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某深海采矿船码头防抗台风研究

1 前言

台风对航行及停泊的船舶危害巨大。而对于船厂来说,最为安全有效的船舶防台方法就是把船舶在船坞里面落墩,但是这样局限性很大。船坞是船厂最为宝贵的资源之一,是优先用来生产船舶的,即便是刚好有闲置的船坞也只能是安排部分船舶进坞防抗台;另外的办法就是用拖轮将船舶拉到锚地抛锚防台,这样一方面未必有合适的锚地和足够的时间,另一方面因为船舶还没完全完工不能动车,一旦发生走锚和锚链断裂事故船舶就随风漂流,可能会撞击岩石或其他船舶;而码头缆绳系泊可以通过码头缆绳的选型和合理布置,来抵抗住来自侧面正面等方向的环境载荷,因此把船舶停靠系泊在码头防台成为退而求其次的较好选择。

2 抗击台风预案介绍

2018年7月11日,台风“玛莉亚”的中心在福建连江黄岐半岛登陆。当时某深海采矿船停靠在福建省马尾造船新址粗芦岛,其四周环山,台风到达时风速有所减弱。本文按抗击台风预案,对某深海采矿船按12级台风(取35 m/s)进行计算。

4) 为应对快速变化的场景,参照Hybrid APP的思想提出RN Bridge的思路,融合前端开发技术,使用基于React Native的Web View渲染可变更界面,UI混搭取长补短,发挥Native和HTML5各自的优势应对功能频繁变更的需求;

3 稳性计算

3.1 稳性计算目的

为了抵抗台风防止船舶随风漂流,我们需要在船上系上足够的缆绳系泊。虽然将船舶用缆绳系在码头边上,只要缆绳不断裂船舶不可能往码头外侧倾覆,但是往码头内侧倾覆的可能性还是有的,故在台风面前不得不提前进行防范,而且要适当保留稳性余量,即使船舶不幸缆绳断裂随风漂流,也不至于由于船舶稳性不足而倾覆。

3.2 稳性校核

3.2.1 船舶重量重心计算

有计划地引进各种魔芋产业建设的人才,加大科技创新和魔芋农产品研发力度。在种植方面,加大对魔芋优良芋种的研发,加强对于魔芋病害的综合防治研究;在加工方面,提高魔芋深加工水平,开发多样化的魔芋产品,如魔芋中含有葡甘露聚糖、蛋白质和氨基酸及各种矿物质微量元素,对于魔芋在减肥和保健上的优势应加以利用,开发新的魔芋产品[5]。

因本船还没有完全完工,也尚未进行倾斜试验,所以没有船的准确实际重量重心数据,只能通过统计计算得出重量重心数据,这不可避免的会有误差。为了安全起见,我们在稳性计算时适当保留初稳性余量。按统计计算得出的空船重量重心如下:

船舶总重W 31 300 t

重心纵向坐标LCG 112.15 m

重心横向坐标TCG 0.37 m

杨宪益曾说过:“我认为翻译的时候不能做过多解释。译者应尽量忠实于原文形象,既不要夸张也不要夹带任何东西”。他也曾谈及一些文化含义的不可译现象以及处理应对一些文化中特殊形式的方法问题,例如可以采取增加脚注的方法以帮助译入语读者对原语文本内容及文化寓意的理解。关于脚注,霍克斯持有不同见解,他说:“《红楼梦》中有大量的古代戏剧、书籍、诗词、历史典故和民俗言语,西方读者们对它们是完全陌生的。如果我只是给出脚注,那会使读者们像带着镣铐在跳舞,所以我特别介绍了中国文化”[6]。因为一般说来,“除非为了学术研究,脚注中的解释往往会分散读者的注意力”[7]。

重心高度KG 13.85 m

3.2.2 压载水配载

(1)浮态调整

通过船舶重量查静水力表,当船舶纵倾为0时,浮心纵向坐标为110.7 m,对照重心纵向坐标LCG=112.15 m,应向尾部配载压载水使船舶首尾吃水保持水平;根据重心横向坐标值,应向右舷配载压载水,使船舶左右吃水保持水平。

