鄭振寧

(湛江海濱船廠，廣東 湛江 524000)

我國(guó)南部沿海地區(qū)，每年6月至10月是臺(tái)風(fēng)多發(fā)季節(jié)，船舶駐廠修理期間，長(zhǎng)時(shí)間處于無動(dòng)力狀態(tài)，而船廠由于駐廠的船舶多、防臺(tái)風(fēng)設(shè)備設(shè)施有限等因素，若用拖船拖至無臺(tái)風(fēng)區(qū)域會(huì)增加大額修船成本，因此，只能采取系水鼓防臺(tái)風(fēng)。某原船系水鼓防臺(tái)風(fēng)系泊系統(tǒng)以原船設(shè)計(jì)錨鏈為主、鋼纜為輔，系水鼓防臺(tái)風(fēng)經(jīng)歷了38 m/s風(fēng)速的臺(tái)風(fēng)，在該風(fēng)速下，原設(shè)計(jì)錨鏈及停泊掣鏈器處甲板結(jié)構(gòu)均出現(xiàn)了變形。

此次該船中修，船上裝備已基本拆卸完并完全喪失動(dòng)力，為安全考慮，需要尋求強(qiáng)度更好、且能與船原有系泊系統(tǒng)匹配的系泊錨鏈，并計(jì)算出船舶在各施工階段不同吃水狀態(tài)下，錨鏈能承受的最大風(fēng)速及船自身能承受的極限風(fēng)速，并以此為基礎(chǔ)調(diào)整船舶壓載狀態(tài)，達(dá)到防臺(tái)風(fēng)目的。

1 系泊錨鏈及停泊掣鏈器選型

某船原錨鏈的規(guī)格型號(hào)為AM3-48，試驗(yàn)拉力負(fù)荷為1 270 kN，試驗(yàn)破斷負(fù)荷為1 810 kN。根據(jù)調(diào)查，目前市面上強(qiáng)度較好、且能與該船原有錨鏈匹配的錨鏈型號(hào)為AR5-48，試驗(yàn)拉力負(fù)荷為2 323 kN，試驗(yàn)破斷負(fù)荷為2 961 kN，該錨鏈各鏈環(huán)和附件的尺寸均與該船原錨鏈一致，匹配良好。

停泊掣鏈器采用AR5材質(zhì)，裝配后在工作狀態(tài)下，以2 323 kN拉力負(fù)荷進(jìn)行試驗(yàn)，保持5 min；去除負(fù)荷后，檢查無永久變形、裂紋及其他缺陷后方可允許上船安裝，布置于原船停泊掣鏈器位置。

2 停泊掣鏈器眼板處結(jié)構(gòu)加強(qiáng)

圖1 改造后的艏部主甲板加強(qiáng)結(jié)構(gòu)示意圖

3 錨鏈能承受的最大風(fēng)速

關(guān)于系泊力的計(jì)算公式，有不同的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算表達(dá)式，側(cè)重點(diǎn)各不同，考慮因素也不同。GJB 1119A-2006《防風(fēng)系船水鼓》[1]系泊力計(jì)算方法是在奎因“海港工程設(shè)計(jì)和施工”的基礎(chǔ)上通過大量試驗(yàn)研究得出的，它考慮了風(fēng)力作用下的偏蕩、水流的摩擦阻力和形體阻力。其表達(dá)形式比較符合系水鼓防臺(tái)的受力特點(diǎn)，但未考慮波浪及錨鏈自身重力產(chǎn)生的拉力、錨鏈與出鏈導(dǎo)纜孔之間的夾角。因此，計(jì)算錨鏈能承受的最大風(fēng)速時(shí)，需多考慮波浪力及錨鏈自身重力產(chǎn)生的拉力。波浪力計(jì)算參照J(rèn)TJ213-98《海港水文規(guī)范》[2]，按波浪正向作用時(shí)最大波浪力進(jìn)行計(jì)算；錨鏈自身重力產(chǎn)生的拉力，按懸鏈線理論載荷沿索長(zhǎng)均勻分布的情況計(jì)算；錨鏈與船出鏈導(dǎo)纜孔之間的水平夾角，按鏈長(zhǎng)與出鏈導(dǎo)纜孔至水面垂向間距的三角函數(shù)計(jì)算。計(jì)算輸入考慮到在各施工階段因設(shè)備回裝導(dǎo)致船舶排水量的變化，以不同排水量為基準(zhǔn)計(jì)算，得出錨鏈能承受的最大風(fēng)速及有關(guān)參數(shù)，如表1所示。

表1 錨鏈能承受的最大風(fēng)速及有關(guān)參數(shù)

4 船舶本身能承受的極限風(fēng)速

考慮到臺(tái)風(fēng)陣風(fēng)風(fēng)向的變化，當(dāng)風(fēng)向與船長(zhǎng)方向垂直時(shí)，船受到的傾覆力矩最大，此時(shí)最容易發(fā)生橫向傾覆，而對(duì)于橫向傾覆危險(xiǎn)狀態(tài)只能依靠船舶自身的抗風(fēng)能力進(jìn)行抵御，此時(shí)需要校核船舶自身的抗風(fēng)能力,校核方法按照GJB 4000-2000《艦船通用規(guī)范 0組 艦船總體與管理》[3]執(zhí)行。

