船舶操纵模拟器在船舶系泊安全中的应用

船舶操纵模拟器在船舶系泊安全中的应用

作者：富梁波

来源：《中国水运》2018年第03期

摘要：计算机技术的发展推动了船舶仿真技术的成熟，船舶操纵模拟器在船舶安全领域的应用越来越广泛。本文将探究船舶操纵模拟器对船舶系泊安全中的应用进行探讨。

关键词：船舶操纵模拟器；船舶系泊安全；应用

中图分类号：TP7 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）3-0075-01

近些年来，我国船舶整体上呈现出大型化的发展趋势，因而大型船舶的系泊安全问题也受到了更多的关注，因为一旦发生断缆事故，可能会对港口企业运营造成较大的影响。结合船舶系泊安全的各项影响因素，人们将计算机技术引入该领域研究中，通过船舶运动仿真技术的应用为码头建设、桥梁建设以及工程改造等项目提供充分可靠的数据支持。

1 船舶系泊安全的主要影响因素分析

（1）波浪。波浪对船舶系泊安全的影响较大，可以分为波浪和涌浪两个方面。结合国际航运协会提供的统计数据来看，涌浪对船舶系泊安全的影响相对较高，周期越长的涌浪造成的影响程度越大。在船舶系泊的过程中，涌浪会导致船舶出现横摇以及垂荡的现象，并且随着波高和波浪周期的提升，船舶各个位置缆绳受到的力也会增加。

（2）风。风也会对船舶系泊的安全产生一定的影响，关于其作用力的计算，可以参照《港口工程荷载规范》中提供的方法。但是其中提供的方法只适用于恒定风力或是静态缆绳受力方面的计算，对于同时存在风、浪等多项影响因素的码头，采用这种方法进行计算获得的数值精度会出现一定程度的下降。

（3）流。流速对船舶系泊安全的影响主要体现在大小和方向两个方面，结合多年实践经验来看，船舶系泊过程中，水流流向和码头轴线之间的夹角直接关系着流压的大小。流压中心和船舶的距离越近，船舶系泊的安全风险越高。

2 船舶操纵模拟器在船舶系泊安全中的应用研究

2.1 设计船舶系泊安全仿真试验

在船舶系泊安全研究的过程，可以利用船舶操纵模拟器构建船舶系泊安全仿真模型，模型主要由电子海图、视景模型以及试验船型的六自由度传播数学模型三个部分。具体内容如下：首先，将现有码头、航道的资料和工程设计相关资料结合起来，通过数字化转换获得数字化海图数据，之后通过一定的整理和变换，获得符合模拟实验要求的数字化平面海图。其次，对工

程水域的视景资料进行全面采集，使用计算机建模软件将其还原成三维模型，并进行渲染等优化处理，获得较为真实的三维模型。之后对数据结构进行优化后导入到船舶操作模拟器中进行调试。最后，利用船舶操纵模拟器自带的建模软件完成实验船舶的建模，保障模型和三维视景系统相适应，同时具备六自由度的特征。

2.2 设置工况

船舶系泊安全试验的工况主要包括以下多个方面的内容：带缆方式、缆绳特性、风浪流条件、靠泊方式、载况、码头系缆设施的分布情况等。在正式开始试验之前，必须保障上述工况设置完成。之后针对每一种工况条件设置一个实验组，对缆绳受力情况进行测量分析。在试验过程中，若是发生断缆的情况，要即刻停止试验，计算缆绳受力情况。

2.3 试验

具体试验应该结合实际案例开展，在试验初始，使用拖轮将试验船舶顶靠在泊位上，之后分别带好缆绳，为了保障缆绳的稳固性，可以使用缆车将其绞紧。之后将拖轮撤走，逐渐加强风浪流等自然条件，使其和试验工况相一致，并记录此过程中缆绳的受力情况。

对每一种工况都要进行试验，之后将试验结果和船舶系靠泊试验（物模试验）的结果进行对比验证，发现使用船舶运动仿真模拟方法计算出的船舶系泊缆绳受力结果和船舶系缆物模试验的结果基本上保持一致。由此可见，将船舶操纵模拟器应用于船舶系泊安全研究中，可以保障模拟试验结果和真实情况保持一致，为船舶系泊提供参考。

3 结语

综上所述，将船舶操纵模拟器引入到船舶系泊安全研究中不仅可以保障其试验结果和物模试验一致，还可以实现成本的降低以及系缆方案的优化。另外，在所有自然环境中，对船舶系泊安全影响最大的是风、浪、流三个方面。在开敞式码头中，波浪高度和周期对船舶系泊安全的影响最为显著。

参考文献：

[1]唐成港，许鹏，刘敬贤，严庆新.船舶操纵模拟器在船舶系泊安全中的应用探讨[J].中国水运，2017（08）：31-32.

[2]高峰，沈文君，李焱，谭忠华.船舶系泊动力分析数值模拟计算研究[J].水道港口，2015，36（06）：494-501.