第11卷第4期中国水运V ol.11
N o.4
2011年4月Chi na W at er Trans port A pri l 2011
收稿日期：2011-02-28作者简介：刘
扬（），男，浙江省舟山市人，舟山市港航管理局航道处副处长，工程师，从事港口建设、航道建
设和管理工作。
超大型无动力船舶防台系泊浮筒试验工程在宁波-舟山港应用的必要性分析 刘
扬
（舟山市港航管理局，浙江舟山316000）
摘
要：近年来宁波-舟山港船舶工业发展迅猛，修造船舶的吨级不断向大型化发展，最大吨级已达到30万吨级以
上。舟山海域又常受热带气旋影响，大、中型无动力船舶防台避风一直是舟山水上安全的一大难题。近几年来，更是几次发生了在台风来临，因无动力船舶走锚，而造成船舶事故和险情。在舟山港域内抛设与修造船企业相应等级的无动力船舶防台系泊浮筒，成为解决大吨位无动力船舶防台系泊难题的最佳方案。关键词：超大型；防台；浮筒；应用；必要性中图分类号：U 692文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2011）04-0001-02
一、引言
宁波-舟山港位于我国东部沿海的中部、杭州湾外缘，背靠上海、杭州、宁波等大中城市，处于我国南北航线与长江口黄金水道交汇带，是华东地区的主要港口集结区域与重要中转港口区域。
作为我国修造船业最发达地区之一，最近几年，舟山地区大、中型修造船基地、石油钻井平台基地纷纷在舟山落户，已建、在建和拟建的修造船基地达数十家，且分布面广，修造船船舶2万吨级至30万吨级。同时随着2009年舟山跨海大桥的开通，舟山岛已成为一个人工半岛，港口经济呈现跨越式发展。
二、必要性
在修造船期间，船舶部分时段可能出现无主机动力情况，即自身没有驱动能力的船舶，其一为新造船舶、主机尚未安装完成，包括新建船舶舾装后下水但主机动力仍不能使用的的船舶、长期锚泊在固定水域的浮船坞等，其二是修理期主机出现故障失去动力、或者是主机解除的船舶。 众所周知，舟山海域是我国东部海区极易受大风影响的海区，根据近50年资料统计，对舟山地区有影响的热带气旋年均3.9个，最多年份达到9个，主要发生于7~9月，其中影响较严重的热带气旋（最大风力≥10级）累计21次，最大风力12级以上。同时根据资料统计，影响舟山海域的寒潮约为2.1次/a ，并以12月和1月居多。根据分析，风力≥8级多出现于台风、寒潮等恶劣气候影响期，风力≥9级多出现于台风影响期。在每年台风期间，无动力船舶的锚泊安全和避风问题都面临十分严峻的形势，不仅涉及到人民生命和企业财产安全，而且是一个十分重大的公共安全问题，因此大、中型无动力船舶防台避风问题一直受到高度关注。
由于无动力船无法动车进行抗风、顶浪，在台风等极端工况下无法采取相应的补救措施，因此如仅利用船舶自身进
行抛锚抗台，一旦发生走锚，将会对无动力船舶自身和周边的公共水域安全产生重大的影响和破坏，并会造成严重的安全事故，2005年“扬帆”船厂3艘无动力集装箱船走锚就是非常典型的实例。为此，为尽量减少对公共水域的安全影响，目前对无动力船舶抗风避台的管制要求是强制性要求系泊在码头上
进行避风，但事实上，根据码头相关设计规范，码头是不具备防风抗台系泊能力的，因此不能作为抗台设施，目前所采用的这种抗台方式也是一种无奈之举，虽然一定程度上减缓了对公共水域的安全影响，但也是不安全的。
冷焊钳同时，随着近年来造船企业数量的急剧增加，以及修造船企业能力的快速发展，台风期间此类无动力船舶的避风需求量大大增加，以2008年第13号强台风“森拉克”影响期为例，舟山港域内无动力船舶总量达到176艘（部分为中、小船舶），急需解决这些无动力船舶避风安全问题。
大中型无动力船舶防台避风问题一直受到各级政府和相关主管部门的高度关注，在此背景下，结合舟山港域的条件，如何有效解决好大、中型无动力船舶的避风安全问题逐步提到议事日程上来，其中建设大型无动力船舶防台锚泊工程是一个较为适合的方案。
国内外对于船舶，尤其是锚泊船舶的安全问题日益重视，与此相关领域的研究也在不断深入，在锚地规划、锚泊技术、走锚预测、船舶碰撞、船舶稳性等方面也曾取得了大量成果，部分成果已应用于实际生产。
但针对本项目而言，仍无法全部予以解决，仍有诸多因素需要进一步或有针对性的开展工作：
（1）船舶处极端工况、漂浮/系泊状态下的受力研究针对锚泊船舶的受力情况分析，国内外开展了大量研究，但主要涉及影响锚泊船舶运动状态的相关外部因素，如风、水流、锚泊方式、船锚类型以及船体运动情况和锚链受力分 1979-
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析等内容，根据目前掌握的资料情况，这部分研究多数集中在常规工况下锚泊船舶的受力分析或者是船舶在航行状态下的受力分析，或者是无动力船在舾装码头的避风研究，主要针对船体结构设计或是主机动力配置等要素进行研究，单纯针对无动力船舶在极端工况下（如台风期间大风、大浪、大流速出现），特别是针对船舶处于漂浮状态/系泊状态下的运动及其受力系统的研究极少。
