条件对LNG船进行拟合得到系泊模型和靠泊模型，如图2～3所示；
然后，水动力计算系统4根据预设的计算模型对系泊模型和靠泊模型进行水动力计算得到水动力计算结果，靠泊操船模拟系统3将水动力计算结果中靠泊操船模拟的各项参数与输入的满足靠泊操船要求的各项参数进行对比，若靠泊操船模拟的各项参数均满足输入的对应参数，则说明得到的靠泊操船模拟的各项参数可用于操船作业中，如果任一靠泊操船模拟的参数不满足输入的对应参数，则说明得到的靠泊操船模拟的各项参数不能用于操船作业中，在这种情况下，靠泊操船模拟系统3需要根据靠泊操船模拟的各项参数重新进行拟合得到新的靠泊模型；
其次，水动力计算系统4再根据系泊模型和新的靠泊模型进行改进计算，得到新的水动力计算结果，再将其应用于靠泊操船模拟系统3与输入的满足靠泊操船要求的各项参数进行对比，看是否满足要求；
最后，经过一个迭代的过程，得到既满足于系泊又满足于靠泊操船时的水动力计算结果，即二者不会有相互矛盾的结果，并通过显示设备5显示最终得到的水动力计算结果。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (4)
1.一种用于LNG船靠泊和系泊的模拟集成系统，其特征在于，该模拟集成系统包括输入设备、系泊模拟系统、靠泊操船模拟系统、水动力计算系统和显示设备；
所述输入设备用于输入满足LNG船系泊要求和靠泊操船要求的各项参数和环境条件，并相应发送至所述系泊模拟系统和靠泊操船模拟系统；
所述系泊模拟系统用于根据满足靠泊操船要求的各项参数和环境条件对LNG船进行拟合得到系泊模型，并发送至所述水动力计算系统；
所述靠泊操船模拟系统用于根据满足靠泊操船要求的各项参数和环境条件对LNG船进行拟合得到靠泊模型，并发送至所述水动力计算系统；
所述水动力计算系统用于根据预设的计算模型对系泊模型和靠泊模型进行水动力计算得到水动力计算结果，并发送至所述靠泊操船模拟系统；
所述靠泊操船模拟系统将得到的水动力计算结果中靠泊操船模拟的各项参数与所述输入设备输入的满足靠泊操船要求的各项参数进行对比，若靠泊操船模拟的各项参数均满足输入的对应参数，所述靠泊操船模拟系统则将水动力计算结果发送至所述显示设备实时显示水动力计算结果，若任一靠泊操船模拟的参数不满足输入的对应参数，所述靠泊操船模拟系统则根据靠泊操船模拟的各项参数重新进行拟合得到靠泊模型，并发送至所述水动力计算系统。
2.如权利要求1所述的一种用于LNG船靠泊和系泊的模拟集成系统，其特征在于，所述水动力计算结果包括系泊模拟的各项参数、靠泊操船模拟的各项参数、系泊模型的时程变化和六自由度以及靠泊模型的时程变化和六自由度。
3.如权利要求1所述的一种用于LNG船靠泊和系泊的模拟集成系统，其特征在于，满足LNG船系泊要求和靠泊操船要求的各项参数包括LNG船的进港速度、拖轮配置、系泊/或靠泊方式、系泊/或靠泊时机以及系泊/或靠泊作业限制条件，环境条件包括海洋环境和码头环境。
4.如权利要求1至3任一项所述的一种用于LNG船靠泊和系泊的模拟集成系统，其特征在于，所述输入设备采用触摸式或按键式输入设备。
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