船舶操縱模擬器在船舶系泊安全中的應用

富梁波

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

關鍵詞：船舶操縱模擬器；船舶系泊安全；應用

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

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

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。結合國際航運協會提供的統計數據來看，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，涌浪會導致船舶出現橫搖以及垂蕩的現象，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。風也會對船舶系泊的安全產生一定的影響，關于其作用力的計算，可以參照《港口工程荷載規范》中提供的方法。但是其中提供的方法只適用于恒定風力或是靜態纜繩受力方面的計算，對于同時存在風、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值精度會出現一定程度的下降。

（3）流。流速對船舶系泊安全的影響主要體現在大小和方向兩個方面，結合多年實踐經驗來看，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，船舶系泊的安全風險越高。

2 船舶操縱模擬器在船舶系泊安全中的應用研究

2.1 設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學模型三個部分。具體內容如下：首先，將現有碼頭、航道的資料和工程設計相關資料結合起來，通過數字化轉換獲得數字化海圖數據，之后通過一定的整理和變換，獲得符合模擬實驗要求的數字化平面海圖。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，并進行渲染等優化處理，獲得較為真實的三維模型。之后對數據結構進行優化后導入到船舶操作模擬器中進行調試。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相適應，同時具備六自由度的特征。

2.2 設置工況

船舶系泊安全試驗的工況主要包括以下多個方面的內容：帶纜方式、纜繩特性、風浪流條件、靠泊方式、載況、碼頭系纜設施的分布情況等。在正式開始試驗之前，必須保障上述工況設置完成。之后針對每一種工況條件設置一個實驗組，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

具體試驗應該結合實際案例開展，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，為了保障纜繩的穩固性，可以使用纜車將其絞緊。之后將拖輪撤走，逐漸加強風浪流等自然條件，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，之后將試驗結果和船舶系靠泊試驗（物模試驗）的結果進行對比驗證，發現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果和船舶系纜物模試驗的結果基本上保持一致。由此可見，將船舶操縱模擬器應用于船舶系泊安全研究中，可以保障模擬試驗結果和真實情況保持一致，為船舶系泊提供參考。

3 結語

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果和物模試驗一致，還可以實現成本的降低以及系纜方案的優化。另外，在所有自然環境中，對船舶系泊安全影響最大的是風、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：

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