碼頭系泊系統(tǒng)快速分析軟件開(kāi)發(fā)

時(shí)永鵬 閆鳳超

（中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院 上海 200001）

0 引 言

船舶系泊事故時(shí)有發(fā)生，系泊事故可能會(huì)造成結(jié)構(gòu)損壞、纜繩斷裂以及船舶狀態(tài)的突變等。尤其發(fā)生纜繩斷裂時(shí)，纜繩內(nèi)部能量突然釋放會(huì)造成纜繩快速回彈，極易造成人員傷亡[1-2]。因此系泊安全受到船東越來(lái)越多的關(guān)注，采取的措施包括標(biāo)識(shí)纜繩反彈區(qū)、設(shè)置護(hù)欄以及進(jìn)行系泊分析等，其中系泊分析是在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段和系泊實(shí)施前可以完成的主要的系泊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方式[3]?；谙挡从?jì)算、分析，可以對(duì)系泊設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估、優(yōu)化，也可以對(duì)船舶可承受的極限環(huán)境載荷進(jìn)行預(yù)先判斷。

規(guī)范計(jì)算是實(shí)船設(shè)計(jì)中最常用的系泊計(jì)算方法，常用的規(guī)范包括IACS REC.10[4-5]和各船級(jí)社規(guī)范。但規(guī)范計(jì)算方法過(guò)于簡(jiǎn)化，許多重要的系泊因素（包括船舶類型、碼頭條件、系泊布置以及纜繩材料等）都無(wú)法考慮在內(nèi)，計(jì)算精度較低。

石油公司組織OCIMF 的出版物“MOORING EQUIPMENT GUIDELINES”（下文稱為MEG，最新版為MEG4）中為液貨船提供了更詳盡的系泊分析指導(dǎo)和相關(guān)數(shù)據(jù)[6-7]，并被很多系泊分析方法借鑒，然而其并沒(méi)有提供直接可用的系泊分析工具。

使用成熟的商業(yè)軟件是目前最可靠的系泊分析方法，但不同的軟件有不同的特點(diǎn)或適用性，如由法國(guó)船級(jí)社開(kāi)發(fā)的Ariane 系泊分析軟件，其計(jì)算方法可考慮風(fēng)、浪、流等復(fù)雜的環(huán)境條件，適用于單點(diǎn)、多點(diǎn)和碼頭系泊等不同的系泊場(chǎng)景。然而該軟件有較高的使用門(mén)檻，需要輸入繁復(fù)的數(shù)據(jù)參數(shù)，易出錯(cuò)且計(jì)算過(guò)程也很耗時(shí)。如要完成一次多參數(shù)的方案優(yōu)化，一般需要一周或更長(zhǎng)時(shí)間，并且其計(jì)算原理也更適用于考慮波浪載荷的海工產(chǎn)品。

本文借鑒已有的系泊分析方法和軟件，對(duì)碼頭系泊系統(tǒng)的組成及特性進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)1 套具有更低用戶使用門(mén)檻、更高計(jì)算效率，且兼具準(zhǔn)確性的碼頭系泊分析軟件的開(kāi)發(fā)。

1 碼頭系泊系統(tǒng)的組成

本文以碼頭系泊作為研究對(duì)象，系泊系統(tǒng)的形成過(guò)程是船舶、碼頭與環(huán)境的相互作用過(guò)程，因此本文將碼頭系泊系統(tǒng)分為環(huán)境系統(tǒng)、船舶系統(tǒng)和碼頭系統(tǒng)3 部分。為提高準(zhǔn)確性，計(jì)算中需將各個(gè)系統(tǒng)中的重要因素納入計(jì)算模型，但也需要結(jié)合開(kāi)發(fā)目標(biāo)進(jìn)行合理簡(jiǎn)化。

1.1 環(huán)境系統(tǒng)

船舶可能受到的載荷種類非常豐富，包括常見(jiàn)的風(fēng)、浪、流，以及潮汐、涌浪和船行波等，而船舶在不同系泊場(chǎng)景下需側(cè)重考慮的環(huán)境因素也不同。

碼頭系泊一般位于遮蔽水域，環(huán)境因素較簡(jiǎn)單，其中規(guī)范和OCIMF 推薦的碼頭系泊環(huán)境因素如表1所示。

表1中，風(fēng)速為高于地面10 m 處的30 s 內(nèi)的平均風(fēng)速；30 s 被視為系泊系統(tǒng)的平均響應(yīng)速度。環(huán)境載荷從船尾指向船首時(shí)，其角度定為0°。

