滚装船靠泊直立式吊装码头装卸载保障研究

刘宝新，赵俊国，胡维平

(1.军事交通学院 联合投送系，天津 300161； 2.军事交通学院 研究生管理大队，天津 300161；3．驻杭州铁路局军代处，杭州 310000)



● 军事运输 Military Transportation

滚装船靠泊直立式吊装码头装卸载保障研究

刘宝新1，赵俊国2，胡维平3

(1.军事交通学院 联合投送系，天津 300161； 2.军事交通学院 研究生管理大队，天津 300161；3．驻杭州铁路局军代处，杭州 310000)

为做好滚装船保障部队海上投送，提高海上投送装卸载保障能力，建立满足滚装船靠泊直立式吊装码头进行滚装作业的水位以及时间的计算模型，并结合实例进行验证。结果表明，该模型能够保证滚装船靠泊作业要求，满足部队装载需要。

滚装船；直立式码头；吊装码头；滚装作业

滚装船一般设有多层甲板，大舱平整贯通，其铰接式跳板便于轮式和履带式装备自行上下，是部队海上输送首选的船型之一。由于滚装船跳板结构不同，对装卸载港口码头结构类型、性能指标等要求也不相同。有些滚装船具有艉斜跳板，不仅可以靠泊在直立式专用汽车滚装码头上，也可靠泊在件杂货、集装箱等通用直立式吊装码头上进行滚装滚卸。如2014年空军某防空部队在组织远程跨海输送训练时，由于装卸载地域缺乏专用汽车滚装码头，装载时选用了件杂货码头，卸载时则选用了集装箱码头，较好地保障了部队海上输送需要。但由于直立式吊装码头在设计时并没有考虑到滚装船靠泊要求，加之受海洋潮汐的影响，如果装卸载时间选择不当，码头前沿水位过高或过低，则可能导致滚装船难以靠泊码头顺利实施装卸载作业。因此，做好滚装船靠泊通用直立式吊装码头研究，对于提高海上投送装卸载保障能力，具有十分重要的意义。

1 满足滚装船靠泊作业的水位计算

目前，我国滚装运输还不够发达，专用汽车滚装码头数量少，探讨利用直立式吊装码头保障滚装船靠泊作业，可以降低对专用汽车滚装码头的依赖，提高海上运输通达范围，适应部队全域机动需要。滚装船靠泊直立式吊装码头进行装备滚装作业，首要的前提条件是船上的艉斜跳板能够与直立式码头面顺利搭接，从而对码头面高程和水位提出了一定的要求[1]。件杂货、集装箱等通用直立式吊装码头，其码头面的高程设计主要是为了满足件杂货船和集装箱船的作业要求以及工程可靠性、施工经济性等方面因素，其码头面高程一般较同一地区的滚装码头高程要高。如上海外高桥港区专用汽车滚装码头面高程设计为5.8 m,而附近的集装箱码头面高程一般设计为7.0 m。如果码头面高程过高、水位过低，船上的艉斜跳板低于码头面，对于一般不能反搭的艉斜跳板将难以与码头面平顺搭接，必然造成滚装作业无法实施；码头面高程过低、水位过高，则艉斜跳板远远高于码头面，造成难以与码头面进行有效的接触，使艉斜跳板处于悬空状态，虽然可以通过加铺垫板的方式解决，但影响到装卸载速度，而且装卸载安全也不易得到保证[2]。因此，在组织实施部队海上输送时，选用的直立式码头面高程和水位，必须满足滚装船靠泊要求，以便能顺利完成装备的滚装滚卸。

如图1所示，码头前沿水位与码头面高程之间的关系[3]为

H码头=H+h-T

(1)

式中：H码头为码头面高程；H为码头前沿水位；h为滚装船艉跳板摆动位置距船底部距离；T为船舶吃水。

因此，码头前沿水位H为

H=H码头-h+T

(2)

