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开敞式码头系泊船舶运动量、系缆力和撞击能量研究

作　者: 刘必劲
导　师: 孙昭晨
学　校: 大连理工大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 物理模型试验船舶运动量系缆力撞击能量
分类号: U653.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

考虑到开敞式码头处于开敞水域,风、浪、流条件比较恶劣,码头的泊稳条件极其复杂,难以用一般理论进行研究和计算。而泊稳条件关系到船舶的安全作业、港口的安全生产,对其展开深入研究具有重要的现实意义。本文采用理论分析和物理模型试验相结合方法,研究系泊船舶在波浪、潮流作用下的船舶运动量、系缆力和撞击能量。波浪作用下,船体作六个自由度刚体运动,当船舶远离码头时,缆绳拉开受力;当船舶向码头方向运动时,船舶撞击码头,对码头产生一定的作用。因此展开对船舶运动的研究,可以为后面的系缆力和撞击能量的研究作准备。根据船舶运动微分方程,求出船舶运动量的解析解,分析出影响船舶运动的要素。通过船舶物理模型试验,研究船舶运动量随各要素的变化规律,并利用大量的试验数据拟合出船舶运动量的经验公式。船舶系缆力是由船舶运动引起缆绳张开受力产生的,依照船舶运动量的研究思路,通过模型试验,分析船舶系缆力随各环境要素的变化规律,并着重缆绳因素的影响,分析不同缆绳刚度和松紧度时,系缆力的变化情况,给出经验公式。船舶撞击能量是由船舶自身特性和船舶运动量共同决定,通过模型试验,分析各要素对其产生的影响,给出经验公式。船舶除了受波浪的作用外,还受到潮流的作用。潮流流向和流速的变化,使船舶对码头的作用也发生变化。通常情况下,拢流作用时,船舶向码头方向挤靠,摩擦并挤压护弦产生挤靠力。开流作用时,船舶远离码头,产生系缆力。本文通过物理模型试验,分析潮流作用下,船舶挤靠力和系缆力随潮流要素和船舶特性的变化规律。在详细研究波浪、潮流作用下的泊稳条件后,引用两个工程实例,对上述运动规律以及总结出的经验公式进行验证,最后给出全文的研究结论。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 选题背景  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-15
  1.3 本文研究内容及采用方法  15-16
2 模型试验介绍  16-32
  2.1 大连福佳·大化配套码头工程船舶靠泊模型试验  16-22
    2.1.1 试验目的  16
    2.1.2 试验条件  16-18
    2.1.3 试验内容  18
    2.1.4 试验方法  18-22
  2.2 大连港原油码头代表船型靠泊模型试验  22-24
  2.3 大连LNG码头工程船舶系靠泊模型试验  24-26
  2.4 协和石化码头船舶物理模型试验  26-27
  2.4 青岛港原油码头三期工程船舶系靠泊模型试验  27-29
  2.5 青岛佳益集团燃料油码头工程船舶泊稳模型试验  29-30
  2.6 防城港深水码头工程船舶模型试验  30-32
3 波浪作用下船舶运动量研究  32-59
  3.1 理论分析  32-35
    3.1.1 船舶运动量理论解  32-34
    3.1.2 船舶运动量影响因素分析  34-35
  3.2 试验分析  35-50
    3.2.1 波高对船舶运动量的影响  35-44
    3.2.2 周期对船舶运动量的影响  44-45
    3.2.3 波浪入射角度对船舶运动量的影响  45-46
    3.2.4 载量对船舶运动量的影响  46-49
    3.2.5 码头前沿水深对船舶运动量的影响  49
    3.2.6 缆绳因素对船舶运动量的影响  49-50
  3.3 运动量经验公式  50-59
    3.3.1 量纲分析  50-51
    3.3.2 公式总结  51-58
    3.3.3 公式适用性说明  58-59
4 波浪作用下船舶系缆力研究  59-81
  4.1 理论分析  59
  4.2 试验分析  59-74
    4.2.1 波高对系缆力的影响  59-64
    4.2.2 周期对系缆力的影响  64-66
    4.2.3 波浪入射角度对系缆力的影响  66-68
    4.2.4 载量对系缆力的影响  68-70
    4.2.5 缆绳因素对系缆力的影响  70-74
  4.3 系缆力经验公式  74-81
    4.3.1 量纲分析  75
    4.3.2 公式总结  75-80
    4.3.3 公式适用性说明  80-81
5 波浪作用下船舶撞击能量研究  81-93
  5.1 理论分析  81-82
    5.1.1 撞击作用分析  81-82
    5.1.2 船舶撞击作用影响因素分析  82
  5.2 试验分析  82-88
    5.2.1 波高对撞击能量的影响  82-84
    5.2.2 周期对撞击能量的影响  84-85
    5.2.3 载量对撞击能量的影响  85-86
    5.2.4 码头前沿水深对撞击能量的影响  86-87
    5.2.5 缆绳因素对撞击能量的影响  87-88
    5.2.6 护弦状态对撞击能量的影响  88
  5.3 撞击能量经验公式  88-93
    5.3.1 量纲分析  89
    5.3.2 公式总结  89-90
    5.3.3 公式适用性说明  90-93
6 潮流对船舶作用研究  93-101
  6.1 拢流对船舶的作用  93-94
    6.1.1 拢流入射角度对船舶挤靠力的影响  93-94
    6.1.2 流速对船舶挤靠力的影响  94
  6.2 开流对船舶的作用  94-99
    6.2.1 开流入射角度对系缆力的影响  94-96
    6.2.2 流速对系缆力的影响  96-98
    6.2.3 船舶载量对系缆力的影响  98
    6.2.4 码头前水深对系缆力的影响  98-99
  6.3 开流作用下系缆力公式总结  99-101
7 工程实例  101-114
  7.1 厦门东部燃气电厂码头工程  101-109
    7.1.1 本文公式计算结果  101-104
    7.1.2 模型试验结果  104-106
    7.1.3 结果对比  106-109
  7.2 青岛港原油码头三期工程  109-113
    7.2.1 本文公式计算结果  109-110
    7.2.2 模型试验结果  110-111
    7.2.3 结果对比  111-113
  7.3 小结  113-114
结论  114-116
参考文献  116-118
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  118-119
致谢  119-120

开敞式码头系泊船舶运动量、系缆力和撞击能量研究

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