船舶操縱模擬器在船舶系泊安全中的應(yīng)用

富梁波

摘 要：計算機技術(shù)的發(fā)展推動了船舶仿真技術(shù)的成熟，船舶操縱模擬器在船舶安全領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。本文將探究船舶操縱模擬器對船舶系泊安全中的應(yīng)用進行探討。

關(guān)鍵詞：船舶操縱模擬器；船舶系泊安全；應(yīng)用

中圖分類號：TP7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006—7973（2018）3-0075-01

近些年來，我國船舶整體上呈現(xiàn)出大型化的發(fā)展趨勢，因而大型船舶的系泊安全問題也受到了更多的關(guān)注，因為一旦發(fā)生斷纜事故，可能會對港口企業(yè)運營造成較大的影響。結(jié)合船舶系泊安全的各項影響因素，人們將計算機技術(shù)引入該領(lǐng)域研究中，通過船舶運動仿真技術(shù)的應(yīng)用為碼頭建設(shè)、橋梁建設(shè)以及工程改造等項目提供充分可靠的數(shù)據(jù)支持。

1 船舶系泊安全的主要影響因素分析

（1）波浪。波浪對船舶系泊安全的影響較大，可以分為波浪和涌浪兩個方面。結(jié)合國際航運協(xié)會提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，涌浪對船舶系泊安全的影響相對較高，周期越長的涌浪造成的影響程度越大。在船舶系泊的過程中，涌浪會導(dǎo)致船舶出現(xiàn)橫搖以及垂蕩的現(xiàn)象，并且隨著波高和波浪周期的提升，船舶各個位置纜繩受到的力也會增加。

（2）風(fēng)。風(fēng)也會對船舶系泊的安全產(chǎn)生一定的影響，關(guān)于其作用力的計算，可以參照《港口工程荷載規(guī)范》中提供的方法。但是其中提供的方法只適用于恒定風(fēng)力或是靜態(tài)纜繩受力方面的計算，對于同時存在風(fēng)、浪等多項影響因素的碼頭，采用這種方法進行計算獲得的數(shù)值精度會出現(xiàn)一定程度的下降。

（3）流。流速對船舶系泊安全的影響主要體現(xiàn)在大小和方向兩個方面，結(jié)合多年實踐經(jīng)驗來看，船舶系泊過程中，水流流向和碼頭軸線之間的夾角直接關(guān)系著流壓的大小。流壓中心和船舶的距離越近，船舶系泊的安全風(fēng)險越高。

2 船舶操縱模擬器在船舶系泊安全中的應(yīng)用研究

2.1 設(shè)計船舶系泊安全仿真試驗

在船舶系泊安全研究的過程，可以利用船舶操縱模擬器構(gòu)建船舶系泊安全仿真模型，模型主要由電子海圖、視景模型以及試驗船型的六自由度傳播數(shù)學(xué)模型三個部分。具體內(nèi)容如下：首先，將現(xiàn)有碼頭、航道的資料和工程設(shè)計相關(guān)資料結(jié)合起來，通過數(shù)字化轉(zhuǎn)換獲得數(shù)字化海圖數(shù)據(jù)，之后通過一定的整理和變換，獲得符合模擬實驗要求的數(shù)字化平面海圖。其次，對工程水域的視景資料進行全面采集，使用計算機建模軟件將其還原成三維模型，并進行渲染等優(yōu)化處理，獲得較為真實的三維模型。之后對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化后導(dǎo)入到船舶操作模擬器中進行調(diào)試。最后，利用船舶操縱模擬器自帶的建模軟件完成實驗船舶的建模，保障模型和三維視景系統(tǒng)相適應(yīng)，同時具備六自由度的特征。

2.2 設(shè)置工況

船舶系泊安全試驗的工況主要包括以下多個方面的內(nèi)容：帶纜方式、纜繩特性、風(fēng)浪流條件、靠泊方式、載況、碼頭系纜設(shè)施的分布情況等。在正式開始試驗之前，必須保障上述工況設(shè)置完成。之后針對每一種工況條件設(shè)置一個實驗組，對纜繩受力情況進行測量分析。在試驗過程中，若是發(fā)生斷纜的情況，要即刻停止試驗，計算纜繩受力情況。

2.3 試驗

具體試驗應(yīng)該結(jié)合實際案例開展，在試驗初始，使用拖輪將試驗船舶頂靠在泊位上，之后分別帶好纜繩，為了保障纜繩的穩(wěn)固性，可以使用纜車將其絞緊。之后將拖輪撤走，逐漸加強風(fēng)浪流等自然條件，使其和試驗工況相一致，并記錄此過程中纜繩的受力情況。

對每一種工況都要進行試驗，之后將試驗結(jié)果和船舶系靠泊試驗（物模試驗）的結(jié)果進行對比驗證，發(fā)現(xiàn)使用船舶運動仿真模擬方法計算出的船舶系泊纜繩受力結(jié)果和船舶系纜物模試驗的結(jié)果基本上保持一致。由此可見，將船舶操縱模擬器應(yīng)用于船舶系泊安全研究中，可以保障模擬試驗結(jié)果和真實情況保持一致，為船舶系泊提供參考。

3 結(jié)語

綜上所述，將船舶操縱模擬器引入到船舶系泊安全研究中不僅可以保障其試驗結(jié)果和物模試驗一致，還可以實現(xiàn)成本的降低以及系纜方案的優(yōu)化。另外，在所有自然環(huán)境中，對船舶系泊安全影響最大的是風(fēng)、浪、流三個方面。在開敞式碼頭中，波浪高度和周期對船舶系泊安全的影響最為顯著。

參考文獻(xiàn)：

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