Research on calculation method of wave load and mooring force based on time domain potential flow theory

Investigación sobre el método de cálculo de la carga de olas y la fuerza de amarre basada en la teoría del flujo potencial del dominio del tiempo

Con el fin de predecir la fuerza de las olas de los barcos amarrados de forma rápida y precisa, en base a la teoría del flujo en el dominio del tiempo inestable, se estudia el método de cálculo de la carga de las olas y la fuerza de amarre del buque de GNL en condiciones de carga completa y lastre. A través del pronóstico a corto plazo y el pronóstico a largo plazo, se obtienen el momento de flexión de las olas y la fuerza de las olas de cada sección transversal del buque de GNL, así como la respuesta al movimiento del buque de GNL que tienen la mayor influencia en la carga de las olas. En base a esto, se realiza la fuerza de onda y la respuesta de movimiento, y el punto de amarre se establece de acuerdo con las condiciones ambientales reales cuando el barco de GNL está amarrado en el muelle. Finalmente se obtiene la fuerza de amarre de cada cable que cumple con las especificaciones y el número de líneas de amarre requeridas.

Introducción

Los buques o las estructuras marinas pueden verse afectados por el medio ambiente marino cuando están amarrados en los muelles o en el mar, generando algunas fuerzas y fuerzas de reacción como el viento, las olas, las corrientes y las mareas. Bajo la influencia de estas fuerzas externas, el barco producirá 6 grados de movimiento de libertad (6-DOF), tales como: oleaje, cabeceo, balanceo, balanceo, guiñada y balanceo. Además, se verá afectado por el paso de los barcos. Por otra parte, la no linealidad de las líneas de amarre y los materiales de las defensas, así como la tensión y la holgura de los cables, puede hacer que el cálculo de las fuerzas de amarre sea muy difícil [1]. En la actualidad, el diseño y el cálculo de las amarras se basan principalmente en métodos como la observación sobre el terreno, el ensayo con modelo físico y la simulación numérica. Aunque el ensayo con modelo es preciso, es difícil captar algunos fenómenos físicos complicados, especialmente el largo período experimental y el alto costo. Es difícil de aceptar para algunos diseñadores e investigadores preliminares. Por lo tanto, la simulación numérica debería ser el principal medio para estudiar el cálculo del amarre. Especialmente en los últimos años, algunos programas informáticos comerciales a gran escala han ido apareciendo uno tras otro. Es una tendencia utilizar software para calcular el amarre. En países extranjeros, ya en la década de 1970, se utilizaron modelos matemáticos para predecir la respuesta al movimiento y la fuerza de amarre de los buques de amarre en el muelle bajo el viento y la corriente. Natarrajan y otros utilizaron una combinación de pruebas de simulación numérica y modelos físicos para realizar una simulación numérica completa y un experimento con una cierta altura de ola y un período diferente del medio marino y obtuvieron resultados satisfactorios [2]. Kreruzer propuso un modelo de análisis dinámico de cables [3]; Wichers y otros desarrollaron un modelo numérico totalmente acoplado en el dominio del tiempo para estudiar los efectos de acoplamiento de las líneas de amarre en aguas profundas y los coeficientes de arrastre de los elevadores en el movimiento de los cuerpos flotantes y la tensión de las líneas de amarre [4]; Sphaier y otros resolvieron el problema estático del sistema de amarre de la torreta FPSO utilizando una ecuación simplificada del movimiento del buque [5]; Kim y otros estudiaron el movimiento acoplado del casco y el amarre de la torreta FPSO mediante métodos experimentales.