Mula sa pagpili ng fender hanggang sa pag -optimize ng istruktura: mga uso sa modernong disenyo ng sistema ng buffer ng wharf

1. Panimula: Ang kahalagahan ng mga sistema ng buffer ng wharf para sa kaligtasan ng berthing

Sa mga modernong port at offshore na konstruksyon ng pasilidad, ang mga poste ng pag -moor at mga mooring grooves ay mga pangunahing sangkap na nagpoprotekta sa mga vessel at mga istruktura ng wharf mula sa pagkasira ng banggaan. Sa pagpapalawak ng pandaigdigang pagpapadala, mga pag-upgrade ng port, at paglaganap ng mga malalaking tonelada, ang mga sistema ng buffer ay napapailalim ngayon sa mas mataas na mga kahilingan sa mga tuntunin ng pagganap, buhay ng serbisyo, pagpapanatili, at katalinuhan. Ang lumang diskarte na umaasa lamang sa pagpili ng empirikal at labis na kaligtasan ng mga margin ay unti -unting pinalitan ng mga bagong pamamaraan na pinagsasama ang maaasahang pagmomolde, pag -optimize ng istruktura, napapanatiling materyales, at matalinong pagsubaybay.

2. Mga Prinsipyo ng Pagpili ng Fender: Mula sa 'Maaari ba itong magdala ng pag -load? ' Hanggang 'Pagganap ng Pagganap '

Sa yugto ng pagpili ng fender, dapat sundin ng isang tao ang isang hanay ng mga prinsipyo at pamantayan upang matiyak na ang sistema ng buffer ay hindi over-conservative o hindi dinisenyo.

2.1 Mga Pamantayan sa Pamantayan at Sanggunian

（1） Sa Tsina, JTJ 297-2001 : Ang pagtutukoy ng teknikal para sa mga pasilidad ng pantulong na pantulong ay isang malawak na ginagamit na sanggunian, na naglalagay ng mga kahulugan, mga uri ng fender, spacing, pamantayan sa pag-load, at mga patakaran sa disenyo.

（2） Panloob, ang pinakabagong gabay ng fender ng pianc (hal.

（3） Para sa mga fender ng goma, mga pamantayan sa industriya tulad ng HG/T 2866 at mga pamantayan sa samahan (hal. T/CANSI 31-2020) ay nag-aalok ng karagdagang gabay sa pagpili at pag-install.

Ang mga pamantayang ito ay nagbibigay ng mga pamantayan sa pundasyon (halimbawa ng pagsipsip ng enerhiya ng disenyo, maximum na pinapayagan na compression, mga limitasyon ng puwersa ng reaksyon, atbp.) At tukuyin ang mga hadlang sa disenyo (hal. Pinakamataas na presyon ng mukha, kapasidad ng paggupit, mga kadahilanan sa kaligtasan).

2.2 Pagtatasa ng Enerhiya ng Berthing at Demand ng Buffer

Ang core ng pagpili ay sinusuri ang epektibong enerhiya ng banggaan na dapat na hinihigop ng sistema ng buffer sa panahon ng vessel berthing:

（1） Batay sa Vessel Mass, diskarte sa bilis, draft, berthing direction misalignment, wharf istruktura higpit, atbp.

（2） account para sa mga kontribusyon sa kapaligiran: tide, alon, alon, paggalaw ng daluyan ng hangin na bumubuo ng karagdagang mga epekto

（3） Isama ang kaligtasan margin: Ang kabuuang kapasidad ng pagsipsip ng mga fender ay dapat lumampas sa enerhiya ng banggaan ng disenyo, isinasaalang -alang ang pagkasira ng pagganap sa buhay ng serbisyo

Mula sa pagtatasa ng enerhiya, maaaring matukoy ng isa ang naaangkop na uri ng fender, sukat, numero, at layout.

2.3 Mga uri ng Fender at mga pagpipilian sa materyal

Kasama sa mga karaniwang uri ng fender:

(1) Solid fender ng goma (naayos / hindi lumulutang)

(2) Lumulutang na mga fender ng goma (hal. Pneumatic, napuno na mga uri)

(3) Sa loob ng mga fender ng goma: D-type, O-type, w-type, cone, arch, v-type, atbp.

