Numerical Prediction of Hydrodynamic Forces on A Berthed Ship Induced by A Passing Ship in Different Waterway Geometries

An investigation has been conducted to quantify the effect of waterway geometry on the form and magnitude of forces and moment experienced by a berthed ship due to a passing ship.By using the dynamic mesh technique and solving the unsteady RANS equations in conjunction with a RNG k？ε turbulence model,numerical simulation of the three-dimensional unsteady viscous flow around a passing ship and a berthed ship in different waterway geometries is conducted,and the hydrodynamic forces and moment acting on the berthed ship are calculated.The proposed method is verified by comparing the numerical results with existing empirical curves and a selection of results from model scale experiments.The calculated interaction forces and moment are presented for six different waterway geometries.The magnitude of the peak values and the form of the forces and moment on the berthed ship for different cases are investigated to assess the effect of the waterway geometry.The results of present study can provide certain guidance on safe maneuvering of a ship passing by a berthed ship.

Shipma软件在港口工程设计中的应用

船舶靠离泊操纵的安全性及其通航环境影响论证是港口工程设计中必须考虑的要素,本文以某海外大型港口扩建工程项目为例,利用Shipma软件模拟船舶靠离泊和通航过程,针对平面方案量化船舶靠离泊安全条件,评估相关水域通航环境,利用该软件可以为类似项目的科学决策以及码头建成后的有效使用提供充分的依据和可靠的支撑。

智能船舶靠泊技术研究热点与趋势

在梳理近年来国内外智能船舶靠泊技术研究现状的基础上,首先从靠泊方式、数学模型和控制算法3个方面分别归纳靠泊技术的研究热点与应用情况,分析智能船舶靠泊技术在自主性、建模精度、路径规划、控制算法、节能效果和系统测试等方面尚待解决的问题。然后,从航海实际需求出发,提出下一步需要突破的有关信息融合、在线建模、智能决策、算法优化、绿色节能和测试技术等方面的核心理论和关键技术问题,努力提升靠泊技术的自主性、鲁棒性、快速性和“韧性”,助力实现安全、绿色、高效的智能航运目标。

40万吨满载靠泊烟台西港502泊位操纵

为了确保烟台西港502航道顺利实现40万吨满载船只的靠泊,详细介绍了烟台西港502泊位航道具体情况,包括对水文、气象及潮流、锚地、引航资料及报告线。描述了具体的靠泊操作过程,指出了入港操纵注意事项。实施这样的操作过程,能够确保烟台西港502航道顺利实现40万吨满载船只的靠泊。

欠驱商船的自主靠泊轨迹规划研究

针对大型商船在自主靠泊时的轨迹规划任务,分别考虑远码头轨迹规划和码头末端镇定靠泊两部分.基于大型船舶自身特点及限制等多约束分析的分阶段路径规划方法,完成面向大型商船自主靠泊的轨迹规划任务.考虑大型商船自身体型较大,低速运动时船舶的舵效和实船操纵性能差等难题,提出大型船舶自身限制等多约束分析的人工势场法,改进传统人工势场法中存在引力过大、目标不可达的问题.同时考虑镇定阶段船舶自身及泊位信息对船舶艏向和速度的约束,绘制舵角的输出变化曲线,并进行航迹规划,为商船选择合适的航线进行靠泊提供了理论依据.

潮汐影响下基于长方体排列的船舶调度问题研究

大型港口的泊位分配与船舶调度是决定港口吞吐量和运行效率的关键问题。船舶在选择泊位停靠时受泊位空闲时间、泊位长度、泊位实时水深等多方面的因素影响,优化目的是缩短船舶的平均等待时间或总等待时间。本文研究面向青岛港的泊位分配与船舶调度问题,在考虑潮汐影响下,提出长方体排列模型,描述潮汐影响下船舶有不同吃水深度、不同类型、不同服务时间需求的船舶调度问题。在所提模型基础上,设计了两阶段贪心算法和船舶优先级与泊位分配的二维遗传算法,通过仿真数据和青岛港的真实数据验证了该方法的有效性。

基于3D激光雷达的水面无人艇靠泊参数估计

为准确地估计靠泊参数,提出了一种基于艇载3D激光雷达的靠泊参数估计方法。该方法包括2个主要模块:无人艇位姿估计和靠泊状态估计。无人艇位姿估计模块采用点云预处理算法对原始点云进行降采样并滤除异常值,利用点云配准算法实现了无人艇靠泊过程中的位姿估计。靠泊状态估计模块通过MSAC算法提取泊位边界信息,并基于此信息计算靠泊参数。实验结果表明:该算法所得无人艇位姿信息和靠泊参数信息均与实际相符,平均靠泊距离误差小于0.023 m,平均角度误差小于0.26°,验证了该靠泊参数估计算法的准确性和合理性。