4.1 靜穩(wěn)性力臂曲線計(jì)算

由于防臺(tái)風(fēng)期間生活用水主要使用4#淡水艙淡水,艏艉吃水調(diào)整主要使用1#壓載水艙且可能裝不滿，臨時(shí)油柜僅裝1 t燃油，所以自由液面的計(jì)算選取1#壓載水艙、4#淡水艙，裝載量取各艙總載量的一半。為簡(jiǎn)化計(jì)算，采用簡(jiǎn)化的作圖法計(jì)算，即在各液體艙形心附近，取一等效橫剖面，其面積乘以艙長(zhǎng)與實(shí)際艙容相近，且橫傾后橫剖面形心的移動(dòng)距離與液體重心的移動(dòng)距離也相近，利用簡(jiǎn)單幾何圖形形心的方法，求取各等效橫剖面半截液面下的形心和橫傾30°時(shí)液面下的形心，則可求取各艙半截液面橫傾30°時(shí)產(chǎn)生的橫傾總力矩及靜穩(wěn)性力臂修正值，橫傾角從0°至30°的靜穩(wěn)性曲線的修正值取其為與靜穩(wěn)性力臂修正值呈線性變化，30°以后均取為靜穩(wěn)性力臂修正值。靜穩(wěn)性力臂修正值及相關(guān)參數(shù)如表2所示。

表2 靜穩(wěn)性力臂修正值及相關(guān)參數(shù)

4.2 極限風(fēng)速

由于船舶系水鼓防臺(tái)風(fēng)時(shí)，避風(fēng)地主要在近岸地區(qū)，橫搖角計(jì)算時(shí)按照三級(jí)穩(wěn)性核算，減搖鰭因修理已被拆卸，無因次橫搖阻尼系數(shù)查取時(shí)，僅計(jì)及舭龍骨面積，最小傾覆力臂按作圖法求取，采用CAD繪制靜穩(wěn)性曲線圖、CAD “面域功能”計(jì)算圖形面積。船能承受的極限風(fēng)速如表3所示。

表3 船能承受的極限風(fēng)速

4.3 結(jié)果分析

綜上所述，在不同排水量的狀態(tài)下，船本身能承受的極限風(fēng)速均低于錨鏈能承受的極限風(fēng)速，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)及所選的系泊錨鏈、停泊掣鏈器均可滿足要求，防臺(tái)風(fēng)時(shí)應(yīng)以船本身能承受的極限風(fēng)速為基準(zhǔn)，進(jìn)行壓載。

5 防臺(tái)風(fēng)措施

1)艏部結(jié)構(gòu)加強(qiáng)完，副錨拆卸下船，副錨鏈前端6節(jié)換成AR5-48系泊鏈，主錨鏈備用，原船停泊掣鏈器更換為AR5材質(zhì)停泊掣鏈器。

2)根據(jù)臺(tái)風(fēng)級(jí)別壓載到不低于表3中的排水量值，具體的壓載方案可根據(jù)相關(guān)階段工程進(jìn)度制定，除1#壓載水艙外其它所有壓載的液艙應(yīng)裝滿，不能存在自由液面，壓載時(shí)注意船舶浮態(tài)調(diào)整，橫傾角應(yīng)小于0.5°、艏艉吃水差小于100 mm。

3)選擇合適的防風(fēng)系船水鼓，所提供的系泊力應(yīng)能滿足本船防風(fēng)要求。

4)船舶應(yīng)水密完整，水密門、艙口蓋、臨時(shí)開口、通?？诘葢?yīng)回裝完，或用鋼板焊接封堵；可移動(dòng)的物品應(yīng)搬上岸或固定好，所有腳手架拆除下船，甲板疏排水管路能正常使用。

5)船上防臺(tái)風(fēng)所需設(shè)備應(yīng)完好。配電系統(tǒng)、錨機(jī)、錨燈及主要部位臨時(shí)照明能正常使用；至少有1臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組能正常使用，確保錨機(jī)、錨燈和照明等用電需求；若無法保證，由工廠配備1臺(tái)450 kW移動(dòng)式柴油發(fā)電機(jī)組及相關(guān)設(shè)備，為防臺(tái)提供電源；配備手電筒20只、對(duì)講機(jī)10臺(tái)；保證2臺(tái)甚高頻電臺(tái)、1臺(tái)導(dǎo)航設(shè)備、1臺(tái)氣象儀能正常使用；臨時(shí)生活設(shè)施(如廁所、日用淡水系統(tǒng))能正常使用；欄桿和繩索等完整、安全可靠；系泊器材、堵漏器材、滅火器材、救生衣、救生圈等配備齊全；備齊應(yīng)急排水設(shè)備。

6)將450 kW移動(dòng)式柴油發(fā)電機(jī)組固定牢靠，加足油水，并與船上臨時(shí)電網(wǎng)連接好。

7)采用錨鏈(AR5-48)和防風(fēng)鋼索同時(shí)系水鼓，錨鏈和防風(fēng)鋼索放出長(zhǎng)度50～100 m，張緊度應(yīng)一致。船端錨鏈用掣鏈器抓緊，船端防風(fēng)鋼索系于主甲板首部左側(cè)帶纜樁。

6 結(jié)束語

船舶防臺(tái)事關(guān)重大，絲毫不能怠慢。應(yīng)時(shí)刻掌握臺(tái)風(fēng)的位置變化和風(fēng)速大小等情況；應(yīng)根據(jù)船型特點(diǎn)認(rèn)真分析與計(jì)算，全面詳細(xì)地考慮防臺(tái)風(fēng)的工藝措施及其可執(zhí)行性，及時(shí)充分做好準(zhǔn)備，并結(jié)合現(xiàn)有的防臺(tái)設(shè)備設(shè)施條件選擇合適、經(jīng)濟(jì)的防臺(tái)風(fēng)方法。