(4) Mga kombinasyon ng gulong / gulong , na madalas na ginagamit sa mas maliit na mga port

(5) bakal / metal na fender o polyurethane / composite fender , para sa mataas na paglaban sa pagsusuot, mahabang buhay, o mga espesyal na aplikasyon

Kapag pumipili, dapat ihambing ng isa ang pangkalahatang pagganap sa pagsipsip ng enerhiya / lakas ng reaksyon / pamamahagi ng presyon / kadalian ng pag -install / gastos sa pagpapanatili / buhay ng serbisyo.

Halimbawa, ang arch-type (o 'arch ' style) fenders ay madalas na nakakamit ng mas malaking pagsipsip ng enerhiya sa mas mababang mga puwersa ng reaksyon kumpara sa mga simpleng pagsasaayos ng V-type sa ilalim ng parehong nominal na compression.

2.4 Diskarte sa Layout at Disenyo ng Spacing

Kahit na sa isang maayos na napiling fender, ang hindi magandang layout ay maaaring humantong sa pagkabigo ng buffer:

. ​ ​ ​​

. ​​

) ​​

. ​​

. ​ ​ ​​

2.5 Mga Limitasyon sa Kaligtasan / Presyon ng Mukha / Paggupit

Sa disenyo ng fender, dapat na mahigpit na kontrolin ng isa:

(1) Pinakamataas na pinapayagan na presyon ng mukha : Ang presyon sa barko ng barko ay hindi dapat lumampas sa mga pinapayagan na halaga

(2) Kapasidad ng paggupit : lalo na sa ilalim ng skewed o anggulo berth, dapat pigilan ng fender

) ​​

(4) Redundancy / Kaligtasan Factor : Factor sa materyal na pagkasira at matinding mga kondisyon upang ang disenyo

3. Mga diskarte sa pag-optimize ng istruktura: mula sa empirical hanggang sa hinihimok ng kunwa

Ang pagpili ng fender ay ang unang hakbang lamang. Ang pag -optimize ng istruktura ay mas mahalaga upang mapahusay ang pagganap, bawasan ang gastos, at pahabain ang buhay ng serbisyo.

3.1 disenyo ng antas ng system sa halip na mga nakahiwalay na sangkap

Ang mga diskarte sa modernong disenyo ay binibigyang diin ang pagsasaalang -alang sa fender bilang bahagi ng isang sistema ng buffer kaysa sa paggamot sa fender, istraktura ng pag -angkla, suporta sa frame, at pundasyon bilang mga nakahiwalay na elemento:

（1） Ang pianc (wg 33) / mas bagong mga alituntunin ay binibigyang diin na ang disenyo ay dapat isama ang fender, wharf istraktura, at pag -uugali ng pag -moor sa halip na paggamot sa fender sa paghihiwalay

（2） Halimbawa, ang higpit ng istraktura ng angkla, mga koneksyon sa suporta, at mga naka -embed na bahagi ay dapat tumugma sa pagganap ng buffering upang maiwasan ang mga pagkabigo sa mismatch

3.2 Numerical Simulation / Nonlinear Analysis / Dynamic Coupled Calculations

Sa mga pagsulong sa kunwa, ang mga taga-disenyo ay maaaring gumamit ng hangganan na pagsusuri ng elemento (FEA), mga dinamikong modelo ng pagkabit, pagsusuri ng contact-effect, atbp, upang gayahin ang mga kumplikadong pakikipag-ugnayan sa mga vessel hull, fender, at wharf na istraktura.

Halimbawa, ginamit ng mga mananaliksik ang mga nonlinear na may hangganan na elemento ng mga modelo ng 'hull -fender -wharf ' na sistema upang gayahin ang mga dinamikong tugon sa buong pagkakasunud -sunod ng berthing. Ang mga natuklasan ay madalas na nagpapakita na habang tumataas ang bilis ng diskarte, ang pagtanggi ng kahusayan ng pagsipsip ng fender, na humahantong sa isang itaas na nakatali sa ligtas na diskarte sa bilis (hal. 2-2.5 knots sa isang naibigay na kaso).

