波浪作用下船舶系缆力的计算方法

响船舶 停泊 、 业 以及 码头 结构 的安 全． 作 对 于 国 内工 程 设 计 ， 舶 系缆 力 的计 算 是 采 用 船 《 口工 程 荷 载 规 范 》 Ｌ（ Ｊ １ — ９ ） 的公 式 和 港 】Ｊ ２５ ８ 中 ＪＴ
收稿 日期 ：２ １－３０ ；修 回 日期 ：２ １—０２ ． ０ ００ —５ ００１—６
（ ３ ）
式 中 ： 为人射 波 高 ， ０为波 浪人 射 角度 （ 向与 ｍ； 波
考虑力 的分解 ， 向对横 向力 的影 响 ｋ 町表 示 为 波
ｋ ＝ｓ ０ ２ ｉ ｎ （） ４
和运 动特性 （ 摇 、 横 纵摇 、 升沉 ） 有关 ． 等 显然 ， 用 于 作
船 舶上 的波 浪荷 载越 大 ， 船舶 系缆 力也 就越 大． 大量模 型试 验结 果表 明 ， 用 于船舶 上 的波浪荷 作
的纵 向力 和垂 直于 船身 的横 向力表示 ． ２１ 横 向力计 算公 式 ． 这 里 依 次 考 虑 波 高 、 向 、 周 期 以及 船 舶 吨 波 波
位 、 度 等 因素 的影 响 ， 其他 未 能考 虑 的 因素 则用 载 而 综 合 系 数 来 体 现 ． 引 入 各 因 素 的 影 响 因 子
缆 力 计 算 的 空 白．
关键词 ：船舶 系缆力 ；波浪 ；计算公式
中图 分 类 号 ：Ｔ ３ ． Ｖ１５４ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文章 编 号 ：０ ９ —１ ７２ １） ７０９ —４ ４ ３２ ３ （０ １ ０—５ ３０
Ａ ｌｕｌ ｔｏ Ｍ ｅｈｏ ｆＭ ｏ ｒｎｇ Ｆｏ ｃ ｎ Ｃａｃ ａ ｉ ｎ ｔ ｄ ｏ ｏ ｉ ｒ ｅＩ ｄｕｃ ｄ ｂｙ Ｗ ａ ｓ ｅ ｖｅ
ｏ ｈ ｈｐ ｗａ ｒ ｐ ｓｄ Ｔｈ ｎ ａｃ ｌｕａｉｎ ｍｅｈ ｄｏ ｏ ｆｎ ｏ ｃ ｎ ｕ ｅ ｙ ｗａ ｅ ｓｐ ｔｆ ｒ ｒ ｅｅｒｎ ｏ ｎｔ ｅｓ ｉ ｓｐ ｏ ｏ ｅ ． ｅ ａｃ ｌｔｏ ｔ ｏ ｆ ｍ ｏ ｇｆ ｒｅｉｄ ｃ ｄｂ ｖ ｓｗａ ｕ ｏ ｗａｄｒ ｆｒｉ ｇｔ ｉ ｔ ｅｍｅｈ ｄ ｏ ｏ ｒｎ ｏ ｃ ｄ ｃ ｄｂ ｎ ｎ ｕ ｅ ｔ ｄ ｐ ｅ ｙＬｏ ｄＣｏ ｅｆ ｒＨａｂ ｒＥｎ ｉ ｅ ｒｎ （ＴＪ — ｈ ｔ ｏ ｆｍ ｏ ｉ ｇｆ ｒｅｉ ｕ ｅ ｙｗｉ ｄａ ｄ ｃ ｒ ｎｓａ ｏ ｔｄｂ ａ ｄ ｏ ｒ ｏ ｇｎ ｅｉ ｇ Ｊ ２ ｎ １ ５
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：ｍ ｏ ｒｎ ｏ ｃ ； ｗａ ｅ； ｃ ｌｕ ａ ｉ ｎ ｆ ｒ ｌ ｙ ｒｓ ｏｉ ｇｆ ｒｅ ｖ ａ ｃ ｌ ｔ ｏ ｍｕ ａ ｏ
