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风流作用下浅水域单锚泊船偏荡运动仿真研究

何伟  
【摘要】:长期的实践证明,严重的锚泊偏荡对锚泊船的安全影响很大。在实际情况中,特别是那些相对封闭的、无良好遮风条件的港湾锚地,风和潮流引起的偏荡现象特别的明显,剧烈的偏荡运动导致的后果非常严重。因此,掌握风流中锚泊船的偏荡运动规律,对保证锚泊船的安全具有重要的现实意义。 鉴于锚泊船在风流中的偏荡运动数学模型属于低速、大漂角的数学模型,本文采用MMG分离建模的思想,以芳村的低速、大漂角水动力模型为基础,加入浅水修正,建立了风流影响下的浅水域单锚泊船的偏荡运动数学模型。用解常微分方程中的四阶龙格—库塔法对操纵运动方程进行解算,并利用MATLAB语言中的SIMULINK工具箱构建操纵运动仿真平台,对锚泊船的偏荡运动进行了模拟仿真。仿真结果表明,本文所建立的模型是合理的,与实际情况基本吻合。对仿真结果进行分析和比较,得出不同风速、不同流速、不同出链长度、不同载重状况、不同吃水差以及不同船舶类型对单锚泊船偏荡运动的影响,研究结果表明:风流共同作用时,风的作用比较明显,流的影响相对较小;小吨位的船舶偏荡运动比大吨位的船舶激烈;因此,航海人员在实际锚泊时,应该重点考虑风的影响,吨位较小的船舶、受风面积较大的船舶尤其要注意。 在前述研究工作的基础上,本文简要地分析了锚泊偏荡造成的危害以及应对措施;在分析锚泊的动态安全性时,本文参考了井上欣三的动态锚链张力计算公式、岩井聪的锚链冲击张力计算公式,利用其计算出能够保证锚泊安全的极限风速,并提出了相应的安全保障措施。


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