某深海采礦船碼頭防抗臺風研究

雷杼致

摘 ? ?要：為了防止臺風對?？吭诖a頭的深海采礦船的損害，本文對靠泊的某深海采礦船作了穩(wěn)性分析和壓載水配載，并對深海采礦船防臺系纜進行了計算評估。計算結(jié)果表明，按計算配載壓載水及系泊纜可使深海采礦船抗擊12級臺風。實踐中該深海采礦船抵御了“瑪莉亞”臺風的影響，證明了本方案的可行性。

關(guān)鍵詞：深海采礦船;碼頭系泊;抗臺風

中圖分類號：U673.2 ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

Abstract： In order to prevent the damage of typhoon to the sub-sea mining ship docked at wharf， this paper makes the stability analysis and ballast water stowage for it and calculates and evaluates the anti-typhoon mooring of it. The calculation results show that the calculated ballast water and mooring cable can make the sub-sea mining ships resist the typhoon of grade 12. In practice， the sub-sea mining ship withstood the influence of typhoon “MARIA”， which also proved the feasibility of this scheme.

Key words： Sub-sea mining vessel; Mooring in wharf; Anti-typhoon

1 ? ?前言

臺風對航行及停泊的船舶危害巨大。而對于船廠來說，最為安全有效的船舶防臺方法就是把船舶在船塢里面落墩，但是這樣局限性很大。船塢是船廠最為寶貴的資源之一，是優(yōu)先用來生產(chǎn)船舶的，即便是剛好有閑置的船塢也只能是安排部分船舶進塢防抗臺;另外的辦法就是用拖輪將船舶拉到錨地拋錨防臺，這樣一方面未必有合適的錨地和足夠的時間，另一方面因為船舶還沒完全完工不能動車，一旦發(fā)生走錨和錨鏈斷裂事故船舶就隨風漂流，可能會撞擊巖石或其他船舶;而碼頭纜繩系泊可以通過碼頭纜繩的選型和合理布置，來抵抗住來自側(cè)面正面等方向的環(huán)境載荷，因此把船舶停靠系泊在碼頭防臺成為退而求其次的較好選擇。

2 ? 抗擊臺風預(yù)案介紹

2018年7月11日，臺風“瑪莉亞”的中心在福建連江黃岐半島登陸。當時某深海采礦船?？吭诟＝ㄊ●R尾造船新址粗蘆島，其四周環(huán)山，臺風到達時風速有所減弱。本文按抗擊臺風預(yù)案，對某深海采礦船按12級臺風（取35 m/s）進行計算。

3 ? ?穩(wěn)性計算

3.1 ?穩(wěn)性計算目的

為了抵抗臺風防止船舶隨風漂流，我們需要在船上系上足夠的纜繩系泊。雖然將船舶用纜繩系在碼頭邊上，只要纜繩不斷裂船舶不可能往碼頭外側(cè)傾覆，但是往碼頭內(nèi)側(cè)傾覆的可能性還是有的，故在臺風面前不得不提前進行防范，而且要適當保留穩(wěn)性余量，即使船舶不幸纜繩斷裂隨風漂流，也不至于由于船舶穩(wěn)性不足而傾覆。

3.2 穩(wěn)性校核

3.2.1 ?船舶重量重心計算

因本船還沒有完全完工，也尚未進行傾斜試驗，所以沒有船的準確實際重量重心數(shù)據(jù)，只能通過統(tǒng)計計算得出重量重心數(shù)據(jù)，這不可避免的會有誤差。為了安全起見，我們在穩(wěn)性計算時適當保留初穩(wěn)性余量。按統(tǒng)計計算得出的空船重量重心如下：

3.2.2 壓載水配載

（1）浮態(tài)調(diào)整

通過船舶重量查靜水力表，當船舶縱傾為0時，浮心縱向坐標為110.7 m，對照重心縱向坐標LCG= 112.15 m，應(yīng)向尾部配載壓載水使船舶首尾吃水保持水平;根據(jù)重心橫向坐標值，應(yīng)向右舷配載壓載水，使船舶左右吃水保持水平。

（2）初穩(wěn)性高度調(diào)整

船舶在一定排水量下產(chǎn)生小橫傾時，橫穩(wěn)性高GM越大復(fù)原力矩MR也越大，也就是抵抗傾斜力矩的能力越強。因此，橫穩(wěn)性高GM是衡量船舶初穩(wěn)性的主要指標[1]。

通過查靜水力表，采礦船未加載壓載時的初穩(wěn)心高GM0為16.45 m，對照最小GM曲線中要求的初穩(wěn)性高16.1 m，可知GM0已是比較接近極限值。同時考慮統(tǒng)計計算誤差的情況，有必要采取一些保障措施防止船舶傾覆風險，故在底壓載艙注入壓載水以降低船舶重心。

（3）配載計算結(jié)果

依據(jù)上述配載原則，具體配載情況如圖1所示。

從計算結(jié)果可知，配載后的吃水數(shù)據(jù)符合要求，新吃水下的最小GM曲線中要求的初穩(wěn)性高為11.3m，初穩(wěn)性裕量為15.15～11.3=3.85 m，比配載前顯著增大。因此，該配載滿足要求。

3.2.3 穩(wěn)性計算結(jié)果

4 ? ?防臺帶纜系泊方案

在臺風來臨時，船舶纜繩會因風和水流以及波浪的的共同作用而受力。如果船舶纜繩的強度不足，可能會造成纜繩斷裂的危險，因此我們要對纜繩進行受力分析以驗證防臺帶纜系泊方案可行性。

目前已經(jīng)有一些成熟的系泊分析軟件，可以應(yīng)用于系泊力的計算。但對于大多數(shù)船廠來說，出于成本考慮可能不具備購買安裝這些軟件的條件，因此我們選擇通過規(guī)范公式來進行纜繩受力的計算校核。

4.1 ? 碼頭護舷布置

深海采礦船系泊在2#舾裝碼頭區(qū)域，碼頭外側(cè)及內(nèi)側(cè)均布置有雙柱系船柱;在碼頭外側(cè)均勻布置有超級拱型500H×2 000L水平橡膠護舷及超級拱型600 H×2 500L+3 000L豎向橡膠護舷;船舶靠碼頭一側(cè)布置有8個橡膠防碰球。這些布置將對深海采礦船起到防風緩沖作用，也對外板結(jié)構(gòu)和油漆起到防護作用。

4.2 ? 纜繩受力計算

5 ? ?結(jié)束語

深海采礦船防抗臺方案通過往底部艙壓載降低重心及穩(wěn)性校核，防止船舶向碼頭內(nèi)側(cè)傾覆;防碰撞方面在碼頭原有的水平和豎向橡膠護舷的基礎(chǔ)上，另外均勻布置8個橡膠防碰球;并根據(jù)風載荷、水流力、波浪力的計算得出碼頭系泊布置。上述配載和防碰撞布置和系泊布置使深海采礦船在實際抵御“瑪莉亞”臺風中出色的完成了防臺任務(wù)，表明了本次計算的可行性，也為船舶修造企業(yè)的防抗臺工作提供了參考。

參考文獻

[1] 盛振邦，劉應(yīng)中.船舶原理[M]. 上海交通大學出版社，2003.

[2] JTS 144-1-2010，港口工程荷載規(guī)范[S].

[3] 孟祥瑋，高學平，張文忠，姜云鵬. 波浪作用下船舶系纜力的計算方? ? ? 法[J].天津大學學報， 2010.

[4] CBT 3911-1999，海船系泊設(shè)備配置設(shè)計通則[S].