由于滚装船艉跳板摆动位置距船底部有上、下两个极限位置的值与滚装船的结构设计有关。因此，滚装船能够实施靠泊的作业水位H取值范围为

H码头-h1+T≤H≤H码头-h2+T

(3)

式中：h1为滚装船艉跳板摆动位置距船底部距离下限；h2为滚装船艉跳板摆动位置距船底部距离上限。

图1 滚装船作业水位计算模型

对于建造完成的码头，其码头面高程已经确定。因此，滚装船能否在直立式吊装码头上顺利实施靠泊作业，主要受码头前沿水位的影响。沿海港口码头由于受海洋潮汐的影响大，其码头前沿水位随时都在发生变化。因此，可以预计，有些件杂货、集装箱等直立式吊装码头，由于设计用途不同，其码头前沿水位并不能保证全天候地满足滚装船靠泊作业需要。

2 满足滚装船靠泊作业的时间计算

在研究得出滚装船适宜的作业水位后，就可根据港口附近潮汐变化规律，计算出满足滚装船靠泊作业的时间，从而为水路军交运输部门合理地安排港口码头装卸载作业时间提供科学依据。

码头前沿水位即潮高或潮位。要想计算出对应不同水位的时间即潮时，一般多采取查《潮汐表》方法进行确定，当然也可采取计算方法推算出来。我国海洋管理部门发布的《潮汐表》，刊载有世界上各主港的逐日高、低潮潮时和潮高预报以及我国部分港口的逐时潮高。对于《潮汐表》中不能查到逐时潮高的港口，可以根据主港的潮汐变化情况推算出不同潮高的潮时。因此，弄清楚港口码头水域任意时刻的潮高计算原理和方法，进而推算出相对应的潮时，在水路军交运输现场实际工作中也是十分必要的。

在整个潮汐周期内，潮汐涨、落的速度是变化的，在高、低潮的附近，潮汐涨、落较缓慢，而在高、低潮的中间时刻，即接近半潮时，其涨、落速度最快。但是，为了方便计算不同潮高对应的潮时，通常将潮汐的涨、落运动视为简谐运动，运动曲线近似于余弦曲线(如图2所示)[4]。

图2 任意时潮高计算示意

由图2可以看出，任意时刻水面与低潮面的潮高修正数Δh为

(4)

式中：θ为任意时刻的相位角，由低潮时起算；Hr为相邻高潮潮高与低潮潮高之差，Hr=H高潮-H低潮(H高潮为高潮潮高，H低潮为低潮潮高)。

因为从低潮到高潮相位变化是180°，所以

(5)

式中：T为落潮或涨潮的时间间隔；Δt为任意时刻t与低潮时的时间间隔，Δt=t-t低潮(t低潮为低潮时的时间)。

由此可以得出任意时刻的潮高即水位H为

H=H低潮+Δh=H低潮+Hr×

(6)

同理，任意时刻的潮高即水位H也可表示为

H=H高潮-Δh′=H高潮-Hr×

(7)

式中Δt′为任意时刻与高潮时的时间间隔，Δt′=t-t高潮(t高潮为高潮时的时间)。

在知道了任意时刻的潮高与潮时的关系之后，要想计算出满足滚装船靠泊作业的时间，只需对式(6)、式(7)进行反推即可。

由式(6)可得

(8)

因此，满足滚装船靠泊作业的时间t为

(9)

同理，由式(7)也可得

(10)

满足滚装船靠泊作业的时间t′也可表示为

(11)

在实际工作中，直接利用式(9)、式(11)计算潮时，对于初学者来讲，容易出现错误。因此，为了避免出现计算失误，推算作业时间时可按以下步骤进行：首先计算出潮高修正数Δh，其次计算出相位角θ，再次计算出与低潮(高潮)时的时间间隔Δt(Δt′)，最后计算出相应的潮时t(t′)。