停 靠 码 头 的船 舶 在 风 、 、 流 等 因 素 的 作 用 浪 水 下 ， 运 动量 过 大 ， 仅 影 响装 卸作 业 安 全 ， 若 不 还影 响 自身 以及 码 头 结构 的安 全．通 常 停 靠 在 码 头 的船 舶
ｔ ｅｎ ｗ ｔ ｏ ｏ ｌ ｅａ ｇ ｏ ｆ ｒ ｎ ｅ ｆ ｒ ｏ ｒｎ ｏ ｃ ｆ ｈ ｐ ｄ ｓ ｇ ｎ ｌ ｔ ｅｂ ａ ｋ ｏ’ ａ ｄ ｒＨａ ｂ ｒ ｈ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｃ ｕ ｄ ｂ ｏ ｄ ｒ ｅ ｅ ｃ ｏ ｉ ｇ ｆ ｒ ｅ ｏ ｉ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｆ ｌ ｈ ｌ ｎ ｌＬｏ ｄ Ｃｏ ｅｆ ｒ ｏ ｅ ｏ ｍ ｓ ｉ ｏ
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（ ＋ 和 （ ４
式 中 ： 为反 映船舶 横摇 与波 浪周 期关 系 的参数 ；Ｔ 为 波 浪周 期 ， ； 为 横摇 周 期 ， ； 为船 舶 横 摇 ｌ Ｓ Ｓ 无
化 ． 舶 的固有 横摇 周期 与 波浪 周期 接 近时 ， 舶 的 船 船
横 摇 角较 大 ． 之 ， 浪周 期 与船舶 固有横 摇周 期相 反 波
需 要用 缆绳 与码 头上 的系船 柱或 系船墩 连 接 ， 以限制
方法 进行 的． 是 ， 规 范仅 给 出 了由风 和水 流产 生 但 该
的船 舶 系缆力 的计算 公 式 ， 而没有 由波 浪产 生 的船 舶 系缆 力 的计算 公式 ， 给波 浪作用 下船 舶系 缆力 的计 这
算带 来 了困难 ．当然 ， 要工 程 的船舶 系 缆力 还应 通 重 过模 型试 验进 行验证 Ｌ Ｊ ｚ．
＝
ｌ ，， 和综合 系数 ｘ， ， ３…） ２ 则横 向力 表述 为
Ｙ ＝ｆ（ ，， ２ｋ ，４…） ｘｋ， ，３ｋ ， ｋ （） ２
对于风荷载 和水流荷载 ，《 口工程 荷载 港 规范 》已有公式 ， 这里仅对波浪荷载 进行分析． 作 用 于船 舶 上 的波 浪 荷 载 ， 与波 浪 特 性 （ 高 、 波
船 舶 的运 动 ． 船舶 由于受 自然 、 人工 等 因素 作用 使缆
绳 产 生 的拉力 ， 即为 系缆 力 ． 缆力 与船 舶 特性 以及 系 受 到 的风 、 、 流荷 载 有 关 ．系缆 力 的 大小 直 接影 浪 水
ห้องสมุดไป่ตู้
笔者 基 于波 浪作用 下船 舶系 缆力 的试验 资料 ， 参 照 《 口工程 荷 载规范 》中系缆 力计算 公式 的形 式 ， 港 提 出 由波浪产 生 的船舶 系缆 力 的计 算公 式 和方法 ， 为 工 程设计 中船 舶 系缆力 的计 算提供 依据 ．
因次 系数 ， ｘ ０ ・ Ｐ ＝ ． ３Ｗ
，
Ｗ 为 船舶 排 水 量 ， ； 为 ｔ
