浮筒式防风单点系泊系统研究与应用
浮筒式防风单点系泊是我海军水面舰艇和部分民用船舶在避风锚地抵御台风灾害的主要方式。它具有一般单点系泊系统(SPM)的共同特点，即系泊的船舶可绕着单点做360。旋转，根据环境荷载(风、浪、流等)自动调整方位，使作用在单点上的系泊力能够经常保持最小。
现有的SPM研究多限于对非极端海况，未见对船舶尤其是军用舰船在以高风速为主要特征的台风状况下SPM系统的研究。1991年颁布的国家军队标准《防风系船水鼓》(GJB1119-91)对军用浮筒式防风单点系泊系统的设计和使用作了规定，但由于其存在明显的理论缺憾和适用性差等原因，一直未能得到推广使用，我军用防风单点系泊设施的配置一直处于混乱的局面，有的存在严重的安全隐患。随着舰船大型化发展，原标准存在的问题日益突出，迫切需要开展课题研究，从根本上解决防风单点系泊系统的理论计算和应用问题，为国家军用标准的修订提供理论和技术支持。本文的研究是结合军队“十五”科研规划重点项目“海军防风系船水鼓系列研究”开展的。
本文采用调查分析、模型试验、理论研究、工程实例等研究手段，对浮筒式防风单点系泊系统的系列问题展开深入的研究，包括防风系泊力研究、系泊曲线研究、锚体锚碇力研究和配系研究，最终形成了一套较为完整的理论应用体系。
具体来说，本文的主要研究内容和成果包括：
●对现有系泊力理论计算公式进行了比较和筛选，提出适合防风单点系泊使用的系泊力表达形式。
●通过对浮筒式防风单点系泊系统在风、浪、流作用下的物理模型试验，研究了其运动规律、动力响应以及各主要因素的影响情况，对推荐的防风系泊力公式进行验证和关键参数的确定。
●在模型试验技术方面，对海洋工程中风场、流场的模拟技术进行了探讨研究，并提出了重力相似准则下风速比尺的修正思想。
●基于悬链线和二次抛物线理论，推导了浮筒式防风单点系泊系统系泊曲线，并研究了浮筒、悬锤等对系泊线张力和形状的影响，提供了便于程序实现的流程图。
●对常见海底底质下锚体锚碇力进行了物理模型试验，研究了埋深、锚体形状、拉力角度等影响因素，得到嵌入式砼梯型锚的锚碇力计算公式。
●结合我海军实际情况，对浮筒式防风单点系泊设施的配系和标准的修订思想进行了阐述。
本研究解决了浮筒式防风单点系泊系统的关键技术难题并提供了国家军用标准的修订思想，对保障我海军舰船安全防台具有重要意义，同时丰富了台风条件下SPM研究理论，对民用船舶的防风也有一定的指导意义。
浮筒;防风;单点系泊;系泊力;风场模拟;风速比尺;系泊线;锚碇力
中国海洋大学
博士
港口、海岸及近海工程
李华军
2007
中文
U653.2;U656.126
161
2007-09-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）