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        倒扣駁船扳正過程的仿真模擬

        2020-11-02 09:35:16段明昕
        航海 2020年5期

        段明昕

        摘要:GHS(General HydroStatics)軟件是一款主要用于計(jì)算船舶穩(wěn)性和強(qiáng)度的軟件。此外,該軟件也可以應(yīng)用于沉船打撈工程中。該文介紹了如何用GHS軟件對(duì)倒扣駁船扳正過程進(jìn)行仿真模擬,并以1艘實(shí)船為計(jì)算例子,闡述了GHS軟件在沉船打撈工程中應(yīng)用的可行性和優(yōu)越性。

        關(guān)鍵詞:GHS軟件;沉船扳正;浮性;穩(wěn)性

        0引言

        GHS(General HydroStatics)軟件是一款主要應(yīng)用于計(jì)算船舶穩(wěn)性和強(qiáng)度的軟件。除此之外,此軟件也適用于模擬船舶其他的行為,例如沉船、船舶倒扣、船舶擱淺等事故。因此,該軟件除常用于計(jì)算船舶穩(wěn)性之外,還可以應(yīng)用于諸如沉船打撈、擱淺船舶救助工程當(dāng)中。

        GHS軟件可以應(yīng)用運(yùn)行文件進(jìn)行建模和計(jì)算,而且GHS軟件中的運(yùn)行文件是一種簡單的可編輯文件。用戶可以將所有需要GHS執(zhí)行的命令寫入運(yùn)行文件當(dāng)中,并讓GHS主程序自動(dòng)運(yùn)行該運(yùn)行文件,不需要在軟件主界面當(dāng)中一步步操作。若需要修改模型或計(jì)算工況的相關(guān)數(shù)據(jù),可以直接在運(yùn)行文件當(dāng)中修改,然后重新在GHS主程序中運(yùn)行該文件即可,方便快捷。因此GHS軟件非常適合用于船舶扳正、起浮過程的仿真模擬。

        該文以1艘實(shí)船為計(jì)算例子,介紹了如何運(yùn)用GHS軟件對(duì)倒扣駁船扳正過程進(jìn)行仿真模擬,并闡述了GHS軟件在沉船打撈工程中應(yīng)用的可行性和優(yōu)越性。

        1GHS軟件簡介

        GHS軟件包括1個(gè)主程序和3個(gè)基本模塊:SectionEditor(船舶橫剖面編輯器)、Model Converter(船舶模型轉(zhuǎn)換器)和Part Maker(船舶部件生成器),以及基于這些模塊的計(jì)算和報(bào)告(包括完整穩(wěn)性和破艙穩(wěn)性)。可選模塊為:

        Condition Graphics(CG):闡明船舶的裝載條件。

        Longitudinal Strength(LS):計(jì)算船舶剪切、彎曲應(yīng)力和撓度。

        Load Editor(LE):裝載工況的編輯器。

        Advanced Features(AF):用于計(jì)算國際海事組織制定的概率損傷(分艙指數(shù))和初穩(wěn)性高。

        Floodable Lengths(F1J):主要用于初步設(shè)計(jì)(計(jì)算可浸長度和被水浸沒的初穩(wěn)性高)。

        Tank Soundings(TS):計(jì)算和打印各種格式的艙室測(cè)深表。

        Multi-Body(MB):允許GHS創(chuàng)建船舶之間互相影響的多船模型。

        Grain Shift(GS):計(jì)算糧食貨物的體積橫傾力矩。

        Hull Maker(HM):生成船體的參數(shù)化模型(目前只能用于駁船)。

        GHSCOM:允許GHS應(yīng)用于其他應(yīng)用程序的接口。

        Programming Interface(PI):允許在GHS里自由擴(kuò)展自己想要的功能。

        在沉船打撈工程中,主要應(yīng)用到GHS軟件的主程序、Part Maker和Condition Graphics模塊。另外,在建模過程中有可能應(yīng)用到Section Editor模塊。

        —個(gè)典型的GHS計(jì)算分析過程見圖1:

        2駁船工況

        該文以1艘實(shí)際駁船為例子,介紹了如何運(yùn)用GHS軟件對(duì)倒扣駁船扳正過程進(jìn)行仿真模擬。

        2.1駁船參數(shù)

        該駁船為無動(dòng)力船舶。該駁船主要艙室為大通艙(HopperArea)1個(gè)、大空艙12個(gè)(左、右各6個(gè))。假設(shè)該駁船艙室均未破損。

        該駁船主要參數(shù)見表1:

        2.2駁船倒扣情況

        假設(shè)該駁船完全倒扣在海面上。船體完整,空艙均未破損。12個(gè)空艙從船艏至船艉編號(hào)分別為左右舷1#、3#、4#、5#、6#、8#。

        駁船倒扣狀態(tài)如圖2所示。

        3駁船扳正步驟描述

        該駁船具有左右對(duì)稱的結(jié)構(gòu),且左、右空艙和中間大通艙均未破損,因此可以通過先向一側(cè)空艙打壓載水,后將另一側(cè)空艙打壓載水,最后充氣排水的方法逐步將該駁船扳正。這種扳正方法不用借助大型浮吊船,可以極大節(jié)省施工費(fèi)用。具體扳正過程如下:

        (1)在駁船左舷1#和8#空艙船舷上緣部位安裝1個(gè)6寸閘閥和1個(gè)1寸氣閥。

        (2)分別在駁船左右舷3#、4#、5#和6#空艙船底安裝一個(gè)6寸閘閥。

        (3)打開駁船左舷1#、3#、4#、5#、6#和8#閘閥,讓海水進(jìn)入這6個(gè)空艙當(dāng)中,并且讓這6個(gè)空艙接近完全壓載。完成該步驟后,駁船左傾約122°。

        (4)打開駁船右舷3#、4#、5#和6#閘閥,讓海水進(jìn)入這4個(gè)空艙當(dāng)中。4個(gè)艙各壓載50%艙容。完成該步驟后駁船左傾約91°。

        (5)向駁船左舷1#和8#空艙充氣約60%艙容。完成該步驟駁船左傾約21°。

        (6)將所有空艙內(nèi)的水抽至只剩約5%艙容狀態(tài),此時(shí)駁船基本正浮。

        4駁船扳正模擬仿真

        4.1建模

        建立駁船船體和內(nèi)部艙室模型,并使用插件Deadweight顯示駁船模型,如圖3所示:

        4.2駁船倒扣工況模擬

        駁船倒扣的狀態(tài)模擬如圖4所示:

        在GHS軟件中對(duì)駁船該工況的初穩(wěn)性進(jìn)行校核,計(jì)算結(jié)果見表2:

        從計(jì)算結(jié)果可知,駁船倒扣工況初穩(wěn)性高為11.989m,大于規(guī)范要求的0.15m。

        4.3駁船扳正至左傾122°工況模擬

        通過GHS運(yùn)行文件可以快速定義駁船壓載工況。

        該工況對(duì)應(yīng)駁船扳正步驟第3步。在GHS運(yùn)行文件中,將駁船左舷1#、3#、4#、5#、6#和8#這6個(gè)艙室壓載海水至99%艙容。駁船扳正至左傾122°狀態(tài)模擬如圖5所示:

        在GHS軟件中對(duì)駁船該工況的初穩(wěn)性進(jìn)行校核,計(jì)算結(jié)果如表3:

        從計(jì)算結(jié)果可知,駁船扳正至左傾122°初穩(wěn)性高為0.557m,大于規(guī)范要求的0.15m。

        4.4駁船扳正至左傾91°工況模擬

        該工況對(duì)應(yīng)駁船扳正步驟第4步。在上+I況基礎(chǔ)上,在GHS運(yùn)行文件中將駁船右舷3#、4#、5#和6#這4個(gè)艙室各壓載海水至50%艙容。駁船扳正至左傾91°狀態(tài)模擬如圖6所示:

        在GHS軟件中對(duì)駁船該工況的初穩(wěn)性進(jìn)行校核,計(jì)算結(jié)果見表4:

        從計(jì)算結(jié)果可知,駁船扳正至左傾91°初穩(wěn)性高為0.186m,大于規(guī)范要求的0.15m。

        4.5駁船扳正至左傾21°工況模擬

        該工況對(duì)應(yīng)駁船扳正步驟第5步。在上一個(gè)工況基礎(chǔ)上,在GHS運(yùn)行文件中將駁船左舷1#和8#這2個(gè)艙室各充氣至60%艙容。駁船扳正至左傾21°狀態(tài)模擬如圖7所示:

        在GHS軟件中對(duì)駁船該工況的初穩(wěn)性進(jìn)行校核,計(jì)算結(jié)果見表5:

        從計(jì)算結(jié)果可知,駁船扳正至左傾21°初穩(wěn)性高為1.646m,大于規(guī)范要求的0.15m。

        4.6駁船扳正至正浮工況模擬

        駁船扳正至正浮狀態(tài)模擬如圖8所示:

        在GHS軟件中對(duì)駁船該工況的初穩(wěn)性進(jìn)行校核,計(jì)算結(jié)果見表6:

        從計(jì)算結(jié)果可知,駁船扳正至正浮狀態(tài)初穩(wěn)性高為14.574m,大于規(guī)范要求的0.15m。

        5結(jié)語

        通過上述計(jì)算實(shí)例可以看到,GHS軟件能對(duì)駁船扳正過程進(jìn)行仿真模擬分析,并且通過對(duì)運(yùn)行文件參數(shù)的修改,可以迅速計(jì)算多種工況,因此,在沉船打撈工程中,工程師可以使用GHS軟件對(duì)多種工況進(jìn)行計(jì)算,選取最優(yōu)方案。GHS軟件能提供快捷和強(qiáng)大的技術(shù)支持,從而提高了制定和修改打撈方案的決策效率。

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