基于零空间的船舶自主靠泊自抗扰控制分配

[目的]针对船舶自主靠泊过程中遇到的环境载荷、岸壁效应、模型不确定以及控制分配误差等多源干扰的影响,提出一种基于零空间的自抗扰控制(ADRC)分配方法。[方法]首先,建立船舶靠泊运动数学模型、多源干扰模型和控制分配模型,并据此设计神经网络扩张状态观测器(NNESO)实时估计船舶运动及其所受到的多源干扰;然后,引入零空间技术设计控制分配算法,并基于该方法实现先泊位外镇定再平行靠泊方案;最后,证明船舶自主靠泊系统在所提方法下所有误差信号一致最终有界,保证船舶自主靠泊过程的安全性。[结果]仿真对比结果表明,所提方法在轨迹跟踪效果与二次规划(QP)法近似的情况下,求解所需时间为其1.3%,艏向最大分配误差为伪逆法(PI)的36.51%。[结论]所提方法在满足靠泊运动控制精度的同时,求解所需时间明显缩短,最大分配误差显著降低,保证了控制分配的实时性与精确性。

基于流固耦合下的船舶护舷结构数值模拟

安装橡胶护舷是船舶靠泊时保护舷侧船体结构安全的有效办法之一,为研究船舶靠泊时“船体-护舷-码头-流体”的动态耦合作用。采用非线性有限元方法,建立船体与护舷结构有限元模型,并在模型中加入流场元素,模拟船舶靠泊过程;研究靠泊期间的初始航速、相互作用力的演化过程,再将流固耦合模型和无流场模型的计算结果相比较。结果表明,护舷与码头接触最紧密时,船舶速度降为零,护舷结构动态变形和相互作用力最大。从初始靠泊速度和相互作用力的角度看,无流场模型的初始靠泊速度反弹后基本保持不变,而流固耦合模型因为水流的阻力,缓慢地降速至平缓。

转心在船舶操纵中的应用研究

分析船舶转心的位置变化规律及其影响因素。通过不同情景下各种船舶的操纵实例分析,提出要合理利用船舶转心位置变化规律,提升船舶在靠离泊、过狭水弯道、抛锚等关键操纵过程中的安全性,从而提高船舶操纵的效率。

一种基于深度学习视觉感知的辅助靠泊系统

针对传统船舶辅助靠离泊系统采用的感知传感器影响造成的环境适应差以及无法提供直观画面的问题,提出了基于深度学习视觉感知的辅助靠泊系统。通过分析和对比研究了该方案在辅助靠泊系统中的应用特点以及技术优势,解决了传统感知元器件在系统应用中产生的不利影响,并在实船靠泊过程中验证了系统的可行性及使用效果。

基于模糊自适应PID的欠驱动船舶靠泊自动控制方法

欠驱动船舶动力布局不均匀、船舶转向能力和速度调节能力较差,其靠泊受外界风力、水流等影响控制难度过高。为解决这一问题,本文提出一种基于模糊自适应PID的欠驱动船舶靠泊自动控制方法。首先依据欠驱动船舶的运动学与动力学模型,利用视线角导航算法,确定欠驱动船舶靠泊航行轨迹;然后利用模糊自适应PID控制算法,通过船舶靠泊的首向控制器与速度控制器,利用模糊控制规则,实时推理获取最佳的PID控制参数,控制船舶靠泊的航向角与速度趋于期望航向与期望航速;最后将模糊自适应PID控制算法的控制输出传送至船舶的执行机构,使船舶依据规划的靠泊路径航行,实现欠驱动船舶靠泊自动控制。实验结果表明,该方法可有效控制欠驱动船舶靠泊,低速航行时,仍能保持较低的船舶航向角与航行速度控制误差,应用效果不佳。

考虑中转的集装箱码头多资源集成调度

为高效利用码头资源,提高集装箱码头作业效率,以大型转运港为背景,针对码头资源分配的战术决策问题,考虑到船期表稳定性、船舶间集装箱转运流量、泊位调度和堆场分配的相互影响,基于码头主动管理策略,建立了以所有集装箱转运任务完成时间最小化为目标的码头多资源协同优化模型。在此基础上,设计了一种基于禁忌搜索的人工免疫算法对模型进行求解,通过六种不同规模的数值实验,以及与遗传算法和人工免疫算法的比较实验,验证了模型和算法的有效性。通过多情景案例分析,检验了协同调度模型的全面性和优越性,情景分析结果表明,综合决策模型最小可缩短4.33%的转运作业时间,最大可缩短20.19%,为集装箱码头多资源分配提供了有效的解决方法。