結(jié)合表1及實(shí)船設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，環(huán)境系統(tǒng)中僅考慮風(fēng)和流，可以滿足大部分船舶的碼頭系泊分析需求。此外，僅考慮定常的風(fēng)、流載荷，簡(jiǎn)化環(huán)境系統(tǒng)，可提高系泊分析效率。

1.2 船舶系統(tǒng)

船舶系統(tǒng)主要包括船舶參數(shù)和船舶系泊，前者直接影響環(huán)境載荷的大??；后者影響系泊力的內(nèi)部分配。

船舶系統(tǒng)的詳細(xì)組成如下頁(yè)圖1所示，本軟件將盡可能準(zhǔn)確地對(duì)船舶系統(tǒng)進(jìn)行描述。

圖1 船舶系統(tǒng)的主要組成

1.3 碼頭系統(tǒng)

碼頭系統(tǒng)包括碼頭高度、碼頭纜樁布置、碼頭水深、碼頭碰墊的布置和物理性能等（見(jiàn)圖2），其中碼頭布置影響系泊纜繩的實(shí)際長(zhǎng)度和角度、碼頭水深影響環(huán)境載荷的大小、碰墊直接影響系泊力及船舶位移。本軟件將盡可能真實(shí)地表達(dá)碼頭系統(tǒng)信息。

圖2 碼頭系統(tǒng)示意圖

2 系泊系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

在定常環(huán)境載荷下，系泊力與環(huán)境力將達(dá)到平衡，系泊系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；在穩(wěn)定的載荷作用下，系泊系統(tǒng)可視為一個(gè)定常系統(tǒng)。本文將定常定義為一個(gè)相對(duì)的時(shí)間長(zhǎng)度，是船舶在一定的環(huán)境載荷下，系泊系統(tǒng)與之達(dá)到平衡所需的時(shí)間。參照IACS REC.10 與MEG4 中的描述，該時(shí)間長(zhǎng)度定為30 s；30 s 是一個(gè)足夠短的時(shí)間段，允許我們將變化的外界環(huán)境離散為不同大小的定常環(huán)境的疊加，從而將碼頭系泊分析轉(zhuǎn)變?yōu)槎ǔ７治觥?/p>

當(dāng)碼頭系泊系統(tǒng)中出現(xiàn)涌浪、波浪和船行波等不穩(wěn)定因素時(shí)，系泊系統(tǒng)無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，一般需要針對(duì)特定的計(jì)算案例進(jìn)行CFD 水動(dòng)力分析并進(jìn)行時(shí)域仿真計(jì)算，本文暫不考慮這種情況。

2.1 坐標(biāo)系

本文中坐標(biāo)系的定義如圖3所示。假設(shè)船舶右舷靠泊碼頭，x軸正向?yàn)榭v向向艏、y軸正向?yàn)闄M向指向左舷、z軸正向?yàn)榇瓜蛳蛏希睾徒嵌榷家阅鏁r(shí)針為正。

圖3 坐標(biāo)系定義

本文中，全局坐標(biāo)為基于碼頭的固定坐標(biāo)系，局部坐標(biāo)為基于船體的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系。在初始狀態(tài)下，全局坐標(biāo)與局部坐標(biāo)有相同且以上文描述為基準(zhǔn)的x、y、z的坐標(biāo)軸方向；船體運(yùn)動(dòng)即局部坐標(biāo)系在全局坐標(biāo)系中的運(yùn)動(dòng)。

2.2 平衡方程

將船舶視為剛體，船舶運(yùn)動(dòng)存在6 向自由度。系泊系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，船體所受的合力為0。將船舶受力分解到6 個(gè)方向，分別為Fx、Fy、Fz、Mx、My及Mz，可形成6 個(gè)平衡方程。基于后文第2.6節(jié)論述，對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)化后僅需3 個(gè)力平衡方程，即Fx=0、Fy=0 及Mz=0。

船體受到的力可以歸類為纜繩力、碰墊力和環(huán)境力。由于每根纜繩長(zhǎng)度、角度及位置不同，需單獨(dú)計(jì)算每根纜繩的拉力及其在3 個(gè)方向的分力；碰墊力同樣需要根據(jù)位置分別計(jì)算。將這些力疊加，形成平衡方程如下：

