滿足港口特殊要求的大型散貨船系泊模式分析

倪偉平，杜擁軍，趙彩鳳

(上海船舶研究設(shè)計(jì)院，上海 201203)

現(xiàn)有大型散貨船載重噸位在18萬(wàn)～21萬(wàn)t之間，最大船長(zhǎng)接近300 m，船寬在45～50 m之間。該類船舶靠泊港口時(shí)，通常會(huì)按照港口要求以一定的系泊模式進(jìn)行系泊。纜索承受系泊船舶各個(gè)方向的作用力，對(duì)船舶進(jìn)行約束；根據(jù)纜索的作用將其分為首纜、尾纜、橫纜和倒纜，這些纜索以船中為中心對(duì)稱布置；典型的系泊模式包含8根纜索，首尾部各4根纜索。

港口的水文環(huán)境和碼頭形式會(huì)影響系泊模式。水文環(huán)境包括風(fēng)、浪、流的作用力，通常內(nèi)海港口的風(fēng)浪較小，對(duì)船舶作用力也較小，船舶系泊模式以典型系泊模式為主。隨著港口的擴(kuò)建，一些碼頭移至外海，要經(jīng)受更大的風(fēng)浪作用，船舶系泊模式也趨于復(fù)雜。連片式碼頭通常根據(jù)船舶的類型和尺度進(jìn)行協(xié)調(diào)，以最少量的纜繩實(shí)現(xiàn)船舶系泊；島式碼頭類似半環(huán)圍，通常限定船舶的纜索數(shù)量和布置形式。部分港口會(huì)針對(duì)靠泊船舶的系泊模式進(jìn)行計(jì)算分析，確定纜索的載荷，必要時(shí)對(duì)船舶的系泊布置進(jìn)行規(guī)劃，以便每根纜繩盡可能起到相應(yīng)的作用，保證系固的安全性[1-2]，部分港口會(huì)提出特殊的系泊模式。

船舶噸位、船舶自身系泊布置也會(huì)影響系泊模式。船舶噸位越大，由于自身的慣性，需要更大的系固力，系泊模式需要考慮更多的纜索布置。船舶本身的系泊布置特點(diǎn)限定了纜索的布置方式和走向，能否與各港口的系泊模式相匹配并不是定論。部分船東在船舶設(shè)計(jì)階段要求根據(jù)港口要求制定船舶系泊模式，作為該船靠港系泊的重要參考文本。為此，考慮制定滿足港口要求的大型散貨船系泊模式，特別是滿足港口特殊要求的系泊模式，既可以為此類船舶的安全系泊提供參考文本，也可作為船舶系泊設(shè)計(jì)的拓展。

1 港口系泊模式

根據(jù)船舶營(yíng)運(yùn)經(jīng)驗(yàn)，大型散貨船靠泊時(shí)通常采用首、尾各6根纜索的系泊模式，即首部設(shè)置首纜、橫纜和倒纜各2根，尾部設(shè)置、尾纜、橫纜和倒纜各2根，有時(shí)上述布置會(huì)根據(jù)港口或環(huán)境要求增加首尾纜各2根或者首尾橫纜各2根[3-5]。

哈代拉港要求船舶左舷靠港，提供16根位于絞車主卷筒上的纜索用于系泊，包括首纜、尾纜各4根，首、尾橫纜各2根，首、尾倒纜各2根；船長(zhǎng)大于289 m時(shí)，首橫纜應(yīng)布置于首部錨絞機(jī)與第一貨艙前端之間；當(dāng)船舶設(shè)置首樓時(shí)，首橫纜由位于第一和第二貨艙口之間絞車上的纜索實(shí)現(xiàn)。阿什克倫港同樣要求左舷靠港，船舶攜帶18根纜索位于絞車主卷筒上，首纜、尾纜各3根，首、尾橫纜各4根，首、尾倒纜各2根；2根首橫纜由首部絞車或者錨絞機(jī)上的纜索引出；當(dāng)船舶設(shè)置首樓時(shí)，2根首橫纜利用第一和第二貨艙口之間絞車上的纜索實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)港口官方文件，巴西馬德里亞角港(又稱PDM港)明確給出了不同碼頭靠泊不同噸位船舶的推薦系泊模式。