基于RTK与5G技术的港口靠泊系统研究

国际海上贸易日益增长的需求,促使船舶和港口朝着智能化、高速化、低碳化的方向迅速发展。而运输货物的超大型船舶的安全进出港及靠离泊成为迫切需要关心的问题。通过对船舶进出港问题的研究,提出了基于RTK技术和5G技术多传感器融合的港口靠泊系统。该系统通过RTK精准定位船舶和港口停泊节点的位置,通过5G实时同步船舶与停靠点的相对位置信息,为船舶进出港和靠泊过程提供精准引航,这对船舶进出港一体化的管理,提高靠泊作业的效率和安全系数起到了重要作用。

广西防城港赤沙1号泊位港池水域通航安全分析

本工程远期为30万吨级专业散货码头,采用开敞式布置。码头回旋水域紧邻主航道(为主潮汐通道),船舶操纵难度大,30万吨级散货船靠离泊与单向航道相互影响较大,为使大型散货船进出港及靠离泊时满足安全、高效的前提,通过船舶操纵仿真模拟,合理优化连接水域切入回旋圆角度,减小炸礁工程量,对总平面布置方案提出科学的意见,并从拖轮配置、靠离泊限制条件、进出港操作方案、进出港通航保障措施及注意事项等给出全过程指导。结果表明设计长轴为847.5 m、短轴为678.0 m的椭圆,可满足6级大风、涨落潮最大流速下的安全靠离泊的要求。

舰艇码头油料补给多目标优化研究

舰艇数量增加、性能提升、任务增多,使其面临着码头油料补给优化的重要课题。针对补给时间、泊位利用率、人员工作效率,以舰艇泊位分配为变量,建立了舰艇码头油料补给多目标优化模型,并基于精英策略的遗传算法,设计了泊位分配优化算法。然后,应用案例数据,分析了优化模型的应用。结果表明了上述方法的有效性,并探讨了针对不同补给任务的泊位分配优化方案选择的方法,以及相同泊位舰艇油料补给的排序优化问题。

20000t自航转载驳船的系泊设计要点

为提升自航转载驳船停泊和装卸作业的稳定性和安全性,以某20000 t自航转载驳船为例,对其系泊系统设计进行探讨,重点分析船舶靠泊和离泊过程中的系泊安全、作业时间、吃水变化和浪涌对船舶装卸作业的影响等问题。结合港口设施的布置和船舶驳运的特点,设计符合船舶和港口需求的缆绳自动张紧控制系统、自动系泊缆桩、舷侧安全防护装置和控制系统、系泊绞车远程集中控制系统,提升船舶停靠的稳定性和作业效率。该研究可供类似转载驳船的系泊系统设计参考。

超大型集装箱船舶顺流靠泊南沙港风险控制与应急操作

相对传统的顶流靠泊,超大型集装箱船舶顺流靠泊操作难度大、风险系数较高。操作中如果发生主机倒车不出的突发状况,应对化解险情更加困难,一旦操作不当,势必对码头设施及靠泊船造成严重后果和影响。通过分析实际案例,结合超大型集装箱船舶操纵特点和南沙港实际情况展开分析,以及引航员间广泛交流探讨解决方案,给出了顺流靠泊中操作关键点的风险防控指标及倒车不出的应急操作预案,以保证靠泊安全,同时发挥顺流靠泊技术的优势。

LNG泊位靠泊设施及结构设计

LNG船型干舷高、外侧弧度大、船体中心不对称于管汇中心,靠泊时会遇到船舶与护舷接触点过高、与护舷接触面积过少的问题,常规靠船结构及设施难以适应多等级船舶的停靠要求,存在靠泊安全隐患。针对此问题,结合嘉兴港某LNG码头进行靠泊结构设计和靠泊设施布置,通过不同船舶在不同作业工况下的船岸匹配,分析橡胶护舷和船体平行舯体长度的匹配度,提出在靠船墩内侧上方设置反向靠船构件,优化内、外侧橡胶护舷布置高程,以满足多种等级船型靠泊适应性,保证船舶与护舷的接触面积,避免护舷局部压强变大,船体受损。采用物模试验测定船舶运动量、系缆力和撞击力等物理量,验证靠船构件和护舷布置的合理性,确保满足LNG船舶安全靠泊的作业要求。

基于非线性数值模拟的工程船靠泊响应研究

采用附加质量模型,对工程船的靠泊碰撞进行有限元数值模拟。研究了停泊船及橡胶护舷在靠泊船冲击力下的响应。根据最大靠泊力、吸能比、靠泊极限速度及对船体的冲击响应等指标分析了方型、半圆型及混合型橡胶护舷的表现,从船体结构安全性角度出发对护舷结构的型式选取提出建议。