Sa pamamagitan ng gayong pagmomolde, maaaring suriin ng isang tao ang ebolusyon ng serye ng mga stress, deformations, at hinihigop na enerhiya sa buong pakikipag-ugnay, compression, pag-aalis, at rebound phase-pagkatapos ay i-optimize ang fender profile, pamamahagi ng materyal, at scheme ng pag-angkla.

3.3 Topology Optimization / Partitioned Optimization / Multi-Objective Optimization

Lalo na para sa malaki o mataas na pagganap na mga fender, maaaring isaalang-alang ng isa:

(1) Pag -optimize ng Topology : I -optimize ang panloob na istraktura o suporta sa balangkas upang mabawasan ang timbang at materyal habang pinapanatili ang pagganap

(2) Disenyo ng Modular / Unit-based : Hatiin ang mga malalaking fender sa mga modular na yunit para sa mas madaling katha, transportasyon, at kapalit

(3) Multi-layunin na pag-optimize : sabay-sabay na-optimize ang pagsipsip ng enerhiya, puwersa ng reaksyon, gastos, timbang, at buhay ng serbisyo

3.4 Materyal na pagbabago at pag -optimize ng tibay

Ang pagpili ng materyal at tibay ay kritikal sa pag -optimize ng istruktura:

. ​​

(2) Magsuot ng mga layer na lumalaban sa ibabaw o liner : upang mapagaan ang naisalokal na pagsusuot

(3) Composite Structures (hal. Metallic Frame + Elastomer Covering) : Upang balansehin ang higpit at kapasidad ng pagpapapangit

. ​​

Sa disenyo, ang isa ay dapat account para sa pagkasira ng kapaligiran (UV Exposure, Salt Corrosion, Temperatura ng Pagbibisikleta, Biofouling) na nagpapabagal sa mga materyal na katangian sa paglipas ng panahon.

3.5 Mga istruktura ng pag -angkla, mga mode ng koneksyon, at disenyo ng pagpapanatili

Ang mga istruktura na lampas sa fender mismo ay mayroon ding potensyal na pag -optimize:

) ​ ​

(2) Ang mga konektor / suporta sa mga frame ay dapat magkaroon ng kalabisan at kadalian ng kapalit

(3) Ang mga naka-embed na bahagi / pundasyon ay dapat tumugma sa kapasidad na may dalang wharf

. ​​

Sa yugto ng pagpaplano at disenyo, ang mga probisyon ay dapat gawin para sa pagpapanatili at kapalit ng hinaharap upang maiwasan ang 'mahusay na fender ngunit imposible na palitan ang mga' pitfalls.

4. Kasalukuyang mga uso sa disenyo sa mga sistema ng buffer ng wharf

Sa tuktok ng pagpili at pag -optimize ng istruktura, ang mga sumusunod na uso ay umuusbong sa modernong disenyo ng sistema ng buffer:

4.1 Modular, Custom, at Flexible Systems

Na may higit na magkakaibang mga saklaw ng mga sukat ng daluyan at mga kondisyon ng berth, ang tradisyonal na 'one-size-fits-all ' fender ay pinalitan ng mga modular at pasadyang disenyo:

（1） Ang mga tagagawa ng Fender ay nag -aalok ng maraming mga modular na yunit na maaaring tipunin upang tumugma sa mga kondisyon ng berth

（2） Mga adjustable fender o fender na may nakatutuwang higpit o taas

（3） Ang ilang mga tagapagkaloob ngayon ay nag -aalok ng mga tool sa pagpili ng online na isinama sa Fender + Mooring Post Specification (EG Trelleborg's Design Tools)

Ang kalakaran na ito ay nagbibigay -daan sa mga taga -disenyo na may kakayahang umangkop na maglaan ng mga mapagkukunan ng buffer, bawasan ang gastos sa imbentaryo, at umangkop sa mga pagbabago sa daluyan ng hinaharap.

