摘 要

本文介绍了船舶运动响应理论和沉船打捞技术概论，并密切结合长江三峡库区环境因素，制定了采用1000t起重船打捞某沉船的技术方案，并编写了打捞过程中起重船压载水调节指导程序。基于水动力计算软件ANSYS-AQWA对1000t起重船打捞沉船的作业安全性进行了评估，首先运用DM模块建立打捞起重船和沉船模型，并应用自主设计压载水调节软件根据实船试验数据确定重心数据，主要分析了在沉船沉底、沉船水中和沉船出水三个工况下，通过模拟不同的环境载荷组合形式，得到打捞过程中的打捞起重船与沉船的运动响应（垂荡，横摇与纵摇）。通过分析计算结果，比较在不同的环境载荷组合方式下，打捞过程中打捞起重船和沉船的运动特点，分析探讨打捞过程中打捞起重船和沉船的运动安全性并给予技术建议。

关键词：运动响应 沉船打捞 环境载荷 AQWA 安全评估

Abstract

This essay illustrates the theory of ship’s motion response and the introduction to technology of salvaging shipwreck, combining with the environmental factors in the reservoir area of the Three Gorges of Yangtze River, developed technical solution adopted 1000t floating crane salvage a wreck, and the preparation of process salvage crane ship ballast water regulation program guide. Calculation software ANSYS-AQWA based on hydrodynamic 1000t floating crane salvage job safety were assessed, firstly it uses DM module to establish the models of the crane ship and shipwreck. By simulating three conditions, which includes sinking to the bottom, in the water and floating, the use of independent design software to determine the center of gravity of ballast water boat test data based on real data, mainly analyzing the motion responses of crane ship and shipwreck, which includes heave, roll and pitch, under the different environmental loads. By analyzing the calculation results, this essay compares the characteristics of motion responses under the different environmental conditions and then, this essay summarizes the safety of the process of salvage and provides the technical advice.

Key words: Motion response, Wreck Salvage, Environmental loads, AQWA, Security assessment

目 录

第一章绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究目的及意义 1

1.3国内外发展和研究现状 1

1.4本文工作内容 3

第二章吊船打捞理论基础与运动响应理论 4

2.1沉船吊船打捞技术设计及分析方法 4

2.1.1吊船使用设计 5

2.1.2吊船使用模式分析 5

2.1.4吊缆配置方案设计 6

2.1.5吊缆生根形式分析 6

2.2船体的六个自由度运动 7

2.3船体所受的环境载荷、流体作用力与系泊力 7

2.3.1波浪扰动力 7

2.3.2风的作用力 8

2.3.3流的作用力 8

2.3.4流体作用力 8

2.4线性系统的响应关系 9

2.4.1运动物体的频域计算 9

2.4.2运动物体的时域计算 9

2.4.3频域与时域的关系 10

2.5附加质量与阻尼 10

2.6数值分析方法及其在工程中的应用 11

2.6.1坐标系惯例 12

2.6.2AQWA中的环境载荷 14

2.6.3系泊系统 17

第三章吊船打捞方案设计 20

3.1打捞方案设计 20

3.1.1起重船船基本参数 20

3.1.2沉船基本参数 21

3.2沉船吊点布置 21

3.3压载水快速调节 23

第四章吊船打捞数值计算与分析 29

4.1起重船数值模型建立 29

4.2沉船数值模型建立 30

4.3网格划分与频域模拟 32

4.4起重船与沉船重心选取 32

4.5环境载荷选取与加载 33

4.5.1波浪载荷 33

4.5.2流载荷 34

4.5.3风载荷 35

4.6吊船打捞沉船工况模拟 36

4.6.1设置起重船系泊参数 36

4.6.2设置打捞沉船绳索参数 39

4.7工况的选取 42

4.7.1沉船沉底阶段工况 42

4.7.2打捞起吊阶段工况 43

4.7.3打捞出水阶段工况 43

4.8运动响应计算 44

4.9运动响应结果分析 46

第五章总结与展望 52

参考文献 53

附 录 54

致 谢 55

第一章 绪论

1.1研究背景

随着国务院关于依托长江黄金水道推动长江经济带发展指导意见的发布以及我国中西部发展战略的持续实施，以长江为代表的水道资源，在促进内地物流、造船、旅游、环保等行业发展中占据着越来越重要的地位。在内河水运建设上升为国家战略的背景下，长江中上游水上运输繁荣所带来安全风险日益增大，与此同时国家相应提出了加快内河应急和救助体系建设的要求，然而长江中上游打捞船舶难以满足需求。为满足长江中上游打捞起重的作业要求，现研究1000t打捞起重船与沉船在打捞过程中的运动响应问题，为吊船打捞沉船技术方案提供依据。

1.2研究目的及意义

目前国内尚缺少对长江中上游沉船打捞过程中起重船及沉船运动响应分析的系统、全面的研究，本文通过研究在风、浪、流的作用和不同工况下打捞作业场实际环境情况，分析打捞环境对吊船打捞沉船过程中1000t打捞起重船和典型沉船的运动响应的影响，以及典型工况下打捞起重船和典型沉船的运动响应，分析长江中上游沉船吊船打捞作业的安全性，为1000t起重船进行吊船打捞沉船技术方案设计提供依据。

1.3国内外发展和研究现状

国外很早就十分重视打捞力量的配备和发展，国际上也很早就召开过有关海难救助和打捞的会议，成立了国际性的救捞组织机构，拟定了国际打捞协定。2001年打捞“库尔斯克”号核潜艇采用了多项目前世界上最为先进的打捞和水下作业技术，成为一个重要的里程碑，国外打捞设备先进，技术水平高，相比之下国内则存在着很大的差距。

我国打捞经历了60年的发展历程，积累了丰富的经验，打捞总体水平有了较大的发展与提高，目前国内已经应用的大型沉船打捞方法有封舱抽水打捞法、船舶抬撬打捞法、浮筒抬浮打捞法、起重船浮吊打捞法。其中，起重船浮吊打捞法是通过穿引船底千斤挂在吊钩上，用浮吊船直接把沉船吊出水面的方法，其优点是速度快、效果好、占用施工水域小，对通航影响小。全旋转式起重船具有作业机动性、调谴的安全性、对通航影响小、通过能力强的优点。