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        滿足港口特殊要求的大型散貨船系泊模式分析

        2021-08-17 11:28:38倪偉平杜擁軍趙彩鳳
        船海工程 2021年4期
        關(guān)鍵詞:纜索散貨船系泊

        倪偉平,杜擁軍,趙彩鳳

        (上海船舶研究設(shè)計院,上海 201203)

        現(xiàn)有大型散貨船載重噸位在18萬~21萬t之間,最大船長接近300 m,船寬在45~50 m之間。該類船舶靠泊港口時,通常會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方向的作用力,對船舶進(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。部分港口會針對靠泊船舶的系泊模式進(jìn)行計算分析,確定纜索的載荷,必要時對船舶的系泊布置進(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],部分港口會提出特殊的系泊模式。

        船舶噸位、船舶自身系泊布置也會影響系泊模式。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)計的拓展。

        1 港口系泊模式

        根據(jù)船舶營運經(jīng)驗,大型散貨船靠泊時通常采用首、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,有時上述布置會根據(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;船長大于289 m時,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,首橫纜由位于第一和第二貨艙口之間絞車上的纜索實現(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,2根首橫纜利用第一和第二貨艙口之間絞車上的纜索實現(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號和3號碼頭可以??看笮蜕⒇洿?。1號碼頭為島式碼頭(又稱蝶型碼頭),首、尾各設(shè)置3個系纜墩,每個系纜墩配置1組含4個快速脫鉤的系泊設(shè)備和1部用于牽引纜索的絞盤;中部設(shè)置4個靠泊墩兼系船柱,每個系船柱配置2組含3個快速脫鉤的系泊設(shè)備和1部用于牽引纜索的絞盤。大型散貨船舶如噸位在12萬~22.5萬t之間???號碼頭時,需要按照以下系泊模式系泊,即2根首纜系于9號系纜墩、2根尾纜系于2號系纜墩、3根首橫纜系于8號系纜墩、3根尾橫纜系于3號系纜墩、4根首倒纜系于6號或7號系船柱、4根尾倒纜系于4號或5號系船柱,其中倒纜為鋼纜,其余可為纖維纜,如無鋼纜,增加2根位于絞車上的纖維纜作為倒纜系于4號至7號系船柱,此時船舶需配置20根纖維索,見圖1。

        圖1 PDM港1號碼頭系泊模式示意

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

        圖2 PDM港3號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,無鋼纜時需要增加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,前者纜索布置相對于船舶自身幾乎是對稱的,后者首橫纜數(shù)量較大。

        圖3 PDM港3號碼頭北泊位系泊模式示意

        從上述港口的特殊要求來看,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,理論上可實現(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個主卷筒和1個副卷筒,主卷筒用于儲存纜索和帶纜系泊,副卷筒不能直接帶纜,只能通過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,還要對照哈代拉港和阿什克倫港對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,同時借助港口系泊配置條件,以21萬t散貨船為例,制定符合PDM港1號泊位的系泊模式,見圖5。

        圖5 21萬t散貨船靠泊PDM港1號碼頭系泊模式

        由于該船船首接近9號系纜墩,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號系纜墩的尾橫纜,1根系固于8號系纜墩的首橫纜,系于5號系船柱的尾倒纜和系于7號系船柱的首倒纜。為了首尾部纜索的對稱布置,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號系船柱。但考慮到纜索與絞車相互匹配的特點,船舶絞車工作特性與碼頭絞盤的工作特性的差異,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號碼頭噸位限制要求,以18萬t散貨船為例,制定??磕媳辈次坏南挡茨J?,見圖6、7。該模式包含新增1部絞車。根據(jù)船長和南泊位布置特點,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號和6號系船柱,從而實現(xiàn)20根纜索的系泊模式。停靠北泊位時,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,此時可減少1根尾纜。

        圖6 18萬t散貨船靠泊PDM港3號碼頭南泊位系泊模式

        圖7 18萬t散貨船靠泊PDM港3號碼頭北泊位系泊模式

        針對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,制定18萬t散貨船的系泊模式,分別見圖8、9。

        圖8 18萬t散貨船靠泊哈代拉港系泊模式

        圖9 18萬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,可輕松實現(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,船舶靠泊碼頭一側(cè)的錨絞機(jī)上的纜索會被直接帶纜,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,同時避免包頭纜,可通過纜索導(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,對系泊設(shè)計有較高要求,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PDM港1號和3號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,在第2貨艙口和第3貨艙口增設(shè)絞車,通過借助碼頭纜索增加纜索數(shù)量,可以實現(xiàn)20根纖維纜索的系泊模式。哈代拉港和阿什克倫港關(guān)于首橫纜布置特點的最為特別,對船舶的系泊設(shè)計有較大影響。

        針對港口的特殊要求,大型散貨船通過增設(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,以繞開首部船體結(jié)構(gòu)的限制。

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