PDM港有1號(hào)和3號(hào)碼頭可以?？看笮蜕⒇洿?。1號(hào)碼頭為島式碼頭(又稱蝶型碼頭)，首、尾各設(shè)置3個(gè)系纜墩，每個(gè)系纜墩配置1組含4個(gè)快速脫鉤的系泊設(shè)備和1部用于牽引纜索的絞盤(pán)；中部設(shè)置4個(gè)靠泊墩兼系船柱，每個(gè)系船柱配置2組含3個(gè)快速脫鉤的系泊設(shè)備和1部用于牽引纜索的絞盤(pán)。大型散貨船舶如噸位在12萬(wàn)～22.5萬(wàn)t之間?？?號(hào)碼頭時(shí)，需要按照以下系泊模式系泊，即2根首纜系于9號(hào)系纜墩、2根尾纜系于2號(hào)系纜墩、3根首橫纜系于8號(hào)系纜墩、3根尾橫纜系于3號(hào)系纜墩、4根首倒纜系于6號(hào)或7號(hào)系船柱、4根尾倒纜系于4號(hào)或5號(hào)系船柱，其中倒纜為鋼纜，其余可為纖維纜，如無(wú)鋼纜，增加2根位于絞車上的纖維纜作為倒纜系于4號(hào)至7號(hào)系船柱，此時(shí)船舶需配置20根纖維索，見(jiàn)圖1。

圖1 PDM港1號(hào)碼頭系泊模式示意

3號(hào)碼頭為連片式碼頭，平臺(tái)前部設(shè)置16個(gè)系纜柱呈“一”字排列并均勻布置，其中13個(gè)系纜柱配置1組含2個(gè)快速脫鉤的系泊設(shè)備和1部絞盤(pán)，另外3個(gè)系纜柱只配置1組含2個(gè)快速脫鉤的系泊設(shè)備。平臺(tái)后部設(shè)置12個(gè)系泊模塊，其中9個(gè)模塊分別配置3個(gè)快速脫鉤，剩余3個(gè)模塊分別配置2個(gè)快速脫鉤和1個(gè)輔助絞盤(pán)。3號(hào)碼頭包含南北2個(gè)泊位分別簡(jiǎn)稱Pier 3S和Pier 3N，其中Pier 3S最大?？?0萬(wàn)t船舶，Pier 3N最大?？?8萬(wàn)t船舶，推薦系泊模式見(jiàn)圖2、3。

圖2 PDM港3號(hào)碼頭南泊位系泊模式示意

圖2顯示，Pier 3S的系泊模式包括4根首纜系于U15系纜柱、4根尾纜系于U01脫鉤、2根首橫纜系于U14系纜柱、2根尾橫纜系于U02脫鉤、3根首倒纜分別系于U08和U09系纜柱、3根尾倒纜分別系于U05和U06系纜柱，其中首、尾纜為鋼纜，其他為纖維纜，如無(wú)鋼纜，增加2根位于絞車上的纖維纜作為倒纜。圖3所示，Pier 3N的系泊模式包括4根首纜系于GT6脫鉤、3根尾纜系于U15系纜柱、3根首橫纜系于GT4脫鉤、2根尾橫纜系于U28系纜柱、3根首倒纜系于U25和U26系纜柱、3根尾倒纜系于U21和U22系纜柱。其中首纜、首橫纜和1根首倒纜為鋼纜，其余纖維纜，無(wú)鋼纜時(shí)需要增加2根位于絞車上的纖維纜作為倒纜。雖然Pier 3S和Pier 3N 2個(gè)泊位要求的纖維纜索都達(dá)到20根，但系泊模式不完全相同，前者纜索布置相對(duì)于船舶自身幾乎是對(duì)稱的，后者首橫纜數(shù)量較大。