式中：n為纜繩的數(shù)量；m為碰墊的數(shù)量；FxiLine、FyiLine、MziLine分別為第i根纜繩在x、y以及z向的分力和力矩；FjFender、MzjFender代表第j個(gè)碰墊在y向和z向的力與力矩；同理，F(xiàn)xWind、FyWind、MzWind和FxCurr、FyCurr、MzCurr代表風(fēng)和流在3 個(gè)方向的力和力矩。下文將對(duì)上式中的各個(gè)力分別進(jìn)行分析計(jì)算。

2.3 環(huán)境力

環(huán)境力是環(huán)境與船體的作用結(jié)果。本文中環(huán)境載荷的計(jì)算使用MEG4 中的環(huán)境系數(shù)法。MEG4 基于大量的模型實(shí)驗(yàn)和計(jì)算流體力學(xué)軟件分析、得到無(wú)因次化的風(fēng)載和流載系數(shù)；該系數(shù)是環(huán)境載荷角度、水深吃水比、船型特征、船舶載況等的函數(shù)；環(huán)境系數(shù)再結(jié)合實(shí)際計(jì)算的風(fēng)和流的速度、船舶主尺度、受風(fēng)面積等參數(shù)，可計(jì)算得到環(huán)境載荷的 大小。

如以x方向的流載荷FXc的計(jì)算為例，其計(jì)算公式如下：

式中：ρc為水的密度，kg/m3；Vc為水流速度，m/s；LBP為船長(zhǎng)，m；T為計(jì)算吃水，m。CXc為MEG4中提供的無(wú)因次化的流載系數(shù)，計(jì)算方法如下：

MEG4 中，函數(shù)fc通過(guò)圖表的方式呈現(xiàn)。本軟件通過(guò)讀取圖表數(shù)據(jù)、使用數(shù)值擬合和插值方法實(shí)現(xiàn)該函數(shù)的計(jì)算，可適應(yīng)任意合理的用戶輸入。其他環(huán)境系數(shù)和環(huán)境載荷的計(jì)算同理，更多的計(jì)算方法和公式請(qǐng)參照MEG4 中的描述。

2.4 纜繩力

纜繩的位置、長(zhǎng)度、角度及材質(zhì)等因素都會(huì)影響其拉力大小。本軟件中建立纜繩真實(shí)的三維空間模型，并定義其物理特性。實(shí)際系泊狀態(tài)下，纜繩可能存在多個(gè)拐點(diǎn)，如典型的纜繩軌跡為“絞車-羊角滾輪-導(dǎo)纜孔-碼頭纜樁”，該4 點(diǎn)可確定纜繩的三維形狀。計(jì)算模型中，纜繩的三維模型也通過(guò)一系列控制點(diǎn)描述，如：P0 表示纜繩在碼頭的固定點(diǎn)（碼頭纜樁）；P1 表示纜繩在船體的出口點(diǎn)（導(dǎo)纜孔）；P2、P3 代表纜繩在船上的控制點(diǎn)（羊角、帶纜樁、絞車等）。可以發(fā)現(xiàn)：P0 在全局坐標(biāo)系中的坐標(biāo)不會(huì)變化，而P1、P2、P3 等在船體局部坐標(biāo)系中的坐標(biāo)不會(huì)變化；船體運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致P0 與P1 相對(duì)位置的變化，而船體上的點(diǎn)（P2、P3 等）的相對(duì)位置不會(huì)發(fā)生變化。

船體位移引起纜繩長(zhǎng)度變化，在船體坐標(biāo)系發(fā)生角位移θ和線位移(?x,?y)后，纜繩控制點(diǎn)P1（x,y）的新全局坐標(biāo)為(x′,y′)，兩者有以下關(guān)系：

根據(jù)P1 的新坐標(biāo)，可計(jì)算纜繩的伸長(zhǎng)量?l及拉力FLine。伸長(zhǎng)量與拉力的函數(shù)關(guān)系通過(guò)用戶自定義的拉力-變形率函數(shù)體現(xiàn)，如下列公式中的函數(shù)f。

式中：MBL為纜繩的最小破斷負(fù)荷；el為纜繩伸長(zhǎng)率，即伸長(zhǎng)量Δl與纜繩無(wú)拉力狀態(tài)下的原始長(zhǎng)度lLine的比值。由于纜繩僅能提供單向力，拉力-變形率函數(shù)在0 點(diǎn)一階不連續(xù)。

