拖带系统布置方案设计文献综述
2020-05-02 17:10:01
我国海岸线位居世界第四位,海上贸易十分频繁。每天航行于我国海域的各式各样的船舶达数万艘。其中有些船舶不免会因各种原因失去动力或者动力受限,这时船舶拖带作业作用明显,但是作为海上的一种作业方式,海上拖带作业面临巨大的风险。拖带系统作为海上拖带作业的主要工作系统,其设计与应用的优良程度决定了拖带作业的成功概率。
拖带系统是拖船上主要的工作系统,包括拖曳装置、拖船与被拖物。其中拖曳设备是设于经常从事拖曳作业的船舶、被拖船或浮体上供拖带用的专门设备,也包括海洋开发作业时在拖船上进行海上平台抛、起锚作业用的设备。
近年来,随着拖曳对象的增加以及对拖曳性能要求的提高,拖船的功能不断增强,设备更加先进,拖船已进入高附加值船舶的范畴,新造拖船数量也达到了前所未有的水平。世界上建造拖船的船厂主要集中在荷兰、挪威、英国、德国、新加坡、西班牙和中国等国家。目前,世界在建拖船数量约为400艘。美国是世界上拥有拖船船队规模最大的国家,拥有1427艘单艘吨位超过100t的海上拖船,占世界拖船市场的12.1%,其拖船的总功率约为414万马力。我国拖船建造已有几十年的历史,积累了丰富的经验,特别是进入21世纪,拖船的设计和建造取得了突飞猛进的成就,已达到了国际先进水平,主要有港作拖船和远、近海拖船,以及为海洋石油平台服务的多用途守护船。
被拖物的类型较多主要为航行船舶与海洋平台。被拖物的特点是作业过程中对稳性要求度较高,需要保证足够的安全系数,需要一套相对合理有效的拖带系统,防止因为各类环境因素或人为因素造成整个拖带作业的失败。
从20世纪50年代开始,就有学者开始对拖带系统的操纵性能以及影响拖带系统航行性能的诸多因素进行研究。目前,国内外学者对船舶拖带的研究主要有海上拖带作业、拖航系统操纵性能的研究、拖带作业港内旋回的尺度研究、拖带作业的航迹带宽度及安全水深的研究、拖带作业的拖轮配备方案的研究等。
国外学者的研究较多,例如贵岛胜朗等学者在研究水深、拖缆长度和流对拖航系统航向稳定性时,理论上得出水深比拖缆长度对稳定性的影响大,逆流对船舶拖带作业会产生偏离作用;Varyani仿真研究了破损船舶的工况,得出使用自动导航拖轮的系统稳定性区域,并指出此时风对系统稳定性影响较大。国外研究人员对拖带方法进行了较系统的研究,并扩大到对损伤船的拖带方法的研究,但是针对无动力船舶从码头泊位至锚地这段水域研究较少,尤其是对拖带尺度的相关研究还处于空白。
国内研究的拖带系统多以理论研究、或拖带作业经验总结为主,没有全面考虑天气因素影响及被拖物的紧迫程度。张乐文、朱军等人主要是从拖航系统操纵特性以及拖轮与被拖物之间的相互作用进行研究,而从通航安全的角度及通航尺度方面研究的较少;彭辉在船舶应急拖带模式及优化方面进行了理论上的探讨,并以某散货船为例来说明多点拖带模式的优化的必要性,但是研究并未具体分析环境对拖带作业的影响;张贵平在理论上研究大风浪时小救助失控船舶的技术,分析典型案例,从理论上分析对救助前的准备、救助船的操纵、拖带方案的选择及在拖航中的注意事项,并提出一些探讨及应对措施。{title}2. 研究的基本内容与方案
{title}2.1基本内容
熟悉拖带系统设计的要求和规范规定,掌握拖带系统布置设计的特点和要求。对拖带系统中拖曳设备的受力和拖船与被拖物作业过程中的拖航阻力进行计算校核,最后根据要求设计布置拖带系统。
2.2目标
(1)在进行任务书分析、资料检索、调研的基础上完成开题报告;