圖3 PDM港3號(hào)碼頭北泊位系泊模式示意

從上述港口的特殊要求來(lái)看，大型散貨船至少要能夠?qū)崿F(xiàn)包含18～20根纜索的系泊模式，超出大型散貨船利用12根纜索的常規(guī)系泊模式。根據(jù)碼頭布置條件，PDM港因配置一定數(shù)量的用于牽引纜索的絞盤(pán)，理論上可實(shí)現(xiàn)碼頭纜索的配置。阿什克倫港的橫纜數(shù)量較多，首橫纜的布置比較特別，需要特別研究。

2 大型散貨船基本系泊模式

現(xiàn)有大型散貨船通常配置6部絞車和2部組合式錨絞機(jī)，分別布置在首樓甲板、貨艙區(qū)域主甲板和尾部主甲板。首樓甲板包括2部對(duì)稱布置的錨絞機(jī)和1部絞車；尾部主甲板包括3部絞車，其中2部絞車對(duì)稱布置；其余2部絞車分別布置在第1和第2貨艙口之間、第8和第9貨艙口之間。錨絞機(jī)和絞車均設(shè)有2個(gè)主卷筒和1個(gè)副卷筒，主卷筒用于儲(chǔ)存纜索和帶纜系泊，副卷筒不能直接帶纜，只能通過(guò)牽引碼頭纜索起到輔助帶纜的作用。船舶自身可攜帶16根纜索于主卷筒上，纜索以纖維索為主，借助一定的系泊屬具，用于纜索的導(dǎo)向和系固。這類大型散貨船利用自帶纜索可以實(shí)現(xiàn)首纜4根、尾纜4根、橫纜4根和倒纜4根的基本系泊模式，見(jiàn)圖4。

圖4 大型散貨船基本系泊模式示意

該模式滿足了大型散貨船的常規(guī)系泊模式，但不能直接滿足PDM港20根纖維纜索的系泊模式，還要對(duì)照哈代拉港和阿什克倫港對(duì)首橫纜的布置要求進(jìn)行調(diào)整。

3 系泊模式分析

根據(jù)上述大型散貨船的系泊配置特點(diǎn)，同時(shí)借助港口系泊配置條件，以21萬(wàn)t散貨船為例，制定符合PDM港1號(hào)泊位的系泊模式，見(jiàn)圖5。

圖5 21萬(wàn)t散貨船靠泊PDM港1號(hào)碼頭系泊模式

由于該船船首接近9號(hào)系纜墩，直接采用首部絞車的2根纜索作為首纜最方便，因此實(shí)際方便利用的船舶纜索只有14根。借助碼頭纜索，包括1根系于3號(hào)系纜墩的尾橫纜，1根系固于8號(hào)系纜墩的首橫纜，系于5號(hào)系船柱的尾倒纜和系于7號(hào)系船柱的首倒纜。為了首尾部纜索的對(duì)稱布置，需要在第2貨艙口和第3貨艙口之間增加2根碼頭纜索作為倒纜系于6號(hào)系船柱。但考慮到纜索與絞車相互匹配的特點(diǎn)，船舶絞車工作特性與碼頭絞盤(pán)的工作特性的差異，第2貨艙口和第3貨艙口之間的倒纜最好由船舶絞車引出，因此建議在此區(qū)域增設(shè)1部絞車。如利用左舷錨絞機(jī)的2根纜索作為首纜，纜索需要繞過(guò)船首或者在甲板面進(jìn)行導(dǎo)向后引出，前者出現(xiàn)包頭纜，后者需要在甲板面增加具有導(dǎo)向?qū)倬摺?/p>

根據(jù)PDM港3號(hào)碼頭噸位限制要求，以18萬(wàn)t散貨船為例，制定停靠南北泊位的系泊模式，見(jiàn)圖6、7。該模式包含新增1部絞車。根據(jù)船長(zhǎng)和南泊位布置特點(diǎn)，可利用船舶自身纜索提供首、尾纜、橫纜和部分倒纜，但需要在尾部借助2根碼頭纜索作為倒纜分別系固5號(hào)和6號(hào)系船柱，從而實(shí)現(xiàn)20根纜索的系泊模式。停靠北泊位時(shí)，其系泊模式與南泊位系泊模式類似，只在首部借助碼頭纜索增加1根首橫纜，此時(shí)可減少1根尾纜。