(2)初稳性高度调整

船舶在一定排水量下产生小横倾时,横稳性高GM越大复原力矩MR也越大,也就是抵抗倾斜力矩的能力越强。因此,横稳性高GM是衡量船舶初稳性的主要指标[1]

任何一个首度欣赏桑迪·斯科格兰德摄影作品的人——任何一个从她的装置细节带来的错视画影响中完全恢复过来,想要搞明白作品中的金鱼、松鼠、猫狗以及婴儿,也就是那些用纸浆、石膏与聚酯材料制成的雕像,实际上是什么的人——都必然会询问,她究竟是如何实现这些作品的。也就是说,一旦意识到这些令人惊叹的照片都拍摄自相应的舞台场景,是某种介于事实与虚构、现实与谎言之间的存在时,观众必然会质询她所采用的技术手段与艺术方法。

通过查静水力表,采矿船未加载压载时的初稳心高GM0为16.45 m,对照最小GM曲线中要求的初稳性高16.1 m,可知GM0已是比较接近极限值。同时考虑统计计算误差的情况,有必要采取一些保障措施防止船舶倾覆风险,故在底压载舱注入压载水以降低船舶重心。

获取1幅含1盘(25个)鸡蛋的图像(如图2所示),经分割后得到25个子图像;然后对25个子图像进行预处理,提取主要的特征参数,包括鸡蛋表面积,最大纵轴、最大横轴、周长和蛋黄面积与周长及蛋黄拐点数等特征。

(3)配载计算结果

致歉也存在正式与不正式的区别,不正式致歉通常是用在亲朋好友、爱人、熟人之间,它的目标用来消除误解,解除隔阂。正式的致歉通常用在国家和国家间,媒体和大众间。例如:波兰总统通过媒体,向遭受迫害的犹太人致歉。

依据上述配载原则,具体配载情况如图1所示。

(二)专题推广。都江堰市图书馆,针对少年儿童“悦读”,在儿童阅览室打造“国学小讲堂”和“双语绘本沙龙”专题阅读品牌。专题活动以传承中华民族国学文化精髓和优秀传统品德为根基,将生动有趣、符合少年儿童年龄特点的故事有机嵌入,并将弘扬民族精神教育与青少年儿童素质培养,以及践行社会主义核心价值观有机融合,不仅成功打造了“国学小讲堂” 和“双语绘本沙龙”阅读品牌,也有效促进了阅读在各学校的宣传与普及。

图1 液舱压载情况

压载水配载后计算结果如下:

船舶总重W 348 95 t

重心纵向坐标LCG 110.26 m

选取2014年1月到2017年11月期间60例口服安定类药物中毒患者作为研究对象。按护理方法的不同将其分成以下两组:

重心横向坐标TCG 0.00 m

重心高度KG 12.54 m

船舶型吃水D 5.367 m

初稳心高KM 27.87 m

船舶纵倾Trim -0.004 m

船舶横倾Heel 0.0 deg

尾吃水TA 5.369 m

首吃水TF 5.365 m

初稳性高GM 15.15 m

纵倾力矩T -435 tonm

从计算结果可知,配载后的吃水数据符合要求,新吃水下的最小GM曲线中要求的初稳性高为11.3 m,初稳性裕量为15.15~11.3=3.85 m,比配载前显著增大。因此,该配载满足要求。

3.2.3 稳性计算结果

退役复学高职生在部队里经受过严格的军事训练和全封闭的军事化管理。与普通学生相比,他们有良好的生活作风、严格的纪律观念、良好的作息习惯和丰富的管理经验。他们发挥自身优势,能带动同学形成自我管理、自我约束的好习惯。他们有过硬的内务整理能力,能指导同学做好宿舍卫生、宿舍美化、宿舍管理等工作。他们有一切行动听指挥的部队作风,能在高职院校起到模范带头作用,成为同学的榜样和标杆,并引领同学形成良好的生活、学习习惯[2]。

复原力臂计算结果,如图2所示。

稳性计算结果,如表1所示。

图2 复原力臂计算结果

表1 稳性计算结果

?