4.2 Smart Monitoring, State Sensing, at Integrated Operation & Maintenance

Ang katalinuhan ay isang pangunahing direksyon sa imprastraktura ng port, at ang mga sistema ng buffer ay walang pagbubukod:

（1） Mga Sensor ng Pag -embed (Strain Gauges, Piezoelectric Sensor, Wireless Pressure / Displacement Sensor, Accelerometer) Upang Subaybayan ang Deformation, Stress, at Magsuot sa Real Time

（2 eb

（3） Paggamit ng data ng pagsubaybay upang magmaneho ng mahuhulaan na pagpapanatili, pagtatantya sa buhay, at maagang babala

Ayon sa pananaliksik sa merkado, ang merkado ng Fender ay lalong nagpapahalaga sa pagsasama ng sensor at mga kakayahan sa pagsubaybay sa kondisyon bilang isang driver ng paglago.

4.3 Green Design at Sustainable Materials

Sa ilalim ng pagtaas ng mga kahilingan sa kapaligiran at mababang carbon, ang disenyo ng sistema ng buffer ay lumilipat patungo sa greener, mas napapanatiling direksyon:

（1） Paggamit ng matibay, anti-Aging, recyclable, o magagamit na mga materyales

（2） pag -optimize upang mabawasan ang paggamit ng materyal

（3） Mga proseso ng pagmamanupaktura sa kapaligiran upang mabawasan ang mga paglabas ng carbon

（4） isinasaalang -alang ang buong gastos sa siklo ng buhay (mga materyales, pagpapanatili, kapalit) sa halip na paunang gastos

4.4 Pinino ang disenyo sa pamamagitan ng simulation ng pag -uugali ng berthing

Ang disenyo ng susunod na henerasyon ay higit na nakasalalay sa pinong grained simulation at statistic analysis ng pag-uugali ng berthing:

.

(2) Ipakilala ang hindi katiyakan na pagsusuri (Monte Carlo, Pagsusuri ng Sensitivity) sa disenyo

(3) account para sa matinding mga kondisyon (bagyo, skewed berthing, mataas na kasalukuyang berthing) at tiyakin na umangkop ang mga sistema ng buffer

Ang nasabing pino na disenyo ay nakakatulong na maiwasan ang labis na pagtatalaga habang tinitiyak ang kaligtasan sa ilalim ng magkakaibang mga sitwasyon.

4.5 Pagsasama sa Mooring Equipment / Unified Layout

Ang mga sistema ng buffer ay hindi na nag-iisa-sila ay dinisenyo ng mga poste ng pag-mooring, pag-mooring ng mga grooves, mga layout ng lubid , atbp.:

(1) isinasaalang -alang ang impluwensya ng mga puwersa ng linya ng mooring sa pag -uugali ng buffer

)

(3) Sa panahon ng berthing, mooring groove, mga aparato ng gabay sa lubid, at mga patlang na epekto ng buffer ay maaaring makipag -ugnay at mag -asawa

Ang integrated view na ito ay nagbubunga ng mas maaasahang pagganap ng system at mas madaling pagpapanatili / operasyon.

5. Mga Pag -aaral sa Kaso at Mga Aralin na Natutunan

Narito ang dalawang mga nakalarawan na kaso o pag -aaral ng pananaliksik at ang kanilang mga pananaw para sa pagpili ng fender at pag -optimize ng istruktura.

Kaso 1 : Dynamic Coupled Simulation & Berthing Speed ​​Limitation

Sa isang pag -aaral na may pamagat na 'Dynamic Simulation of Ship -Fender -Wharf Collision, ' Ang mga may -akda ay nagtatayo ng isang nonlinear na hangganan na modelo ng Hull -Fender -Wharf System at gayahin ang buong pagkakasunud -sunod ng Berthing. Ang mga resulta ay nagpapahiwatig na habang tumataas ang bilis ng diskarte, ang kahusayan ng pagsipsip ng fender; Sa pinag -aralan na kaso, ang maximum na ligtas na bilis ng berthing ay tungkol sa 2.5 kN, na may inirekumendang ligtas na tulin ng ~ 2.0 kN.