Ｅ ｇｎ ｅｉｇ （ Ｊ １— ９ ） ｎ ｉｅｒ ｎ Ｊ ２ ５ ８ ，ｗｈｃ ｉ ｎ ｔ ｏ ｓ ｅ ｅｃｌｕａ ｏ ｆ ｏｉｇｆｒｅｉｄ ｃｄｔ ｖ ｓ Ｔ ｉｈｄｄ ｏ ｎ ｉ ｒｈ ａｃ ｌ ｉｎｏ ｍｏ ｒ ｃ ｕ ｅ ｙｗａ ｅ． ｃ ｄ ｔ ｔ ｎ ｏ ｎ ｚ
Ｍ ＥＮＧ ａ ． ｉ， ＧＡＯ ｅ ｐ ｎ ，ＺＨＡＮＧ ｅ — ｈｏ ｇ ， Ｊ ＡＮＧ ｈｎ ｐ ｎ Ｘｉｎｇ ｗｅ ， Ｘｕ ． ｉ ｇ Ｗ ｎｚ ｎ Ｉ ｋ —ｅ ｇ
（． ｔｔＫｅ ａｏａ ｒ ｆ ｄａｌ ｎ ｉｅｒ ｇＳｍｕ ｔ ｎａｄＳ ｆｔ １ Ｓａ ｙＬ ｂ ｒｔ ｙｏ ＨｙｒｕｉＥ ｇｎｅｉ ｉ ｌ ｉ ａｅ ｅ ｏ ｃ ｎ ａｏ ｎ ｙ，Ｔａｊ ｉｅ ｉ ，Ｔ￡ｊ ０ ０ ２ ｈｎ ； ｉ ｉ Ｕｎｖｒ ｔ ｎｎ ｓ ｙ ｉ ｉ ３ ０ ７ ，Ｃ ｉａ 【ｎ ｎ ２ Ｔａｊ ｅｅｒｈＩｓｔｔ ｒ ｔｒ ｒｎｐ ｒＥ ｇｎ ｅｉｇ ． ｉｎｉ Ｒ ｓａｃ ｔｕｅ ｏ ｅ ａ ｓｏｔ ｎ ｉｅｒ ，Ｍｉｉ ｒ ｆ ｏ ｎ ｎ ｉ ｆ Ｗａ Ｔ ｎ ｎｓ ｙｏ Ｃ ｍｍｕ ｉ ｔ ｎ ，Ｔａｊ ０４ ６ ｈｎ ； ｔ ｎｃ ｉ ｓ ｉ ｉ ３ ０ ５ ，Ｃ ｉａ ａｏ ｎｎ ３Ｔａｊ ｏｔ ｎ ｉｅｒ ｇ ｎｔｕｅ ｔ． ｆ Ｃ Ｃ，Ｔａｊ ０ ２２ ｈｎ； ． ｉ ｉ Ｐ ｒＥ ｇｎ ｅｉ ｓｔｔ Ｌｄ ｏ Ｃ Ｃ ｎｎ ｎＩ ｉ ｉ ｉ ３ ０ ２ ，Ｃ ｉａ ｎｎ
第４卷 ４
第７ 期
天
津
大
学
学
报
Ｖｌ１ Ｎ Ｏ７ ０． ４４ ． Ｊ ． ｕ１２Ｏ１ １
２ １ 年 ７月 ０１
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｉｎｉ ｎｖｒｉ ｏ ｒ ａ ａｊ Ｕ ｉｅｓ ｙ ｏＴ ｎ ｔ
波浪作用下船舶 系缆力 的计算 方法
孟祥玮 ， 一 ，高学平 ，张文 忠 ，姜云鹏
了作用于船舶上的波浪 总力计算公 式．参 照 《 口工程荷栽规 范》 （ Ｊ １—９ ） 港 Ｊ ２ ５ ８ 由风和 水流 产生的船舶 系缆力的计 Ｔ
算方法 ，提 出了由波浪产生的船舶 系缆 力的计算方 法．算例表 明，船舶 系缆力的计 算值 与试验结果吻合较 好．本方
法可为工程设计 中船舶 系缆 力的确定提供 参考 ，填补 了 《 口工程荷载规 范 》（ Ｊ １— ９ ） 港 Ｊ ２ ５ ８ 缺少波浪作用下船舶 系 Ｔ
周期 、 浪 人 射 角度 等 ） 波 有关 ， 同时 也 与船舶 本 身尺
度（ 长度 、 宽度 、 吃水 深 度） 载 度 （ 载 、 载 、 载 ） 、 满 半 压
经验 表 明 ， 波高 对横 向力 的影 响 ｋ可 表示 为 ．
ｋ Ｈ１４ｉ Ｉ （ ］ ＝ ＋ｓ ） ｎ
船舶 纵轴 线夹角 ） （） ，ｏ．
基 金项 目 ：交通部西部交通建设科技资助项 目（ ８ ０ ． —４ ３ ０００ ０ ） ２ ３
