大型起重船的海流载荷计算方法*

王文浩 王跃齐 周 方

1太原科技大学机械工程学院 太原 030024 2江苏省安全生产科学研究院 南京 210042

0 引言

起重船是海上起重设备，主要应用于造船工程、桥梁建筑、海上救援打捞以及港口装卸等领域。起重船在海上正常作业时，不可避免会受到海浪载荷冲击力，从而导致起重船产生线位移（横荡、纵荡、垂荡）以及角位移（横摇、纵摇、首摇），严重影响船载起重机正常作业，故对起重船在海洋上的水动力分析已成为海洋工程领域的重点。为此，中外众多学者展开了多方研究，Masoud等[1]分析了波浪载荷受波高、波浪周期、船体满载吃水深度以及船体长度的影响，并给出了船体所受波浪载荷的经验公式。在海洋工程设计中，对浮体在海面上的海流载荷外力估算应考虑各种流载荷、流速的垂向分布以及设置海区的实际状况等因素。杨鹏等人[2]根据势流理论和边界元法建立了浮体在水中所受波浪载荷的计算方法。许博方、张少雄等[3]和李英伟[4]依据三维频域线性理论，利用水动力分析软件Sesam对船体进行了波浪载荷直接计算。在分析过程中没有考虑船首、船尾形状以及低速、受限水域的影响。因此，依据海洋工程设计计算理论，本文对3 600 t起重船所受海流载荷作用进行了计算及验证。

1 起重船动力学模型

起重船主要分为船体、吊架、货物3部分。其中吊架部分主要包括臂架、钢丝绳、以及A形架等部件。如图1所示，首先基于有限元理论，运用Ansys软件中的Beam 188单元、Link 10单元和Mass 21单元建立了臂架有限元三维模型。……