此外，纜繩的初始拉力與尾索配置也會(huì)影響纜繩最終的拉力大小。

（1）初始拉力的影響

實(shí)船系泊時(shí)，會(huì)在系泊初始狀態(tài)下，通過(guò)絞車或其他方式給予纜繩初始拉力。初始拉力可減小船舶在環(huán)境載荷下的運(yùn)動(dòng)，也可能降低纜繩的最大拉力，是一個(gè)重要的系泊參數(shù)。對(duì)應(yīng)到計(jì)算模型中，船舶的初始狀態(tài)應(yīng)是環(huán)境載荷為0、纜繩的初始拉力與碰墊力達(dá)到平衡的狀態(tài)。系泊計(jì)算的第一步必須基于用戶給出的初始拉力，確定系泊的初始狀態(tài)，包括船舶的初始位移及纜繩的初始變形。

（2）尾索的影響

當(dāng)纜繩的剛度太大時(shí)，一些船舶可能會(huì)設(shè)置尾索以優(yōu)化纜繩受力。由于主纜繩和尾索有不同的物理特性（即不同的拉力-變形率函數(shù)），在相同的軸向拉力下，兩者有不同的變形率，可通過(guò)下列公式計(jì)算得到平衡狀態(tài)下兩者各自的變形。

式中：f代表纜繩的拉力-變形率函數(shù)；下標(biāo)Line代表主纜繩，Tail 代表尾索。

2.5 碰墊力

碰墊在被壓縮（與船體的接觸點(diǎn)產(chǎn)生y向負(fù)位移）時(shí)，會(huì)對(duì)船體產(chǎn)生反彈力。對(duì)于碼頭系泊系統(tǒng)，風(fēng)和流為離岸方向時(shí)，纜繩受力較大；風(fēng)和流為向岸方向時(shí)，主要靠碰墊抵抗環(huán)境載荷。

碰墊反彈力與變形率也存在類似于纜繩變形的函數(shù)關(guān)系，本文不再詳述；且該函數(shù)同樣在0 點(diǎn)一階不連續(xù)。碰墊僅會(huì)產(chǎn)生y向分力FFender，且始終為正；該力乘以碰墊的x向坐標(biāo)可得到碰墊產(chǎn)生的z向力矩MzFender。

2.6 船舶運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)化

船舶運(yùn)動(dòng)引起導(dǎo)纜孔位置變化，從而導(dǎo)致纜繩拉力變化。導(dǎo)纜孔作為船體上的一個(gè)點(diǎn)，具有三向運(yùn)動(dòng)自由度?？芍庇^看出，導(dǎo)纜孔的x向和y向位移對(duì)于纜繩變形有顯著的影響。本節(jié)通過(guò)分析導(dǎo)纜孔的z向位移引起的纜繩長(zhǎng)度變化，反向推導(dǎo)船舶運(yùn)動(dòng)的影響。

船舶的升沉、橫傾和縱傾會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)纜孔的z向位移；同時(shí)，該三向運(yùn)動(dòng)也主要是使導(dǎo)纜孔產(chǎn)生z向位移。

（1）船舶的升沉

船舶所受的纜繩力、碰墊力和環(huán)境力中，只有纜繩力會(huì)產(chǎn)生顯著的z向分力，造成船舶升沉。

MEG4 中推薦的纜繩水平夾角為15°，在不利的輕載載況下，建議不超過(guò)25°。以某5 萬(wàn)載重噸油輪為例，其配置纜繩16 根，其中倒纜4 根。假設(shè)纜繩的水平夾角為不利的25°，在MEG4 基準(zhǔn)環(huán)境條件下，其纜繩拉力極值約為27 t，均值約15 t，16 根纜繩產(chǎn)生z向分力約為100 t。

該船輕載吃水的水線面積約為4 500 m2，在100 t 的z向壓力下，升沉約20 mm；在25°水平夾角下，會(huì)導(dǎo)致纜繩約8.5 mm 的長(zhǎng)度變化。纜繩長(zhǎng)度平均約為30 m，其長(zhǎng)度變化率約為2.8×10-4。對(duì)于MBL約為60 t 的常規(guī)纖維纜，其產(chǎn)生的拉力變化不足0.1 t，故船舶的升沉運(yùn)動(dòng)可被合理忽略。

（2）船舶的橫傾與縱傾

風(fēng)和流為90°時(shí)，船舶所受的橫向（y向）環(huán)境力最大，作為考慮橫傾影響的極端工況。

船舶輕載時(shí)，風(fēng)載是主要環(huán)境載荷，流載約是其5%，且流載的橫傾力臂很小。纜繩的y向拉力與風(fēng)載基本相等，風(fēng)載的力臂從上建到水面分布，可以認(rèn)為風(fēng)載與纜繩產(chǎn)生的x向力矩相互抵消，產(chǎn)生的橫傾力矩可忽略，如下頁(yè)圖4所示。

