摘 要

本文通过对现有的码头防撞设施及防撞领域相关的研究和发明的分析，发现现有的码头防撞装置通常比较大型化且施工较为困难；而另一方面，大部分码头一般通过安装橡胶护舷来缓冲船舶靠泊时的碰撞力，橡胶护舷是一种弹性材料，是不可压缩的，并具有较好的弹性，但橡胶护舷的吸能效果较弱；因此本文考虑将橡胶护舷良好的弹性、不可压缩性与钢板制作的箱型结构具有的良好的吸能效果相结合，使得结构同时具有良好的吸能效果和弹性，且又便于安装，从而提出了一种新型的箱型码头防撞装置，该防撞装置由外部钢板制成的箱型结构和内部的四个橡胶护舷组成。然后通过LS-dyna软件对这种新型的码头防撞箱型结构的尺寸及参数进行优化，并对优化过的箱型防撞结构进行碰撞模拟，分析其吸能效果和耐撞性能。

研究结果表明这种新型的码头箱型防撞结构具有良好的吸能效果和防撞性能，能够承受10000t级船舶的正常靠泊和大于正常靠泊速度的船舶撞击，碰撞后变形较小，可重复多次使用。

关键词：码头防撞；橡胶护舷；箱型结构；碰撞

Abstract

In this paper, through the existing dock anti-collision facilities and the areas related to the anti-collision research and invention analysis found that the existing anti-collision devices are usually larger and difficult to construct;On the other hand, most of the wharf generally through the installation of rubber fenders to cushion the impact of the ship berthing, the rubber fender is a kind of elastic material, is incompressible, and has a good flexibility, but the energy absorption effect of rubber fender is weak;Therefore, this paper considers that the good elasticity and incompressibility of the rubber fender are combined with the good energy absorption effect of the box structure made of steel plate, so that the structure has good energy absorption effect and elasticity, and it is easy to install. Thus, a new type of dock anti-collision device is proposed, which consists of an outside box structure made of steel plate and four inner rubber fenders.Then, the size and parameters of the new anti-collision fender were optimized by using LS-dyna software,and the numerical simulation of the anti-collision fender was carried out to analyze its energy absorption and crashworthiness.

The results show that this new type of anti-collision fender has good energy absorption effect and anti-collision performance, can withstand the normal berthing of 10000t class ships and ships more than the normal berthing speed impact, has a smaller deformation after collision, can be used repeatable times.

Key Words：dock collision; rubber fender; box structure; collision

目录

第一章 绪论 1

1.1 前言 1

1.2 研究的背景和意义 1

1.2.1 码头、船舶发展现状 1

1.2.2 船舶和码头碰撞事例及相关法规 1

1.3 国内外研究现状 2

1.3.1 防撞结构设计标准 2

1.3.2 码头防撞装置研究现状 3

1.3.3 防撞套箱的研究现状 6

1.3.4 船舶码头碰撞仿真分析 9

1.4 本文主要的研究工作 9

第二章 防撞箱型结构尺寸及参数的确定 10

2.1 前言 10

2.2 橡胶厚度的确定 10

2.2.1 防撞箱型结构的总布置图 11

2.2.2有限元模型的建立 11

2.2.3 计算结果及分析 14

2.3钢板厚度对防撞箱型结构吸能效果的影响 17

2.3.1 内能 20

2.3.2反力比较 22

2.2.3 小结 23

2.4 橡胶硬度对防撞箱型结构吸能效果的影响 23

2.4.1内能 23

2.4.2 反力 25

2.4.3 小结 25

2.5 本章小结 25

第三章 防撞箱型结构的碰撞模拟 27

3.1 前言 27

3.2 船舶碰撞码头的理论公式及船舶靠泊速度 27

3.2.1 船舶挤靠力 27

3.2.2 船舶撞击力^[1] 28

3.2.3 船舶法向靠岸速度的确定 28

3.3 船舶以正常速度靠泊模拟 30

3.3.1模型参数 30

3.3.2 计算结果的有效性分析 32

3.3.3 能量变化分析 33

3.4 船舶以非正常速度靠泊模拟 36

3.4.1 计算结果有效性分析 36

3.4.2 防撞箱型结构防撞性能分析 37

3.5 本章小结 41

第四章 结论与展望 43

4.1 结论 43

4.2 展望 43

参考文献 45

致 谢 47

第一章 绪论

1.1 前言