4000t舉力浮船塢配錨規(guī)格分析

鄭 孟，張曉勇

（廣東新船重工有限公司，廣州511258）

1 前言

浮船塢入級規(guī)范對浮船塢的錨泊設(shè)備未作具體要求,通常按照鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范（簡稱“內(nèi)規(guī)”）的規(guī)定進(jìn)行配置，即根據(jù)船舶舾裝數(shù)確定首、尾錨數(shù)量和總質(zhì)量、錨鏈鏈徑和長度。 “內(nèi)規(guī)”在確定錨設(shè)備時(shí)，是選取船首迎風(fēng)、迎流的狀態(tài)，而浮船塢的實(shí)際錨泊作業(yè)工況與“內(nèi)規(guī)”不完全相符。浮船塢作為非自航工程船舶，錨設(shè)備除了滿足一般船舶停航錨泊作用外，還需兼做移船絞車滿足浮船塢移船定位的功能，可能會(huì)出現(xiàn)側(cè)向迎風(fēng)迎流的工況。

2 浮船塢介紹

主要參數(shù)：塢長89.8 m，塢寬34 m，凈內(nèi)寬27 m，型深4.6 m，塢深14.6 m，作業(yè)吃水4.2 m，最大沉深吃水12.1 m，舉力為4 000 t，作業(yè)航區(qū)為內(nèi)河B級。

實(shí)船首錨配置：霍爾錨2個(gè)，規(guī)格為C3060；配192.5 m長、φ46鋼絲纜2根。塢尾2根鋼絲纜連接岸上帶纜柱，用于對接船臺。

實(shí)際應(yīng)用中，浮船塢吃水約1 m，僅縱向靠泊無作業(yè)，在6、7級風(fēng)況下側(cè)向迎風(fēng)迎流，出現(xiàn)了走錨現(xiàn)象。而在絞纜移船作業(yè)過程中，也發(fā)現(xiàn)錨泊力明顯偏小。

3 按舾裝數(shù)配置錨

4 000 t舉力浮船塢作業(yè)航區(qū)為內(nèi)河B級，舾裝數(shù)按下式計(jì)算：

式中：K1、K2——系數(shù)， K1=0.50，K2=5.0；

Ls——滿載設(shè)計(jì)水線長度，m；

B——船寬，m；

d——滿載設(shè)計(jì)吃水，m；

b——上層建筑及甲板室圍壁的最大寬度，m；

H——船體中縱剖面處滿載水線以上主體及上層建筑（甲板室）各層寬度大于B/4艙室的高度之和，m；

S——滿載設(shè)計(jì)水線以上主體及上層建筑（甲板室）的側(cè)投影面積，m2。

經(jīng)過代入相關(guān)數(shù)值，求得舾裝數(shù)：

N=2 318。

按“內(nèi)規(guī)”對應(yīng)舾裝數(shù)2 200～2 400范圍，應(yīng)配置：首錨2個(gè)，質(zhì)量為2 650 kg；有檔焊接首錨鏈330 m，鏈徑φ34 mm（AM2級）。

DNV《海船規(guī)范》規(guī)定：如果鋼絲繩接受代替有檔錨鏈，則至少應(yīng)具有錨鏈同樣的破斷力。在錨與鋼絲繩之間配一段錨鏈，其長度為12.5 m，錨的質(zhì)量應(yīng)比按舾裝數(shù)確定的質(zhì)量增加25%，鋼絲繩應(yīng)比按舾裝數(shù)確定的錨鏈長度增加50%。

該浮船塢原設(shè)計(jì)配置一段錨鏈，但因與導(dǎo)鏈器不匹配而取消，所選用錨重僅為舾裝數(shù)規(guī)定的1.15倍，φ34鋼絲繩與所要求錨鏈破斷力相當(dāng)，實(shí)際配置φ46，單位重量增加83%，長度增加17%。該浮塢僅用于廠區(qū)碼頭作業(yè)，環(huán)境因素相對穩(wěn)定，因此未完全參照DNV《海船規(guī)范》配備相應(yīng)規(guī)格。

4 按錨泊力計(jì)算校核

錨泊系統(tǒng)計(jì)算通常需要在各種環(huán)境組合條件下進(jìn)行，由于沒有足夠的資料來進(jìn)行風(fēng)、流、波浪的方向組合，故考慮最有可能的惡劣的迭加條件。從工程應(yīng)用的角度，這可保證系統(tǒng)的安全性。對于本浮塢來說，因波浪很小，不計(jì)其對浮塢的影響，有影響作用的主要是風(fēng)壓力和水流力。

