船舶拖锚淌航运动数值模拟

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dx3386135
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锚是船舶最重要的设备之一,其主要功能是使船舶安全停泊在预定的水域或海区。在船舶靠离泊操纵中,锚还可以用来辅助控制船舶运动。此外,锚设备还是船舶在紧急情况下最有效可靠的应急设备。在紧急情况下锚既可以起到减小船舶冲程的作用,又可以起到控制船舶偏转的作用,合理用锚可避免海损事故的发生,减少船舶损失。所以,备锚是十分必要的,拖锚淌航的距离的估算也是判定船舶是否安全的重要依据。针对船舶拖锚淌航距离的估算问题,现有的基于能量法的估算公式是由日本学者岩井聪提出的,公式假设船舶初始动能全部消耗在拖锚阻力做功上,该方法优点是简单易行,计算方便,但其计算过程中却忽略了船体阻力和附加质量对淌航距离产生的影响。忽略的这两种因素对拖锚淌航距离究竟会产生多大的影响,之前并没有相关的研究。为了探究这个问题,本文运用牛顿力学定律描述船舶拖锚淌航过程,分析船体阻力与附加质量对拖锚淌航的影响。绘制了锚阻力、船体阻力和附加惯性力随淌航距离的变化图,体现了三个力在船舶拖锚淌航时的变化情况,分析了各力对船舶拖锚淌航运动的影响。为了探究不同底质下拖锚阻力对淌航距离的影响,在大连旅顺某海域进行了拖锚阻力的物模试验,利用推拉力计等设备完成了力的测量和力值曲线的绘制,求取了不同条件下锚的动抓力系数,得到了三种锚型在两种不同底质下动抓力系数及拟合直线。通过物模试验及模拟计算与经验公式对比分析可得如下结果和结论:1.通过对船舶拖锚淌航运动中各个力的分析,推导出拖锚淌航运动方程。2.求取了不同条件卞锚的动抓力系数,以提高模拟计算精度。3.分析了船体阻力、锚阻力和附加惯性力在淌航运动过程中的变化情况,分析了船体阻力和附加惯性力对船舶拖锚淌航运动的影响。4.利用牛顿定律建立方程,对比现有经验公式,通过相关模拟计算,佐证了经验公式在大多数条件下均适用。5.为使计算结果更精确,本文考虑了锚在下落阶段的淌航距离,求取了锚在下落阶段的速度,对避免因拖锚而引起的海底设施损害事故有现实意义。
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