某深海采矿船码头防抗台风研究

雷杼致

摘    要：为了防止台风对停靠在码头的深海采矿船的损害，本文对靠泊的某深海采矿船作了稳性分析和压载水配载，并对深海采矿船防台系缆进行了计算评估。计算结果表明，按计算配载压载水及系泊缆可使深海采矿船抗击12级台风。实践中该深海采矿船抵御了“玛莉亚”台风的影响，证明了本方案的可行性。

关键词：深海采矿船;码头系泊;抗台风

中图分类号：U673.2                              文献标识码：A

Abstract： In order to prevent the damage of typhoon to the sub-sea mining ship docked at wharf， this paper makes the stability analysis and ballast water stowage for it and calculates and evaluates the anti-typhoon mooring of it. The calculation results show that the calculated ballast water and mooring cable can make the sub-sea mining ships resist the typhoon of grade 12. In practice， the sub-sea mining ship withstood the influence of typhoon “MARIA”， which also proved the feasibility of this scheme.

Key words： Sub-sea mining vessel; Mooring in wharf; Anti-typhoon

1    前言

台风对航行及停泊的船舶危害巨大。而对于船厂来说，最为安全有效的船舶防台方法就是把船舶在船坞里面落墩，但是这样局限性很大。船坞是船厂最为宝贵的资源之一，是优先用来生产船舶的，即便是刚好有闲置的船坞也只能是安排部分船舶进坞防抗台;另外的办法就是用拖轮将船舶拉到锚地抛锚防台，这样一方面未必有合适的锚地和足够的时间，另一方面因为船舶还没完全完工不能动车，一旦发生走锚和锚链断裂事故船舶就随风漂流，可能会撞击岩石或其他船舶;而码头缆绳系泊可以通过码头缆绳的选型和合理布置，来抵抗住来自侧面正面等方向的环境载荷，因此把船舶停靠系泊在码头防台成为退而求其次的较好选择。

2   抗击台风预案介绍

2018年7月11日，台风“玛莉亚”的中心在福建连江黄岐半岛登陆。当时某深海采矿船停靠在福建省马尾造船新址粗芦岛，其四周环山，台风到达时风速有所减弱。本文按抗击台风预案，对某深海采矿船按12级台风（取35 m/s）进行计算。

3    稳性计算

3.1  稳性计算目的

为了抵抗台风防止船舶随风漂流，我们需要在船上系上足够的缆绳系泊。虽然将船舶用缆绳系在码头边上，只要缆绳不断裂船舶不可能往码头外侧倾覆，但是往码头内侧倾覆的可能性还是有的，故在台风面前不得不提前进行防范，而且要适当保留稳性余量，即使船舶不幸缆绳断裂随风漂流，也不至于由于船舶稳性不足而倾覆。

3.2 稳性校核

3.2.1  船舶重量重心计算

因本船还没有完全完工，也尚未进行倾斜试验，所以没有船的准确实际重量重心数据，只能通过统计计算得出重量重心数据，这不可避免的会有误差。为了安全起见，我们在稳性计算时适当保留初稳性余量。按统计计算得出的空船重量重心如下：

3.2.2 压载水配载

（1）浮态调整

通过船舶重量查静水力表，当船舶纵倾为0时，浮心纵向坐标为110.7 m，对照重心纵向坐标LCG= 112.15 m，应向尾部配载压载水使船舶首尾吃水保持水平;根据重心横向坐标值，应向右舷配载压载水，使船舶左右吃水保持水平。

（2）初稳性高度调整

船舶在一定排水量下产生小横倾时，横稳性高GM越大复原力矩MR也越大，也就是抵抗倾斜力矩的能力越强。因此，横稳性高GM是衡量船舶初稳性的主要指标[1]。

通过查静水力表，采矿船未加载压载时的初稳心高GM0为16.45 m，对照最小GM曲线中要求的初稳性高16.1 m，可知GM0已是比较接近极限值。同时考虑统计计算误差的情况，有必要采取一些保障措施防止船舶倾覆风险，故在底压载舱注入压载水以降低船舶重心。

（3）配载计算结果

依据上述配载原则，具体配载情况如图1所示。

从计算结果可知，配载后的吃水数据符合要求，新吃水下的最小GM曲线中要求的初稳性高为11.3m，初稳性裕量为15.15～11.3=3.85 m，比配载前显著增大。因此，该配载满足要求。

3.2.3 稳性计算结果

4    防台带缆系泊方案

在台风来临时，船舶缆绳会因风和水流以及波浪的的共同作用而受力。如果船舶缆绳的强度不足，可能会造成缆绳断裂的危险，因此我们要对缆绳进行受力分析以验证防台带缆系泊方案可行性。

目前已经有一些成熟的系泊分析软件，可以应用于系泊力的计算。但对于大多数船厂来说，出于成本考虑可能不具备购买安装这些软件的条件，因此我们选择通过规范公式来进行缆绳受力的计算校核。

4.1   码头护舷布置

深海采矿船系泊在2#舾装码头区域，码头外侧及内侧均布置有双柱系船柱;在码头外侧均匀布置有超级拱型500H×2 000L水平橡胶护舷及超级拱型600 H×2 500L+3 000L竖向橡胶护舷;船舶靠码头一侧布置有8个橡胶防碰球。这些布置将对深海采矿船起到防风缓冲作用，也对外板结构和油漆起到防护作用。

4.2   缆绳受力计算

5    结束语

深海采矿船防抗台方案通过往底部舱压载降低重心及稳性校核，防止船舶向码头内侧倾覆;防碰撞方面在码头原有的水平和竖向橡胶护舷的基础上，另外均匀布置8个橡胶防碰球;并根据风载荷、水流力、波浪力的计算得出码头系泊布置。上述配载和防碰撞布置和系泊布置使深海采矿船在实际抵御“玛莉亚”台风中出色的完成了防台任务，表明了本次计算的可行性，也为船舶修造企业的防抗台工作提供了参考。

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，2003.

[2] JTS 144-1-2010，港口工程荷载規范[S].

[3] 孟祥玮，高学平，张文忠，姜云鹏. 波浪作用下船舶系缆力的计算方      法[J].天津大学学报， 2010.

[4] CBT 3911-1999，海船系泊设备配置设计通则[S].