半潜船运输工程船舶的海运绑扎分析

张明+杜振东

摘 要： 使用半潜船干拖运输既能降低海上风险又能减少运输成本，同时还能缩短运输的时间避免影响工期。本文根据海运环境参数及海运加速度值，针对“振华15号”孟加拉国工程船运输项目，对其中的1条打桩船做海运绑扎分析并根据分析得出结果设计合理的绑扎方案，确保货物的运输安全。

关键词：半潜船，工程船舶，海运工况，海运绑扎分析

中图分类号：U674.31 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）3-0035-04

为了积极响应国家“走出去”的战略发展，中交集团一航五公司负责在“一带一路”沿线国家之一的孟加拉国帕亚拉港建造板梁式散货码头作为东北电力火电厂总包项目的配套设施。码头建设自然少不了各種工程船舶（包含驳船、起重船、打桩船、起锚艇和拖轮）。这些工程船舶中除了起锚艇和拖轮都没有自航能力，远洋湿拖的成本高、风险大且拖带时间长。所以采用半潜船干拖运输不仅能够降低运输成本和运输风险同时还能大大缩短运输的周期。

ZPMC拥有四至六万吨级特种整机远洋运输船26艘，其中半潜船7艘。该项目由“振华15号”负责装载一航五公司的2条驳船、1条起重船、1条打桩船、1条起锚艇以及1条拖轮。海运绑扎是工程船驳运输的一个重要组成部分，所以对海运绑扎方案进行详细的分析是确保货物安全的一个必不可少的过程。

1 半潜船和工程船舶信息

1.1半潜船信息

1.2工程船信息

2 海运工况

2.1航线

由“Global Wave Statistics”查得“振华15号”途径28、41、40、62、60、51海区，见图2。

2.2环境参数

2.3海运加速度

经查询和计算，选取航线上最大有义波高4.5m作为设计基础。采用挪威DNV公司的Sesam软件中Wadam模块，使用Jonswap谱作运动响应分析，计算结果如下表。

上述加速度为所有计算浪向及航速下的最大值。三个方向的最大值不同时出现。

3 海运绑扎分析

3.1风载荷

选取航线中最大风速40.41m/s作为风力计算基础，依据《DNV-OS-H101 Section 3-B400》中对平均风速和作用高度的相关规定，对基础桩和过渡段所受风载荷进行计算。结果如下：

3.2最大设计载荷计算

3.3海绑工装件

3.3.1海绑布置图

3.3.2海绑件设计强度

3.3.3TB-L2000-H1350有限元计算

有限元模型：

许用应力：

（1）材料：主钢结构材料 Q345

（2）许用强度。根据ABS “RULES FOR BUILDING AND CLASSING MOBILE OFFSHORE DRILLING UNITS2008” 规范，等效应力的安全系数取值如下：

安全系数 n=1.1

结果：

结论：计算结果表明等效应力值在规定的许用范围内。结构满足强度和安全的要求。

3.3.4 BP-L1500-350有限元计算

有限元模型：

许用应力：

（1）材料：主钢结构材料 Q345

（2）许用强度。根据ABS “RULES FOR BUILDING AND CLASSING MOBILE OFFSHORE DRILLING UNITS2008” 规范，等效应力的安全系数取值如下：

安全系数 n=1.1

结果：

模型的综合等效应力分布：

结论：计算结果表明等效应力值在规定的许用范围内。结构满足强度和安全的要求。

3.4海绑计算

作用在货物周边的绑扎件上的力基于以下假设计算得到：

（1）绑扎件在货物重心周围对称布置；

（2）已知各绑扎件的承载能力；

（3）已知各绑扎件反作用力的方向。

3.5焊缝强度计算

作用到绑扎件上的海绑力为P， 作用点到甲板的距离为h，将产生以下弯矩：焊缝上的弯矩为M = P * h ，2条长度为L焊高为a的焊缝，剖面模数可由以下公式计算得到：

此弯曲应力由法向应力与切向应力组成（见下图）：

4 应用及结论

“振华15”半潜运输“打桩19号”打桩船，按照上述绑扎方式完成海运绑扎，分别见图7和图8。

工程项目上使用涉及的工程船舶种类繁多且数量也多，采用半潜船的干拖运输方式可以大大缩短运输周期、降低运输风险，同时还可以降低运输成本。为了确保半潜船运输时候的货物安全，海运绑扎就必须严格保证其安全性和可靠性。而海绑时须考虑航线，季节，加速度，风浪等等因素，海绑设计难度大。本文结合实际运输项目对海运绑扎进行分析，为工程船舶运输的海绑提供了设计依据；详细计算了海运中需考虑的各种因素，计算了海绑工装件强度；经过实际海运工况的考验，验证其能够满足海运要求。

参考文献：

[1] 盛振邦，刘应中.船舶原理[M].上海交通大学出版社，2009.

[2] 王彪，王扬.基于波浪谱分析得重大件货物在船受力计算[J].大连海事大学，2007.

[2] NOBLE DENTON，General Guidelines for Marine Transportation，Noble Denton International Ltd，2009.

[3] Global Wave Statistics Online（BMT）， www.globalwavestatisticsonline.com，2010.endprint