其主要参数如下:
表2-1:起重船“长天龙”号主要参数
参数 数值
总长 105m
水线长 103。8m
型宽 31。2m
型深 7。0m
作业吃水 4。6m
定位方式 定位方式 锚泊定位、DP2动力定位
推进器布置 艏侧推×2,全回转舵桨×2
2。2 环境载荷模型
2。2。1 风载荷
计算风载荷可以采用模块法,模块法采用的手段是将整个结构物分散成不同的标准构建模块,最后叠加各个组成构建模块的载荷,获得总载荷。
风作用在船体上产生力和力矩,应用到船体坐标系中分解为、、。由于航速的影响,作用在船体的风速风向与实际的情况不同,实际风速风向称为绝对风速风向;船体受到的风速风向称为相对风速相对风向角[10]。
(1) 相对风速和相对风向角的计算
绝对风速以表示,绝对风向角用表示。相对风速和相对风向角是在船舶上用风速计测量得到的风速、风向值。绝对风速是船舶速度V与相对风速之间的矢量和,因此:
(2-1)
将式(2-1)投影到附体坐标系的X,Y轴方向,得
(2-2)
其中,是绝对风速值;、为的两个分量。风向角按如下公式计算:
(2-3)
(2)船舶上的平均风压力和力矩的计算
作用于船体上的风压力和力矩为:论文网
= = (2-4)
其中,为空气密度;为船体水线上部分的正投影面积;为水线上部分的侧投影面积;L为船的总长度;为船体所受的相对风速;,和分别为横向纵向的风阻力系数及绕z轴方向的风阻力矩系数。风阻力系数和风阻力矩系数的求法可以利用Isherwood半经验公式[11]。
2。2。2 流载荷
船舶在深海作业上层结构受到海风的作用,潜在水中的部分同样受到海流和海浪的影响。海流是海洋中一种方向基本一定的水流,有的时候会伴随着季节的变化沿相反的方向流动,有时甚至会在一周的时间内改变多次方向,但在短期内,海流的大小和方向一般都可认为是一定的。
海流三个方向上受到作用力和力矩如下式所示:= (2-5)
其中为海水密度;相对流速;分别为船体的宽度、长度和吃水线高度。分别为x,y方向的流阻力系数及绕z轴的流阻力矩系数,为海流方向与船舶艏向之间的夹角[12]。,分别为水线以下船舶的正投影面积以及侧投影面积。
2。2。3 浪载荷
波浪干扰力一般分为一阶波浪干扰力和二阶波浪干扰力两部分[13]。船舶在一阶波浪干扰力的影响下高频振荡运动,由于高频运动的往复性,船舶产生可以自行复位的晃动。因此,不需要考虑到一阶波浪干扰力的影响。。