絞吸式挖泥船的拖航計算

摘要：本文通過實例計算，介紹了絞吸式挖泥船在拖航中的阻力、穩(wěn)性計算方法。通過對拖航阻力的估算從而選擇合適的拖輪，不僅適用于絞吸式挖泥船，也為其他工程船拖航計算提供了參考。

關(guān)鍵詞：絞吸式挖泥船；拖航；阻力

Calculations for Towing Cutter Suction Dredger

LONG Junjun，ZENG Cuimei

( CCS Industrial Corp.(CCSI) Guangzhou Branch，Guangzhou 510235 )

Abstract: This paper introduces the resistance and stability calculations of cutter suction dredger in the towing condition by an example in order to select appropriate tug for cutter suction dredger， which also provides a reference for calculations for towing other engineering vessels.

Key words: Cutter Suction Dredger;Towing;Resistance

1概述

隨著全國各港口的擴建、航道的維護，挖泥船舶的調(diào)遣更加頻繁。這些挖泥船舶大部分屬于非自航式船舶，需要拖輪協(xié)助拖航。因此，在選擇拖輪功率大小前，必須首先估算挖泥船舶的拖航阻力，然后按中國船級社的有關(guān)拖航“規(guī)則”進行選擇，并對拖航過程中的穩(wěn)性及相關(guān)注意事項進行計算和說明以保證拖航作業(yè)安全。

2 計算實例

現(xiàn)介紹“敏龍”輪的拖航計算，拖輪選用“廣浚一”號。船舶主尺度如下：

“敏龍”“廣浚一”號

總長 99.95 m功率4 400 kW

型寬 15.40 m系柱拖力65 t

型深 4.00 m

設(shè)計吃水 2.68 m

滿載排水量 2 334.1 t

方形系數(shù) 0.822 4

環(huán)境載荷與航速

風(fēng)速： 40 kn （20.58 m/s）； 流速： 2 kn （1.03 m/s）； 航速: 6 kn （3.08 m/s）。

2.1阻力估算

依據(jù)中國船級社頒發(fā)的《海上拖航指南》（1997）中附錄2的方法進行拖航阻力估算。

總阻力公式: RT = 1.15[ (Rf + RB) + (Rft + RBt)]kN

式中：Rf -----------被拖船的磨擦阻力，kN；

RB -----------被拖船的剩余阻力，kN；

Rft -----------拖船的磨擦阻力，kN；

RBt ----------拖船的剩余阻力，kN.

Rf =1.67×A1V1.83 ×10 -3 kN

RB =0.147δ×A2V1.74+0.15v kN

式中：A1----被拖船（物）的水下濕表面積：㎡

V-----拖航速度:m/s

δ-----方型系數(shù)

A2----被拖船（物）浸水部分的中橫剖面積：㎡

其中：A1如無詳細資料，按下方法求:

正常船舶：A1=L(1.7d+δB)㎡

駁船/首尾有線形變化的箱型船：A1 = 0.92 × L ( B + 1.81×d )㎡

無線形變化的箱型船及其他水上建筑：A1 = L ( B + 2 × d ) ㎡

L----被拖船（物）長度： m

B----被拖船（物）寬度： m

d----被拖船（物）吃水：m

表1 磨擦阻力和剩余阻力計算結(jié)果

船 名 A1(m2)V (m/s)δ A2(m2)Rf / Rft (kN) RB / RBt (kN) RT(kN)

廣浚一號 915.02 3.080.65256.92 12.0 65.3 146.7

敏龍1 365.543.08 0.822 435.42 17.9 51.3

空氣阻力： Ra = 0.5ρV2CS Ax10 -3 kN

式中：ρ---空氣密度，kg/m3，按1.22 kg/m3計算；

V ---風(fēng)速，m/s；

A ---受風(fēng)面積，㎡按頂風(fēng)計算；

Cs ---受風(fēng)面積A的形狀系數(shù)，查《海上拖航指南》（1997）文件第3章3.2.1（2）選取。

表2 空氣阻力計算結(jié)果

船 名 ρ(kg/m3) V (m/s) A(m2) Cs Ra (kN)

廣浚一號1.2220.58 469.71.0 121.6

敏龍 1.2220.58 543.61.0 140.7

∑R = 0.7(Rf + RB) + Ra = 0.7x(174.12 + 151.09)+140.7+106.5=364.9 kN

結(jié)論：總阻力為：364.9 kN，其中“敏龍”輪阻力為：194.8 kN?？傋枇?lt;0.75×系柱拖力（364.9 kN <477.8 kN）。選用拖輪可以滿足使用要求。

2.2穩(wěn)性和相關(guān)注意事項

“敏龍”輪由于其用途和布置特點，最小船首高度不滿足拖航作業(yè)航區(qū)的最小船首高度要求(一般工程船很難滿足相應(yīng)航區(qū)對最小船首高度的要求)，因此船舶調(diào)遣時，船上無人，并做封艙處理。原船裝載手冊中調(diào)遣工況有船員，需根據(jù)船舶實際裝載情況重新進行穩(wěn)性校核，穩(wěn)性衡準需滿足《海上拖航法定檢驗技術(shù)規(guī)則》關(guān)于完整穩(wěn)性的要求。

被拖船由于沒有首樓、首舷弧，船首高度較低，拖航中甲板容易上浪，對甲板上的小艙口蓋和人孔蓋應(yīng)關(guān)閉并做適當加強，以減少由于上浪拍擊作用引起艙口蓋和人孔蓋變形、損壞，使海水進入艙內(nèi)。

被拖船船體結(jié)構(gòu)強度和拖曳設(shè)備等還需滿足《海上拖航法定檢驗技術(shù)規(guī)則》的相應(yīng)要求。

3 結(jié)束語

本文通過實例計算，介紹了拖航阻力計算方法，并對拖航中需要注意的事項進行說明，為拖航作業(yè)合理選取拖輪，拖航前準備工作等提供了重要參考。本文介紹的拖航計算不僅適用于絞吸式挖泥船也適用于類似工程船。

參考文獻

[1] 船舶檢驗局. 海上拖航法定檢驗技術(shù)規(guī)則[S].北京:人民交通出版社，

1999

[2] CCS.海上拖航指南[M].北京:人民交通出版社，1997