臺風(fēng)作用下船舶單點系泊的試驗研究.pdf

1、防風(fēng)單點系泊系統(tǒng)是我國大量使用的一種單點系泊系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前主要利用經(jīng)驗公式進行系泊力的設(shè)計。本文使用數(shù)值計算和物理模型試驗對單點系泊的系泊力進行研究。 文章在分析了國內(nèi)外對單點系泊系統(tǒng)研究成果的基礎(chǔ)上，采用時域分析方法初步建立了單點系泊系統(tǒng)在風(fēng)、浪、流聯(lián)合作用下的數(shù)值計算模型。在建立的數(shù)值計算模型中用非線性Stokes五階波作為系泊系統(tǒng)的波浪外荷載輸入，計入Bernoulli方程中的速度平方項體現(xiàn)波浪二階力對系泊系統(tǒng)的影響，在

2、Hamilton型擬變分原理體系下，采用了一種時間子域以五次B樣條函數(shù)插值的時間子域法。用數(shù)值模型及六個船舶系泊力經(jīng)驗計算公式對四種艦船在給定的設(shè)計海況下的系泊力進行計算，在此基礎(chǔ)上，找到了適合狹長船型使用的防風(fēng)單點系泊系泊力的計算公式即奎因公式。 在物理模型試驗中，使用弗勞德數(shù)(Froude number)相似確定船模、纜繩、錨鏈及風(fēng)速等模型比尺。通過模型試驗來確定奎因公式中的參數(shù)，如風(fēng)動力影響系數(shù)、水流力組合系數(shù)。還對三種特

3、征艦船的防風(fēng)系泊進行了物理模型試驗，研究了防風(fēng)水鼓單點系泊系統(tǒng)在風(fēng)、浪、流單獨作用和組合作用下的運動規(guī)律和受力特征，分析了防風(fēng)單點系泊的影響因素及影響程度，提出了更適合艦船使用的防風(fēng)水鼓單點系泊系統(tǒng)系泊力的經(jīng)驗計算公式。 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：風(fēng)和流共同作用引起的系泊力與單風(fēng)、單流作用下產(chǎn)生系泊力的疊加值不一致，風(fēng)和流對產(chǎn)生單點系泊系統(tǒng)系泊力方面存在耦合效應(yīng)，文中在奎因公式基礎(chǔ)上引入風(fēng)流耦合效應(yīng)系數(shù)μ，發(fā)現(xiàn)μ和船舶水線上下面積比Au