（2）船舶锚泊安全评价研究眼镜清洗剂
针对船舶锚泊安全评价研究，国内外亦曾开展相应工作，但针对舟山海区，特别是该海区大中型无动力船舶的锚泊安全评价研究，目前尚无相应的成熟理论或研究成果。
如日本井山欣三提出了针对锚泊安全评价的走锚船漂流运动模型，但该工作侧重于走锚的判断和漂流方向的研究，且其船舶运动数学模型精度有待改进，对于大型无动力船舶系泊状态下的船舶受力研究
没有开展。
对于锚泊船舶的受力研究，国内通常采用平面船舶操纵运动方程，单纯研究锚泊船偏荡运动。如武汉理工大学刘伟在锚泊船平面运动方程基础上，初步分析了走锚船舶运动轨迹，并没有给出完整的数学模型。
而针对无动力船的锚泊安全问题，这方面国内外的研究均尚存欠缺。其一是建立锚泊船舶受力分析模型，通过计算机模拟对锚泊安全进行评估。如井上欣三在提高暴风雨天锚泊安全性的研究中认为锚泊船走锚的概率密度函数具有正态分布，并将走锚概率作为评价指标，考虑风和浪外力作用，对单船锚泊运动进行模拟从而作出安全评价，这种方法需要视具体情况在水池中实验得到一些数据才能根据正态分布求出概率，并且仅考虑风和浪作用，实用性较差。
其二是研究船舶走锚的极端工况，如国内廖河树研究了导致船舶走锚的极限风速，但只考虑外动力因素之一，即大风的作用下的走锚，对于其他作用条件，如水流、波浪等外力因素均没有研究。因此，这种方法目前还不是很成熟，在实际工况中，船舶是受多因素作业，且各种因素复杂、多变，故对生产实践来而言，该套系统理论过于简单，代表性有限，尚不具备实际操作的意义。
四、浮筒方案简介
水源热泵系统1．使用功能和设计标准
（1）使用功能
锚泊系统需提供足够的锚泊强度以保证系泊船舶的安全。锚泊系统的使用功能要求为：首先，设定使用要求使船舶锚链不发生破断；其次，考虑发生最极端工况，即使船用锚链破断，水下锚链仍不发生明显变形（水下锚链受力小于其拉力荷载），锚碇系统不发生破坏，该锚泊系统仍可使用。
（2）设计标准
1）锚泊系统设计标准
本工程没有现行规范可供遵循，现根据锚泊系统的使用功能需求提出相应设计标准。本工程锚泊系统的设计标准的确定主要是设计荷载和校核荷载的确定。锚锭系统以设计荷载为输入荷载，并考虑适当安全余量进行设计，并用校核荷载核算其安全性。
①锚泊系统的设计荷载设定为船用锚链的拉力载荷，并综合考虑风、浪、流荷载和船舶系缆力的分项系数，结合安全、经济的设计原则，考虑适当安全余量进行水下锚链和锚碇系统的设计，计算的水下锚链最大受力小于水下锚链的拉力载荷。
②考虑最极端工况，当船舶锚链受力超过其破断载荷时，船舶锚链发生破断，因此锚泊系统的校核荷载设定为船用锚链破断载荷，以此计算的水下锚链最大受力小于水下锚链的拉力载荷。
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2）使用年限：本工程的锚链粗重，水域水深较大，换链难度很大，同时兼顾现有锚链的生产能力和经济适用性，设计本锚泊系统的理论使用年限为10年。实际使用年限可根据锚链具体腐蚀和磨损程度调整。
2．系、脱缆结构和工艺
系、脱缆设备为改装末端卸扣方案。系缆工艺为以缆绳为主的系、脱缆工艺，采用“B”型扣进行系缆。
3．浮筒、锚链设计
浮筒采用上、下不对称喇叭口结构形式，直径视锚泊等级而定。筒体采用钢板焊接结构，由隔舱、防护栏、系船柱、搁架等组成。
根据水下锚链拉力设计值进行锚链选型，并同时考虑锚链10年的磨损和腐蚀，采用材料型号为RQ4的锚链。锚链主要由头部末端卸扣、末端卸扣、转环、普通链环和末端链环组成。
4．锚碇结构
经过对铁锚、预制砼沉块、锚碇桩等方案的综合比选，本工程的锚碇结构采用上窄下宽底空的台体结构砼沉块方案。
5．系泊作业要求
需系泊的船舶应在风速低于5级风上限时及时完成系泊作业，采用高强度迪缆绳进行系泊。led电子显示屏制作
五、总论
为此，在舟山海域内建设超大型（10-30万吨级）无动力防台系泊浮筒，不仅在锚泊安全范围内是十分必要的，而且在我国首次进行超大型无动力船舶防台系泊浮筒的研究试验也是十分迫切的。该项目成功后，通过本项目对该系统的研究，实现大、中型无动力船舶的安全系泊进行避台，是一个既安全又经济的解决方案。特别是解决好项目的几个关键问题，把无动力船舶锚泊时的风险减少到最低程度，以营造舟山港域无动力船舶安全的锚泊环境，将会产生良好的经济效益和巨大的社会效益。
因此，开展本项目相关工作，对解决舟山港域内的大、中型无动力船舶的避台问题具有十分重大的现实意义。
参考文献
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工[J].水运工程，2000，06.
[2]李玉龙，于定勇，李翠琳，常梅.防风单点系泊系统系泊
力试验研究[]海岸工程，，
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