基于Optimoor的30万吨级油码头泊稳系缆力计算

基于Optimoor的30万吨级油码头泊稳系缆力计算

汤建宏，韩巍巍

【摘 要】摘要：首次将实船观测的系缆力数据与数模软件结果相比较，结果表明数模软件Optimoor能较好地模拟船只在系泊过程中各缆绳的受力情况。采用该软件计算码头在不利的风浪流条件下船舶各条缆力的分布情况，并得出“该码头具备安全泊稳条件”的结论。 【期刊名称】水运工程 【年(卷),期】2015(000)006 【总页数】4

【关键词】泊稳条件；油码头；实船观测；Optimoor

随着国民经济的飞速发展，中国对原油的需求量也大幅增长，从而导致大型油码头的陆续建成，随之而来的泊稳条件与系缆安全的判别问题日益突出。 陈中一等[1]对25万吨级油码头的系缆力进行研究，指出流速是对系缆力影响最大的因素；张日向等[2]研究了风浪流共同作用下的船舶系缆问题，并对不同波浪入射角的工况进行比对，提出允许系泊的条件；刘必劲等[3]重点研究了波浪对系缆力的影响，给出系缆力的经验公式。以上研究工作的局限性在于基础数据均取自物理模型试验，要获得新的一组工况系缆数据需要重新进行一系列的试验。

周丰等[4]开发了软件Qmoor，用以计算风、流对船舶的影响，其结果与物模试验数据吻合较好；王翔等[5]基于Ariane软件对风浪流共同作用下的开敞式码头系泊系统进行模拟，其结果也和试验数据有较好的一致性。以上研究工作引入了数模软件，对各组不同工况的计算可以直接通过数值模拟来实现，但对

软件的验证同样局限于物模试验的数据，和实船系泊的情况仍会存在一定的差距。

笔者首次开展了对大型油码头实船系泊的全程观测，在船舶系缆、靠泊、卸油、离港的全过程中，对每一根缆绳张力都进行实时监测，获取了大量的原始数据，并以此数据为基础，对数模软件Optimoor的可靠性进行验证。在确认其良好的符合性后，用它模拟极端环境条件下船舶的系缆状况，从而对该码头的泊稳条件给出判断。

1 工程概况及观测仪器

该30万吨级油码头采用蝶型布置，设有1个工作平台、4个靠船墩、6个系缆墩，泊位长490 m，码头轴线方向175°～355°。码头平面布置及回旋水域如图1所示。

观测采用的仪器包括声学多普勒海流剖面仪(布置于图1中L04、L05的位置)、缆力测量传感器、潮位仪、风速风向仪等。

2 靠泊时现场观测数据

靠泊船型为30万吨级油轮，长333 m、宽60 m、进港时吃水深度20.6 m，共系20根缆。选取4个典型时段进行观测，即第1次落急、涨急，第2次高平潮、落急(图2)。

该船靠泊期间各观测时段内的环境变量见表1。

由于船舶有1根艉缆系在系船柱上而不在快速脱缆钩上，因此只有19根缆绳有缆力读数。从观测数据看，最大缆绳张力为469 kN；每根缆绳张力变化的幅度，最大为341 kN、最小为36 kN；各缆绳在不同时段内的读数见表2～5。

3 数值模拟结果与实测值的比对

采用Optimoor软件对实船观测数据进行数值模拟。Optimoor是由美国TTI公司开发的船舶系泊分析软件。该软件可以计算船舶在风浪流作用下的缆绳内力、防护舷受到的挤靠力和码头上的系船柱受到的力等，并可以给出每根缆绳在最不利风向时的内力。业内人士应用Optimoor进行了大量的分析计算，对不同属性、质量的缆绳以及不同的带缆布置情况分别进行了计算分析，得到了满意的结果。图3为Optimoor软件建模。

从表2～5典型时段内各缆绳计算值与实测值比对可知：数模计算结果与实测缆力大致吻合，其中倒缆、艉横缆、艉缆均吻合得较好，艏缆、艏横缆在落急时计算值为实测值的1.2～2.5倍(涨急和平潮时差别较小)。表明数模软件Optimoor能较好地模拟船只在系泊过程中各缆绳的受力情况，而且通常情况下数模计算值还会略大于实测值,总体而言偏于保守，因此可采用此软件来模拟、推演在不利条件下船舶的泊稳条件。

4 码头泊稳条件预测

依据该码头工程可行性研究报告，本工程处实测最不利的流场分布为0.78 ms(148°)；风速取6级风13.9 ms(135°，频率0.09%)；波浪高度取1.2 m(22.5°，频率0.38%)，周期7 s；在设计高水位、低水位条件下，20根缆绳张力计算结果的分布情况如图4所示，其中设计高水位最大缆力为509 kN、设计低水位最大缆力为456 kN。

通过此工况计算可得出结论：大潮期间，在风浪流均不利的条件下，30万t油轮系泊时最大缆力为509 kN，占缆绳破断力1 150 kN的44.3%，小于缆绳报警张力630 kN。因此可据此判断，该码头在风速小于13.9 ms、浪高小于1.2 m、流速小于0.78 ms的条件下完全能够达到安全稳泊条件。