圖4 不同吃水下的船舶受力

滿載吃水時(shí)，流載增大到風(fēng)載的75%左右，且流載力臂增大、風(fēng)載力臂減小，可認(rèn)為兩者產(chǎn)生的x向力矩大致抵消，橫傾力矩主要由纜繩產(chǎn)生。假設(shè)纜繩的水平夾角為10°，同樣以上述油輪為例，纜繩平均拉力為15 t，除去倒纜的纜繩數(shù)量為12根，導(dǎo)纜孔距水線約6 m，纜繩產(chǎn)生的x向力矩約為1×103量級(jí)。該船滿載時(shí)，橫傾1°所需力矩約為8×103量級(jí)，計(jì)算可得橫傾引起的導(dǎo)纜孔z向位移約35 mm、纜繩長(zhǎng)度變化約6 mm，由此表明橫傾導(dǎo)致的纜繩拉力變化可忽略。

艏艉纜繩對(duì)船舶產(chǎn)生的縱傾力矩本身會(huì)相互抵消，同時(shí)船舶縱傾所需力矩顯著大于橫傾，類似方法分析得到，船舶縱傾的影響可忽略。

上述分析表明：導(dǎo)致導(dǎo)纜孔產(chǎn)生z向位移的船舶升沉、橫傾和縱傾三向位移可以被合理忽略。值得注意的是，本節(jié)所述的船舶運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化是在一定數(shù)量級(jí)上的分析，并非嚴(yán)謹(jǐn)推導(dǎo)。

3 軟件開(kāi)發(fā)及用戶界面

本軟件使用Visual Studio 環(huán)境和C#語(yǔ)言，完成系泊系統(tǒng)分析的算法實(shí)現(xiàn)和用戶界面開(kāi)發(fā)。算法實(shí)現(xiàn)保證計(jì)算效率和準(zhǔn)確性，用戶界面則應(yīng)保證以較低的門(mén)檻引導(dǎo)用戶快速、準(zhǔn)確地輸入必要的數(shù)據(jù)，并直觀地輸出計(jì)算結(jié)果。

按照上文所述的系泊系統(tǒng)劃分方式，軟件引導(dǎo)用戶依次輸入船舶、環(huán)境、碼頭、纜繩及系泊布置信息。

3.1 基本信息輸入

（1）輸入船型信息和主尺度信息，見(jiàn)圖5。

圖5 用戶輸入-船舶參數(shù)

（2）輸入環(huán)境載荷見(jiàn)下頁(yè)圖6，用戶可以批量設(shè)置需要計(jì)算的風(fēng)和流的方向、以及在不同方向上的速度，軟件會(huì)自動(dòng)生成所有環(huán)境組合。

圖6 用戶輸入-環(huán)境參數(shù)

（3）輸入碼頭信息（見(jiàn)圖7），含水深、碼頭高度和碰墊的物理特性。軟件通過(guò)收集常用的碰墊數(shù)據(jù)信息，對(duì)不同尺寸碰墊的變形-彈力曲線進(jìn)行回歸，得到無(wú)因次曲線；用戶輸入典型變形下的碰墊彈力值，可自動(dòng)生成碰墊的變形-彈力曲線。此外，軟件也允許用戶輸入自定義的碰墊變形-彈力曲線。

圖7 用戶輸入-碼頭參數(shù)

（4）輸入纜繩信息（見(jiàn)圖8），包括主纜繩與尾索的物理特性、纜繩MBL以及初始拉力。軟件內(nèi)置多種類型纜繩的物理特性數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶可快速選擇，也可通過(guò)輸入?yún)?shù)、自由定義纜繩物理特性。軟件會(huì)根據(jù)用戶輸入，繪制纜繩的拉力-變形率曲線圖。

圖8 用戶輸入-纜繩參數(shù)

此外，軟件可將用戶的所有輸入另存為獨(dú)立的系泊計(jì)算模型文件，方便保存與傳輸。

3.2 系泊布置信息

系泊系統(tǒng)的布置信息包括所有纜繩的三維控制點(diǎn)信息、碼頭碰墊和碼頭纜樁的布置信息，數(shù)據(jù)量較大，且在方案優(yōu)化時(shí)需要頻繁修改。