表中:V.AREA15~30——横倾角15°~30°之间的复原力臂曲线(GZ曲线)的面积;

V.AREA3040——横倾角30°到40°之间的复原力臂曲线(GZ曲线)的面积;

使用ABAQUS/Explicit软件对钛合金波纹夹芯结构的落锤冲击性能进行分析。面板和夹芯层均采用壳单元,其与夹芯层之间假设为理想化连接,即面板和夹芯层之间的界面采用tie约束,因此,波纹夹芯层中处于界面上的节点和与之tie在一起的面板上的节点具有相同的平移和旋转自由度。此外tie约束还将阻止接触面之间发生侵入、分离以及滑移等行为。

V.GZ0.2——横倾角等于30°处的复原力臂;

V.POSMAX15——最大复原力臂对应角;

V.GM0.15——初稳性高度;

V.IMOWEATHER——稳性衡准数;

2008IS-A2.3.2——在定常风作用下的横倾角应不大于16°或甲板边缘浸水角的80%,取小者;

DAMREQ——破舱稳性要求。

沃尔夫冈·阿玛多伊斯·莫扎特(Wolfgang Amadeus Mozart,1765-1791),出生于罗马帝国时期的萨尔斯堡,是欧洲举世闻名的古典主义音乐作曲家。他出众得音乐天赋从少年时代就展现出来。“莫扎特一生作品极其丰富,他创作出的音乐作品涉及了多种体裁,其中的18首钢琴奏鸣曲节奏欢快、旋律优美、和声大方简洁、有着欢快明朗的情绪,使整首曲子都洋溢着青春的朝气,让人听后仿佛进到了一个无忧无虑的“桃花源”,而其中的K330就是非常著名的一首。

从稳性计算结果得知,配载后稳性符合要求。

4 防台带缆系泊方案

在台风来临时,船舶缆绳会因风和水流以及波浪的的共同作用而受力。如果船舶缆绳的强度不足,可能会造成缆绳断裂的危险,因此我们要对缆绳进行受力分析以验证防台带缆系泊方案可行性。

目前已经有一些成熟的系泊分析软件,可以应用于系泊力的计算。但对于大多数船厂来说,出于成本考虑可能不具备购买安装这些软件的条件,因此我们选择通过规范公式来进行缆绳受力的计算校核。

4.1 码头护舷布置

深海采矿船系泊在2#舾装码头区域,码头外侧及内侧均布置有双柱系船柱;在码头外侧均匀布置有超级拱型500H×2 000L水平橡胶护舷及超级拱型600 H×2 500L+3 000L竖向橡胶护舷;船舶靠码头一侧布置有8个橡胶防碰球。这些布置将对深海采矿船起到防风缓冲作用,也对外板结构和油漆起到防护作用。

4.2 缆绳受力计算

缆绳受力采用《JTS 144-1-2010 港口工程荷载规范》[2]计算:

4.2.1作用在船舶上的风载荷

作用在船舶上的计算风压力,按下式计算:

式中:Fxw,Fyw——分别为作用在船舶上的计算风压力的横向和纵向分力(kN);

Axw,Ayw——分别为船体水面以上横向和纵向受风面积(m2);

Vx,Vy——分别为设计风速的横向和纵向分量(m/s);

ζ1——风压不均匀折减系数;

ζ2——风压高度变化修正系数。

通过以上计算,作用在船舶上的计算风压力为:

横向分力Fxw=5 755 kN

纵向分力Fyw=1 100 kN

4.2.2 作用在船舶上的水流力

(1)水流对船舶作用产生的横向分力,按下式计算:

式中:Fxsc, Fxmc——分别为水流对船首横向分力和船尾横向分力(kN);

Cxsc,Cxmc——分别为水流对船首横向分力和船尾横向分力系数;

ρ——水的密度,ρ=1.004(t/m3);

1) 防渗层:防渗层的作用是阻止床内渗沥液流到床外,或床外水渗入床内。防渗层结构与填埋场的防渗层类似,由下往上依次为20 mm左右的黏土层、400g/m2的土工布、1~2mm厚的HDPE膜。

V——水流速度(m /s);

B’——船舶吃水线以下的横向投影面积(m2)。

通过计算,作用在船舶上的水流力为:

对船首横向分力为Fxsc=307.6 kN

对船尾横向分力为Fxmc=136.7 kN

考虑到链条炉排风室进口静压小,尾部静压大,因此在炉排调风门全开的情况下,在风室进口处布置挡板以优化风室结构。

(2)水流对船舶产生的纵向分力,按下式计算:

式中:Fyc——水流对船舶作用产生的纵向分力(kN);

Cyc——水流力纵向分力系数;

ρ——水的密度(ρ=1.004 t/m3);

V——水流速度(m /s);

S——船舶吃水线以下表面积(m2

通过计算,水流对船舶作用产生的纵向分力Fyc=228.2 kN。

4.2.3 作用在船舶上的波浪力

由于《港口工程荷载规范》中并没有关于波浪造成船舶的系缆力计算,但是波浪力对系泊的影响也需进行考虑。本文中深海采矿船靠泊在2#舾装码头,此码头处于闽江出海口附近,北面、西面是大陆,南面和东面分别是琅崎岛、川石岛和粗芦岛,通常海浪无法到达此码头。但是考虑到台风的影响水面会产生波浪,因此进行对波浪造成船舶的系缆力计算。设波浪入射波高为1 m,按《波浪作用下船舶系缆力的计算方法》进行[3]计算:

(1)波浪对船舶作用产生的横向分力,按以下公式计算:

式中:Fx——波浪对船舶作用产生的横向分力(kN);

x——综合系数;

H——入射波高(m);

θ——波浪入射角度(°);

L——两柱间长(m);

D——船舶吃水(m);

ax——反映船舶横摇与波浪周期关系的参数;

ρ——水的密度(ρ=1.004 t/m3);

g为重力加速度(m/s2)。

通过以上计算,波浪对船舶作用产生的最大横向分力Fx=397 kN。

(2)波浪对船舶作用产生的纵向分力,按下式计算:

式中:Fy——波浪对船舶作用产生的纵向分力(kN);

y——综合系数;

B——船舶型宽(m);

ay——反映船舶纵摇与波浪周期关系的参数。

通过以上计算,波浪对船舶作用产生的最大纵向分力Fy=9 kN。

结合以上风载荷、水流力、波浪力的计算,作用在深海采矿船的横向合力ΣFx=6 596 kN,纵向合力ΣFy=1 337 kN。

4.2.4 缆绳系缆力计算及布置

通过深海采矿船所受合力计算,对防台带缆系泊进行设计:

式中:N——系缆力标准值(kN);

K——系船柱分布不均匀系数;

n——计算船舶同时受力的系船柱数目,22;

α——系船缆的水平投影与码头前沿线所成的夹角(°);由于船舶主要承受横向合力,故主要布置以横缆为主,横缆尽量垂直于船的中纵剖面且尽量接近船首或船尾,本计算取α=60°;

β——系船缆与水平面的夹角(°),β实际布置应尽量减小系泊缆的垂向角度,本计算取β=45°。

通过以上计算,系缆力标准值N=860 kN,对照现选取缆绳直径140 mm锦纶缆绳,其破断强度为3 310 kN,系泊缆绳安全系数3.85,满足合成纤维系船索的安全系数为3.8的要求[4]

具体缆绳布置,见图3。

图3 码头系泊布置

5 结束语

深海采矿船防抗台方案通过往底部舱压载降低重心及稳性校核,防止船舶向码头内侧倾覆;防碰撞方面在码头原有的水平和竖向橡胶护舷的基础上,另外均匀布置8个橡胶防碰球;并根据风载荷、水流力、波浪力的计算得出码头系泊布置。上述配载和防碰撞布置和系泊布置使深海采矿船在实际抵御“玛莉亚”台风中出色的完成了防台任务,表明了本次计算的可行性,也为船舶修造企业的防抗台工作提供了参考。

参考文献

[1] 盛振邦,刘应中.船舶原理[M]. 上海交通大学出版社,2003.

[2] JTS 144-1-2010,港口工程荷载规范[S].

[3] 孟祥玮,高学平,张文忠,姜云鹏. 波浪作用下船舶系缆力的计算方法[J].天津大学学报, 2010.

[4] CBT 3911-1999,海船系泊设备配置设计通则[S].

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