作 者简 介 ：孟祥玮 （９ ５ １６一
） ，男 ，博士 ，研究员．
通 讯作 者 ：孟 祥玮 ，ｕ ｔｎ ｎ ＠ １６ｃｍ． ｐｏ ｍｅ ｇ ２ ． ｏ
天
津
大
学
学
报
第４ ４卷
第 ７ 期
１ 作 用 于船 舶 上 的 波 浪荷 载 和 系缆 力 分 析
在 风 、 、 流 等 因素 的作 用 下 ， 泊 码 头 的船 浪 水 靠
舶 受 到 的总荷 载 Ｆ， 括风 荷载 为 、 包 水流荷 载 和 波浪荷 载 ， 即
Ｆ＝ ＋ 十 （） １
载 和船 舶 系缆力 与 以下 因素 有关 ． （） １波高 ． 高 越 大 ， 用 于 船 舶 上 的 波 浪荷 载 波 作 越大， 系缆 力越 大 系缆 力 与波 高近 似为线 性关 系．
参 照文献 【］ ５中船舶 横 摇角 计算 公式 ， 波浪 周期 、 船舶 载度 对横 向力 的影 响 ｋ 可表示 为
（．天津大学水利 工程仿真 与安全 国家重点实验室 ，天津 ３ ０ ７ ；２ 交通部天津水运＿ 程科 学研究 院 ， １ ００ ２ ． ｌ ： 天津 ３ ０ ５ ；３ ０ ４ ６ ．天津港湾工程研 究院 ，天津 ３ ０ ２ ） ０ ２ ２
摘
要：基于波浪作用下船 舶 系缆力的试验资料 ，分析 了船舶特性 、波浪参数 对 系泊船舶 波浪力的影 响规 律 ，提 出
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｓ ｅ ｕ ｔｏ ｈ ｓ ｃ ｌ ｏ ｅ ｎ ｍ ｏ ｒｎ ｏ ｃ ， ｔ ｅ ｉ ｆ ｅ ｃ ｆ ｓ ｉ ｅ ｔ ｒ ｎ ｖ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｅ ｔ ｓ ｌ ｆｐ ｙ ｉ ａ ｄ ｌｏ ｏ ｉ ｇ ｆ ｒ ｅ ｈ ｎ ｕ ｎ ｅ ｏ ｈ ｐ ｆ ａ ｅ ａ ｄ ｗａ ｅ ｐ 。 ｒ ｍ ｌ ｕ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｏ ａ ｅ ｌ ａ ｉ ｇ ｏ ｏ ｉ ｇ ｓ ｉ ｓａ ａ ｙ ｅ ｎ ｅ ｃ ｌ ｕ ａ ｉ ｇ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｔ ｌ ｏ ｃ ｄ ｃ ｄ ｂ ｖ ａ ｔ ｒ ｎ ｗ ｖ ｏ ｄ ｎ ｆｍｏ ｒｎ ｈ ｐ ｗａ ｎ ｌ ｚ ｄ ａ ｄ ｆｎ ｗ ａ ｃ ｌｔｎ ｔ ｏ ｆ ｏ ａ ｒ ｅ ｉ ｕ ｅ ｙ ｗａ ｅ ｌ ｔ ｆ ｎ
＝
（） ５
１
‘
（） 向． 浪 和 斜 浪 作用 时 ， 舶 的 运 动 量远 ２波 顺 船 小 于横 浪 （ 向 与船 舶 纵 轴 线 垂 直） 用 的情 况 ． 波 作 顺
浪作 用时 ， 缆绳 最大拉 力远 比横 浪作用 的小 ． （） 周 期 ． 浪 周 期 不 同 ， ３波 波 系缆 力 会 发 生 变