在常見(jiàn)的系泊軟件中，需要用戶讀取系泊圖紙并在軟件中輸入所有控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)，效率很低，尤其發(fā)生頻繁的方案修改時(shí)，需要反復(fù)進(jìn)行“圖紙修改-讀取坐標(biāo)-修改軟件輸入”的流程，極易發(fā)生數(shù)據(jù)不同步的錯(cuò)誤。

通過(guò)定義與CAD 繪圖軟件的標(biāo)準(zhǔn)接口，可將存儲(chǔ)在CAD 圖紙中的系泊布置信息直接讀取至本軟件，節(jié)省大量用戶時(shí)間；系泊圖紙發(fā)生修改時(shí)，其信息也會(huì)同步到本軟件，保證數(shù)據(jù)一致性，并非常高效、準(zhǔn)確地完成系泊設(shè)計(jì)的迭代優(yōu)化。如下頁(yè)圖9展示的用于本軟件輸入的標(biāo)準(zhǔn)化系泊布置圖紙，其形式與用于送審的系泊布置圖紙基本一致。

圖9 用戶輸入-系泊布置信息

3.3 軟件輸出

軟件會(huì)直接輸出所有環(huán)境和吃水組合工況的纜繩拉力極值，將其作為系泊設(shè)計(jì)的“Working Load Limit”，并根據(jù)纜繩材質(zhì)計(jì)算“Ship design MBL” （“Working Load Limit”和“Ship design MBL”基于MEG4 中的定義）和纜繩最小破斷負(fù)荷；同時(shí)還會(huì)輸出計(jì)算的中間數(shù)據(jù)，用戶可進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，或挖掘規(guī)律進(jìn)行針對(duì)性的系泊優(yōu)化等，中間數(shù)據(jù)包括所有環(huán)境和吃水組合下，所有纜繩的受力大小、船體的位移和作用在船體上的環(huán)境載荷等，如圖10所示。

圖10 軟件輸出-部分輸出數(shù)據(jù)

軟件計(jì)算結(jié)果對(duì)于任何的輸入修改都會(huì)即時(shí)響應(yīng)，即本軟件可實(shí)現(xiàn)從“設(shè)計(jì)輸入 ”到“設(shè)計(jì)結(jié)果”的即時(shí)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。

3.4 軟件計(jì)算的準(zhǔn)確性校核

本軟件的計(jì)算結(jié)果經(jīng)過(guò)多型船和多種系泊方案的計(jì)算驗(yàn)證，其計(jì)算結(jié)果與計(jì)算變量之間的影響關(guān)系符合一般的系泊規(guī)律，且經(jīng)過(guò)與OCIMF 計(jì)算方法和Ariane 軟件的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，其計(jì)算精度可以滿足使用要求。表2為多種計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果對(duì)比（纜繩拉力極值）。

表2 多種計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果對(duì)比（纜繩拉力極值）

表2中，計(jì)算所用環(huán)境條件為MEG4 中的基準(zhǔn)環(huán)境條件。OCIMF 計(jì)算方法中，纜繩受力采用等分法并乘以相應(yīng)系數(shù)得到，詳細(xì)可參考MEG 提供的算法示例。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)碼頭系泊系統(tǒng)的分析和合理簡(jiǎn)化，建立算法和用戶界面，完成了一套簡(jiǎn)單易用、快速且準(zhǔn)確的系泊分析軟件的開(kāi)發(fā)。本軟件的使用可以達(dá)到以下目的：

（1）軟件較低的使用門(mén)檻可以適用于更多的場(chǎng)景和用戶；

（2）計(jì)算的簡(jiǎn)便、快速性能夠讓用戶對(duì)于系泊優(yōu)化從被動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)；

（3）軟件的目的是建立數(shù)據(jù)間的關(guān)系，系泊系統(tǒng)只是船舶系統(tǒng)的一部分，計(jì)算的即時(shí)性讓用戶能夠直觀看到“設(shè)計(jì)”與“結(jié)果”的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，保證船舶設(shè)計(jì)的連續(xù)性和可靠性；

（4）自主可控的軟件有非常好的擴(kuò)展性，可以直接嵌入到船舶設(shè)計(jì)大系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)更大范圍的系統(tǒng)優(yōu)化。

在本文軟件開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上，下一步將在軟件中集成更多系泊設(shè)計(jì)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，逐步實(shí)現(xiàn)從“被動(dòng)”給出計(jì)算結(jié)果到“主動(dòng)”提供設(shè)計(jì)優(yōu)化建議的改變。