3 应用实例分析

某部队在组织实施海上输送训练时，选用了1艘2万吨级汽车滚装船，主要性能参数：总长140.5 m，型宽24.4 m，型深10.42 m，满载吃水10.07 m，艉跳板摆动位置距船底部距离上限为16.42 m、下限为7.12 m。受装载地域港口码头条件限制，拟选用某集装箱码头作为滚装船靠泊装载作业码头。该码头前沿水深满足船舶吃水要求，码头面高程为7 m。经查阅资料，装载日该港口潮汐02：32为323 cm，10：14为36 cm，14：50为358 cm，22：45为34 cm。为了确保部队海上输送任务的圆满完成，需要确定该港口码头能否满足滚装船靠泊作业需要。

由式(3)可以计算出该滚装船能够进行靠泊滚装作业的水位H，其取值范围为0.65～9.95 m。

由该港口码头的潮汐特点可以看出：1天内其高潮潮高分别为3.23 m、3.58 m，满足滚装船靠泊作业水位要求；低潮潮高分别为0.36 m、0.34 m,小于最低作业水位0.65 m的要求，不能满足该滚装船靠泊装卸作业需要。因此，需要计算潮高为0.65 m时对应的时间，以此来作为滚装船靠泊滚装作业开始时间。

(1)计算潮高修正数Δh。

Δh=0.65-0.36=0.29 m

(2)计算相位角θ。

(3)计算距低潮时的时间间隔Δt。

(4)计算相应的潮时t。

t=t高潮+Δt=10：14+54 min=11：08

同理，也可以计算出潮位从高潮3.58 m降低至0.65 m所对应的时刻为t′。为了方便计算，本文采取近似简化算法，即t′=14：50+(14：50-11：08)=18：32。

通过计算可以看出，该集装箱码头从上午11：08到下午18：32，其水位能够保证该滚装船靠泊作业要求，满足部队装载需要。

4 结 语

通过研究可以看出，滚装船能否靠泊件杂货、集装箱等通用直立式吊装码头，不仅取决于滚装船艉跳板的结构形式，而且还与码头面高程以及码头前沿水位有关。受港口水域潮汐影响，码头前沿水位随时都在发生变化。码头前沿水位大小及其对应时刻，可以利用国家海洋管理部门发布的《潮汐表》查出，也可采用本文研究提出的计算方法进行求解，从而为水路军交运输部门制订港口码头装卸载保障方案提供科学的决策依据，确保部队海上投送任务的顺利实施。

[1] 汪 锋，董志强.汽车滚装码头设计特点[J].水运工程，2011，453(5)：95-98.

[2] 王学锋，陈 舸.滚装码头[M].上海：上海交通大学出版社，2013：98-103.

[3] 张英杰.汽车滚装码头高程研究[J].水运工程，2012，467(6)：125-128.

[4] 陈兆仁，刘宝新.水路军事运输[M].北京：解放军出版社，2005：160-164.

(编辑：闫晓枫)

Loading and Unloading Guarantee of Ro-ro Ship Mooring Alongside Vertical Lifting Wharf

LIU Baoxin1, ZHAO Junguo2, HU Weiping3

(1.Joint Projection Department, Military Transportation University, Tianjin 300161, China；2.Postgraduate Training Brigade, Military Transportation University, Tianjin 300161, China；3.Military Representative office in Hangzhou Railway Bureau， Hangzhou 310000, China)

In order to guarantee sea delivery of ro-ro ship and improve the ability of loading and unloading, the paper establishes a calculation model which can meet the demand of operating water level and time while ro-ro ship mooring alongside vertical lifting wharf. The real case proves that this model can meet the requirement of ro-ro ship’s mooring and operating and meet the demands of loading and unloading in army.

ro-ro ship; vertical wharf; lifting wharf; roll-on-roll-off operation

2016-07-12；

2016-10-08．

刘宝新(1966—)，男，博士，教授，硕士研究生导师．

10.16807/j.cnki.12-1372/e.2016.12.007

U695

A

1674-2192(2016)12- 0026- 04