錨泊工況：風(fēng)速12 m/s（6級風(fēng)）,水流1.0 m/s；吃水4.2 m，側(cè)向迎風(fēng)迎流無作業(yè)，如圖1所示。

圖1

（1）風(fēng)壓力計(jì)算

式中：ρ—空氣密度，1.22 kg/m3；

Vx—風(fēng)速，12 m/s;

Ai—水線以上正向受風(fēng)面積，Ai=828 m2;

Csi—受風(fēng)面積Ai的形狀系數(shù)，為1.2；

ΣCsAi=1.2×828=994 m2。

求得：R風(fēng)=87.3 kN

（2）水流阻力計(jì)算

式中：Ai—水下濕表面積，Ai=1 040 m2;

V—相對速度，V=1 m/s

求得：R摩擦阻力=1.7kN

式中：CB—方形系數(shù)，CB=0.98；

A—浸水部分的船體橫剖面積，A=377.2 m2;

V—相對速度V=1 m/s。

求得：R摩擦阻力=54.3 kN

因此，作用在船上的外力為：

由以上計(jì)算可知，風(fēng)壓力為主要影響因素，按照安全規(guī)定，超過6級風(fēng)則要求停止作業(yè)。

浮船塢一般按八字錨泊方式錨泊，依據(jù)角度及分力合成，錨泊力簡化為按單錨泊方式計(jì)算。錨泊力主要由錨提供的抓力和臥底錨鏈提供的錨鏈摩擦力組成。

浮船塢在受到外力移位時(shí)，懸垂的鋼絲繩索相對錨鏈更易被拉直，吸收緩沖的功能低得多，使得作用在錨桿的拉力不再是正常的水平狀態(tài)，而是向上拉引，角度越大，錨的抓力越小，因此以索代鏈應(yīng)適當(dāng)增加錨重，參照DNV《海船規(guī)范》，按25%比例增加。

霍爾錨按抓重比3計(jì)，R/3=5 t ，5×（1+25%）=6 t，故 6 t錨可滿足6級風(fēng)況下的錨泊要求。

5 比較分析

（1）浮船塢根據(jù)舾裝數(shù)計(jì)算來配錨，規(guī)格偏小，這是因?yàn)轸秆b數(shù)對以側(cè)面受力為主的狀態(tài)考慮得不夠；

（2）浮船塢下潛直至下水船舶起浮之前，浮船塢一直受到下水船舶的重力和靜摩擦力，下水船舶也會(huì)承受環(huán)境的風(fēng)載與水流力的作用，所以舾裝數(shù)計(jì)算時(shí)還應(yīng)該把下水船舶納入其中；

（3）按舾裝數(shù)配置6 t錨，可滿足于浮船塢在8級風(fēng)下（風(fēng)速18 m/s）縱向迎風(fēng)迎流的錨泊。因工作狀態(tài)需要橫向迎風(fēng)迎流時(shí)，則可滿足6級風(fēng)以下的正常錨泊。而浮船塢作業(yè)時(shí)，錨泊力是否足夠則還需要考慮該工況下其他影響因素。

6 作業(yè)工況影響因素

浮船塢錨機(jī)拉力除與風(fēng)、水流、波浪等外部環(huán)境力持平外，還需要增大拉力，通過絞纜移動(dòng)調(diào)整浮船塢自身位置，實(shí)現(xiàn)對接船臺、定位下潛等功能。

浮船塢下潛作業(yè)，與河床間距往往非常小，形成很大的淺水阻力，考慮該工況下的錨泊力必須將其計(jì)算在內(nèi)。

7 解決方案

針對目前配錨規(guī)格偏小的問題，在不改變錨機(jī)等其他錨泊設(shè)備的前提下，提出以下解決方案：

（1）在錨和錨索之間局部增設(shè)配重，以加強(qiáng)錨基，保證錨桿對泥底仰角為0°，使錨的抓力系數(shù)為最大值；

（2）針對錨泊區(qū)域?yàn)樯迟|(zhì)河底，增加錨爪長度，以增加錨抓土深度，提高錨抓力；

（3）將目前2只3t錨分別更換為6t錨。

經(jīng)過比較分析，相對增大抓力系數(shù)，加大錨重更為有效改善錨泊力。因此，公司決定更換為6t錨，并在錨與索之間增加配重以補(bǔ)償取消的錨鏈重量，保證錨的抓土穩(wěn)定性。經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用，改善效果明顯。

風(fēng)是影響浮船塢安全的主要因素，在合理配置錨的同時(shí)，應(yīng)明確浮船塢移船及下潛等作業(yè)時(shí)風(fēng)的等級，必要時(shí)可由拖輪輔助作業(yè)，在6級以上風(fēng)況時(shí)應(yīng)停止作業(yè)，并采取有效的避風(fēng)措施。

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