浅谈工程船锚泊系统的配合

浅谈工程船锚泊系统的配合

铰刀头摆动控制三轴吸痰船通过围绕三轴立柱的三个轴向舵控制三轴的移动，并控制从船体上移动的船舶。它控制着从左到右的左右倾斜钩子的左右悬挂，并通过控制圆刀头的左右悬挂进行旋转。圆刀头的切削力为235kg。在作业过程中，三缆定位是否可以安全且更大距离移动船舶，以及2根横移锚是否可以在定位状态下，控制船舶往左右两舷转动到所需角度进行工作，决定了船舶作业的效率，进而决定了船舶的经济性能1移船作业，调整锚索拉拔作业方式挖泥船在作业过程中，左右舷横移锚索4号、5号控制艏部的铰刀头左右转动挖泥作业，同时在三缆定位锚索1号、2号、3号的控制下，船可以向前直线前进。因此本文在计算时，将船的运动状态分为两个大的阶段分别考虑。一个阶段是挖泥船移船作业，如图1所示。挖泥船在三缆定位锚索1号、2号、3号的定位下，通过逐渐收短前进方向的2号和3号缆绳，从而抵抗环境条件的作用，使船向前移动，直到锚索受力超过绞车拉力时，才进行一次起抛锚。针对这一过程，需要考察挖泥船在施工环境条件下可以一次前移的最大距离。另一个阶段是挖泥船转动作业，如图2所示。挖泥船在三缆定位锚索1号、2号、3号的定位下，通过控制左右两舷的横移钢丝绳4号、5号，使船舶分别往左右两舷都可以转动到一定角度进行作业。针对这一转动最大状态，需要考察挖泥船在此状态下，保证各根锚索受力都可以满足要求，最大转动多少角度。针对移船作业和转动作业这两种工况，本文分别展开锚泊分析，设计并优化项目所需的锚泊定位系统，并给出满足要求的作业方案。2锚泊系统性能分析2.1系泊软件中风、浪、流的定义和设定挖泥船主尺度参数如表1所示。同时，船舶配备的定位绞车拉力为600kN。该船所处航道水深约30m，环境参数如表2所示。风、浪同向，考虑为360°，海流只考虑0°和180°。在系泊软件中进行定位分析时，波浪频谱形式采用JONSWAP谱，形状参数为1.0，选用1min的定常风作为校核风力的输入参数，选用流定常流作为校核流力的输入参数。同时，给出环境条件方向的定义如图3所示。2.2风力流力的增加挖泥船及其系泊系统的总体运动方程如下：式中：计算过程中，将挖泥船和锚泊系统纳入一个模型中整体分析，考虑相互之间耦合效应的影响，同时把风浪流的叠加作用考虑在内。本文所考虑的整个模型中没有立管力，按照下文2.6和2.7节的相关公式计算得出风力和流力作为输入。考虑到二阶波浪力的影响，运用近场法进行模拟，可以表示如下：将式(2)中的和频部分忽略不计，同时结合纽曼给出近似公式2.3锚索的张力验算某锚泊定位分析时，应采用动力分析法校核各种计算工况，并考虑最危险的工况。APIRP2SK和ABS设计规范都根据锚索的状态、不同设计工况和锚索张力的计算方法对锚索的最大张力安全系数作了规定。所用锚索破断强度与锚索所受最大张力之比就是规范定义的安全系数(参见表3)。本文计算的锚索张力安全系数应不小于表3所列规定值。张力安全系数式中：除了满足规范的要求，同时还受到锚绞车限制，因此正常作业还需保证锚索受力在绞车的拉力范围内，否则绞车无法提供使船前进的力。因此，挖泥船前进方向的锚索2号、3号的拉力不得超过600kN；两根横移锚索4号、5号的拉力不超过1200kN。2.4移船作业时+理论鼓励下的确立内容某挖泥船的锚索全为钢丝绳，其参数如下页表4所示。为保证作业时有足够的钢丝绳余量，因此移船作业时，初始状态下，2号、3号抛出舷外钢丝绳长度按600m计算，1号抛出舷外钢丝绳长度按420m计算，4号、5号抛出舷外钢丝绳长度按80m计算。2.5挖泥船所需的遭遇浪向选择HYDROD软件的WADAM模块计算挖泥船的频域水动力性能。挖泥船所需考虑的遭遇浪向为0°～180°，每15°为一个间隔，波浪频率为0.02～2.0rad/s，每0.02rad/s为一个间隔。根据船体型线图建立的有限元模型如图4所示。2.6风力的影响风载荷作为定常力，船体水线以上部分受到风力的影响，计算风力时需要考虑在内。参考API规范对相关内容的规定，选择对首向和侧向风载荷的计算的经验公式如下：式中：2.7．流载荷的作用为了简化相应研究，在尽量避免缺失精度的同时提高计算效率，在实际工程计算中，通常假设流载荷的作用是稳定的，对挖泥船的作用仅仅表现为拖曳的影响。参照API规范对相关内容的规定，某挖泥船的船型结构更符合方形船的定义，因此确定船体首向或尾向的海流力计算公式如下：式中：2.8．风和浪情况下的受力情况水动力分析并确定了环境力后，在SEASAM-DEEPC软件中进行锚泊定位分析，分别就移船作业和转动作业两种工况所要求的环境条件下，分别计算0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°共7个环境方向下的钢丝绳受力和船体偏移。对于流180°的情况，相对更危险的工况是风和浪120°的情况，因此计算这一工况下的受力情况为：4号钢丝绳最大受力1087kN；2号钢丝绳最大受力595kN。综上所述，不论顶流还是顺流，除90°的情况，完整状态下，船前进方向的2号、3号钢丝绳的最大张力是595kN，绞车的拉力是600kN，拉得动；其余钢丝绳的安全因子大于1.67，在规范要求范围内，同时4号、5号钢丝绳的最大张力是1087kN，小于1200kN。因此，在风浪流0°～60°和120°～180°范围内时，可以前移100m，才进行一次起抛锚。综上所述，除去90°的情况，横移锚钢丝绳的受力都小于1200kN，绞车的拉力可以拉动，且安全因子都满足规范要求。因此除去90°的情况，船舶都可以转动30°进行作业。3设置安全工作环境挖泥船的多数作业区域水深都不大，因此复杂的海况会使船具有较大的低频漂移运动。此外，现场的限制条件也很多，定义其安全工作环境对项目的顺利实施具有指导意义。不考虑9