6.2艏艉缆优化及分析 50

6.3 艏艉横缆优化及分析 53

6.4 本章小结 56

第七章  总结与展望 57

7.1 论文总结及结论 57

7.2 展望 57

参考文献 59

致  谢 62

第一章  绪论

1.1 课题的理论意义及应用价值

船舶是人类史上的一个重大发明，船舶运输给人类带来了很多便利。在装载、卸载以及休船期，船舶大多停靠在码头。为了抵抗风、浪和流等环境作用以确保船舶停泊时的安全，普遍采用系泊的方法限制船舶的运动。但当环境极端恶劣时，船舶的运动响应过大，造成缆绳张力超过极限值，这时就会严重威胁船舶的安全，容易发生断缆和船体相撞事故[1]。因此，计算码头停泊系缆船只的运动响应和系泊内部应力在工程上显得十分重要。本论文就是以此为背景，采用ANSYS软件建立船舶系泊的有限元模型，通过数值模拟，设置典型环境工况，对系泊缆绳张力和护舷反力进行校核，并对其进行分析并优化[2,3]。

1.2 系泊系统研究现状和发展趋势

船舶在装货、卸货和休船时大部分停靠在码头。码头环境空旷、开放，所以时刻经受着风、浪、流的联合作用[4,5]。为了限制船体的运动，一般采用系泊的方式加以限制。所以，系泊系统的作用至关重要，尤其碰到十年一遇和五十年一遇的恶劣工况时，系泊缆的布置显得更加重要[6,7]。

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状 

1.3  本文研究内容

本文以沿海散料运输船为研究对象，青岛某码头为环境参考，采用AQWA水动力软件，基于三维势流理论，进行频域和时域分析，对比分析不同水深、浪向对船舶水动力频域性能的影响，对比分析不同风速、浪向和波高对船舶时域水动力性能的影响。根据时域分析结果，在原有系泊方案的基础上，对系泊方案进行优化分析。

第二章  船体模型的建立

2.1  AQWA介绍

    AQWA软件自身带有坐标系，是固定的参考系，各个轴的方向都是有规定的。坐标轴的原点设定在静水线面上；X轴方向是从船艉到船艏；Y轴方向是沿船舶宽度方向；Z轴方向是船吃水高度方向。但AQWA对节点个数有要求，最大为15000个[19]。

2.1.1  AQWA-LINE特点概述

    本文中的计算要用到AQWA-LINE模块，AQWA-LINE是针对计算水域中结构物在波浪中的响应问题的一个程序，可以单独运行也可以和AQWA中的其他模块联合使用，理论基础是波浪的辐射和衍射理论[20-23]。AQWA-LINE有如下几个特点：

    (1)计算时不仅考虑了结构而且考虑了临近的结构以及他们之间的相互影响；

(2)通过计算，将结构物的六个自由度方向上的运动响应和对应的稳定状态下波浪漂移力联系起来[24-26]；

   (3)有航速的水动力计算；

    (4)计算差频、和频。

2.2  模型的建立 

本文的重点是系泊系统和系泊缆张力的校核，船体模型只是一个载体，处于次位，所以模型选择了单桨的散料运输船作为研究载体，并且简化了上层建筑。首先利用该船的型值表，在ANSYS中建立模型。在此基础上，就可以建立系泊缆，进行之后的工作[27-28]。

2.2.1  散料运输船的主要参数