Implikasyon : Kahit na ang pagpili ng fender ay angkop, kung ang aktwal na bilis ng berthing ay masyadong mataas, ang pagganap ng buffer ay maaaring magpabagal o mabigo. Kaya, ang kontrol ng bilis ay dapat na bahagi ng disenyo.

Kaso 2 : Ang kalakaran sa merkado sa Modularization at Smart Pagsasama

Ayon sa pananaliksik sa merkado, ang merkado ng Fender ay lumilipat patungo sa modular, napapasadya , at mga solusyon na isinama sa sensor . Ang mga tagagawa ng Fender ay nag-embed ng mga sensor ng pagsubaybay sa kondisyon, na nag-aalok ng mga tool sa online na disenyo, at mga modular na mga scheme ng kumbinasyon upang magsilbi sa iba't ibang mga kinakailangan sa port.

Implikasyon: Sa paggawa ng kagamitan at disenyo ng system, matalino na magreserba ng puwang para sa layout ng sensor, mga pamantayan sa modular interface, at mga landas sa pag -upgrade, sa pag -asahan ng mga pagpapahusay sa hinaharap.

6. Mga Hamon at Rekomendasyon

Habang sumusulong mula sa pagpili ng fender hanggang sa pag -optimize ng istruktura, ang mga taga -disenyo ay nahaharap sa maraming mga hamon:

1. Berthing pag -uugali ng kawalan ng katiyakan

Diskarte sa bilis, anggulo ng misalignment, saloobin, at paggalaw ng daluyan ay lubos na random. Ang mga disenyo ay dapat isama ang mga modelo ng istatistika o Monte Carlo upang mahawakan ang kawalan ng katiyakan na ito.

2. Materyal na pagkasira at paghula sa buhay ng pagkapagod

Ang mga materyales sa goma at polimer ay nagpapabagal sa paglipas ng panahon dahil sa UV, spray ng asin, pagbibisikleta ng temperatura, biofouling, pagkapagod ng mekanikal, atbp.

3. Mga hadlang sa konstruksyon at pag -install

Ang mga bahagi ng wharf na naka -embed, mga pundasyon ng angkla, mga frame ng suporta ay dapat sumunod sa mga hadlang sa site (lalim, istraktura ng pile, form ng istruktura ng wharf). Ang disenyo ay dapat matiyak na ang konstruksyon.

4. Ang pagiging kumplikado ng pagsasama ng system

Ang pakikipag -ugnay sa mga fender, mga post ng pag -mooring, lubid, at mga grooves ay maaaring maging kumplikado. Maaaring kailanganin ang magkasanib na simulation at iterative coupling models.

5. Pagganap ng Pagbabalanse kumpara sa Gastos at Pagpapanatili

Ang mga fender na may mataas na pagganap na may mga matalinong sensor ay mas mahal. Ang pagpili ay dapat ipagpalit ang pagganap, gastos, pagpapanatili, at mga gastos sa siklo ng buhay.

6. Mga Pamantayan sa Gaps at Pag -aaplay ng Localization

Habang umiiral ang mga pamantayan (hal.

7. Konklusyon at pananaw

Mula sa pagpili ng fender hanggang sa pag -optimize ng istruktura ay namamalagi sa gitna ng disenyo ng sistema ng buffer ng wharf. Sa unahan, ang disenyo ng sistema ng buffer ay umaasa sa mga tool ng kunwa, pag-iisip ng antas ng system, pagbabago ng materyal, at intelihenteng pagsubaybay. Ang modular na pagpapasadya, sensing ng estado, at napapanatiling disenyo ay mga umuusbong na direksyon. Samantala, ang mga taga-disenyo ay dapat na panatilihin ang pagtugon sa mga kawalang-katiyakan sa pag-uugali ng berthing, materyal na pag-iipon, mga hadlang sa konstruksyon, pagsasama ng system, at mga alalahanin sa buong buhay.