大型起重船的海流載荷計算方法*

王文浩 王躍齊 周 方

1太原科技大學機械工程學院 太原 030024 2江蘇省安全生產科學研究院 南京 210042

0 引言

起重船是海上起重設備，主要應用于造船工程、橋梁建筑、海上救援打撈以及港口裝卸等領域。起重船在海上正常作業時，不可避免會受到海浪載荷沖擊力，從而導致起重船產生線位移（橫蕩、縱蕩、垂蕩）以及角位移（橫搖、縱搖、首搖），嚴重影響船載起重機正常作業，故對起重船在海洋上的水動力分析已成為海洋工程領域的重點。為此，中外眾多學者展開了多方研究，Masoud等[1]分析了波浪載荷受波高、波浪周期、船體滿載吃水深度以及船體長度的影響，并給出了船體所受波浪載荷的經驗公式。在海洋工程設計中，對浮體在海面上的海流載荷外力估算應考慮各種流載荷、流速的垂向分布以及設置海區的實際狀況等因素。楊鵬等人[2]根據勢流理論和邊界元法建立了浮體在水中所受波浪載荷的計算方法。許博方、張少雄等[3]和李英偉[4]依據三維頻域線性理論，利用水動力分析軟件Sesam對船體進行了波浪載荷直接計算。在分析過程中沒有考慮船首、船尾形狀以及低速、受限水域的影響。因此，依據海洋工程設計計算理論，本文對3 600 t起重船所受海流載荷作用進行了計算及驗證。

1 起重船動力學模型

起重船主要分為船體、吊架、貨物3部分。其中吊架部分主要包括臂架、鋼絲繩、以及A形架等部件。如圖1所示，首先基于有限元理論，運用Ansys軟件中的Beam 188單元、Link 10單元和Mass 21單元建立了臂架有限元三維模型。……