圖6 18萬(wàn)t散貨船靠泊PDM港3號(hào)碼頭南泊位系泊模式

圖7 18萬(wàn)t散貨船靠泊PDM港3號(hào)碼頭北泊位系泊模式

針對(duì)哈代拉港和阿什克倫港的特殊要求，參照連片式碼頭布置特點(diǎn)，制定18萬(wàn)t散貨船的系泊模式，分別見(jiàn)圖8、9。

圖8 18萬(wàn)t散貨船靠泊哈代拉港系泊模式

圖9 18萬(wàn)t散貨船靠泊阿什克倫港系泊模式

當(dāng)該類散貨船設(shè)置9部絞車時(shí)，可輕松實(shí)現(xiàn)哈代拉港的系泊模式。根據(jù)阿什克倫港的系泊要求，需要考慮首尾橫纜數(shù)量以及的首橫纜位置要求。由于該類散貨船首部設(shè)有10根纜索，尾部設(shè)有8根纜索，在不能借助碼頭纜索的情況下難以實(shí)現(xiàn)首尾各9根纜索的系泊模式。在充分利用上述纜索的基礎(chǔ)上，將右舷錨絞機(jī)上2根纜索引致左舷作為首橫纜，同時(shí)將第1貨艙口和第2貨艙口之間絞車上的2根纜索作為首橫纜，可滿足4根首橫纜的要求。尾部除去3根尾纜，只能提供3根尾橫纜，除非尾部增加主卷筒。首部多余的1根纜索可以作為備用纜索，可根據(jù)系泊環(huán)境需要在首部增加1根橫纜或者1根首纜。

根據(jù)上述散貨船的系泊模式，確認(rèn)在第2貨艙口和第3貨艙口之間設(shè)置1部絞車是有必要的。當(dāng)船首接近首纜所要系固的系纜墩或系船柱時(shí)，船舶靠泊碼頭一側(cè)的錨絞機(jī)上的纜索會(huì)被直接帶纜，而另一側(cè)錨絞機(jī)上的纜索受限于船舶首部線型等因素不利于帶纜，為提高該纜索作為首纜的利用率，同時(shí)避免包頭纜，可通過(guò)纜索導(dǎo)向后在近船首中部引出。

雖然利用首部錨機(jī)的纜索滿足了阿什克倫港對(duì)首部橫纜的布置要求，但該纜索位于錨絞機(jī)操作區(qū)后方，需要足夠大的空間以保證操作安全，對(duì)系泊設(shè)計(jì)有較高要求，因此不建議作為大型散貨船的基本系泊模式。

4 結(jié)論

大型散貨船根據(jù)自身系泊配置，自身可提供至少16根位于主卷筒上的纜索，可實(shí)現(xiàn)首、尾部各8根纜索的基本系泊模式，可以滿足大多港口的12根纜索的常規(guī)系泊模式要求。

針對(duì)PDM港1號(hào)和3號(hào)碼頭的特殊系泊模式，大型散貨船充分利用自身纜索布置特點(diǎn)，在第2貨艙口和第3貨艙口增設(shè)絞車，通過(guò)借助碼頭纜索增加纜索數(shù)量，可以實(shí)現(xiàn)20根纖維纜索的系泊模式。哈代拉港和阿什克倫港關(guān)于首橫纜布置特點(diǎn)的最為特別，對(duì)船舶的系泊設(shè)計(jì)有較大影響。

針對(duì)港口的特殊要求，大型散貨船通過(guò)增設(shè)絞車，是兼顧纜索數(shù)量和系泊模式的必要手段；為充分利用首部纜索，建議針對(duì)錨絞機(jī)的纜索進(jìn)行提前導(dǎo)向處理，使其更加靠近船首中部，以繞開(kāi)首部船體結(jié)構(gòu)的限制。