中修船舶無動力系水鼓防臺風方案

鄭振寧

(湛江海濱船廠，廣東 湛江 524000)

我國南部沿海地區，每年6月至10月是臺風多發季節，船舶駐廠修理期間，長時間處于無動力狀態，而船廠由于駐廠的船舶多、防臺風設備設施有限等因素，若用拖船拖至無臺風區域會增加大額修船成本，因此，只能采取系水鼓防臺風。某原船系水鼓防臺風系泊系統以原船設計錨鏈為主、鋼纜為輔，系水鼓防臺風經歷了38 m/s風速的臺風，在該風速下，原設計錨鏈及停泊掣鏈器處甲板結構均出現了變形。

此次該船中修，船上裝備已基本拆卸完并完全喪失動力，為安全考慮，需要尋求強度更好、且能與船原有系泊系統匹配的系泊錨鏈，并計算出船舶在各施工階段不同吃水狀態下，錨鏈能承受的最大風速及船自身能承受的極限風速，并以此為基礎調整船舶壓載狀態，達到防臺風目的。

1 系泊錨鏈及停泊掣鏈器選型

某船原錨鏈的規格型號為AM3-48，試驗拉力負荷為1 270 kN，試驗破斷負荷為1 810 kN。根據調查，目前市面上強度較好、且能與該船原有錨鏈匹配的錨鏈型號為AR5-48，試驗拉力負荷為2 323 kN，試驗破斷負荷為2 961 kN，該錨鏈各鏈環和附件的尺寸均與該船原錨鏈一致，匹配良好。

停泊掣鏈器采用AR5材質，裝配后在工作狀態下，以2 323 kN拉力負荷進行試驗，保持5 min；去除負荷后，檢查無永久變形、裂紋及其他缺陷后方可允許上船安裝，布置于原船停泊掣鏈器位置。

2 停泊掣鏈器眼板處結構加強

圖1 改造后的艏部主甲板加強結構示意圖

3 錨鏈能承受的最大風速

關于系泊力的計算公式，有不同的經驗計算表達式，側重點各不同，考慮因素也不同。GJB 1119A-2006《防風系船水鼓》[1]系泊力計算方法是在奎因“海港工程設計和施工”的基礎上通過大量試驗研究得出的，它考慮了風力作用下的偏蕩、水流的摩擦阻力和形體阻力。其表達形式比較符合系水鼓防臺的受力特點，但未考慮波浪及錨鏈自身重力產生的拉力、錨鏈與出鏈導纜孔之間的夾角。因此，計算錨鏈能承受的最大風速時，需多考慮波浪力及錨鏈自身重力產生的拉力。波浪力計算參照JTJ213-98《海港水文規范》[2]，按波浪正向作用時最大波浪力進行計算；錨鏈自身重力產生的拉力，按懸鏈線理論載荷沿索長均勻分布的情況計算；錨鏈與船出鏈導纜孔之間的水平夾角，按鏈長與出鏈導纜孔至水面垂向間距的三角函數計算。計算輸入考慮到在各施工階段因設備回裝導致船舶排水量的變化，以不同排水量為基準計算，得出錨鏈能承受的最大風速及有關參數，如表1所示。

表1 錨鏈能承受的最大風速及有關參數

4 船舶本身能承受的極限風速

考慮到臺風陣風風向的變化，當風向與船長方向垂直時，船受到的傾覆力矩最大，此時最容易發生橫向傾覆，而對于橫向傾覆危險狀態只能依靠船舶自身的抗風能力進行抵御，此時需要校核船舶自身的抗風能力,校核方法按照GJB 4000-2000《艦船通用規范 0組 艦船總體與管理》[3]執行。

4.1 靜穩性力臂曲線計算

由于防臺風期間生活用水主要使用4#淡水艙淡水,艏艉吃水調整主要使用1#壓載水艙且可能裝不滿，臨時油柜僅裝1 t燃油，所以自由液面的計算選取1#壓載水艙、4#淡水艙，裝載量取各艙總載量的一半。為簡化計算，采用簡化的作圖法計算，即在各液體艙形心附近，取一等效橫剖面，其面積乘以艙長與實際艙容相近，且橫傾后橫剖面形心的移動距離與液體重心的移動距離也相近，利用簡單幾何圖形形心的方法，求取各等效橫剖面半截液面下的形心和橫傾30°時液面下的形心，則可求取各艙半截液面橫傾30°時產生的橫傾總力矩及靜穩性力臂修正值，橫傾角從0°至30°的靜穩性曲線的修正值取其為與靜穩性力臂修正值呈線性變化，30°以后均取為靜穩性力臂修正值。靜穩性力臂修正值及相關參數如表2所示。

表2 靜穩性力臂修正值及相關參數

4.2 極限風速

由于船舶系水鼓防臺風時，避風地主要在近岸地區，橫搖角計算時按照三級穩性核算，減搖鰭因修理已被拆卸，無因次橫搖阻尼系數查取時，僅計及舭龍骨面積，最小傾覆力臂按作圖法求取，采用CAD繪制靜穩性曲線圖、CAD “面域功能”計算圖形面積。船能承受的極限風速如表3所示。

表3 船能承受的極限風速

4.3 結果分析

綜上所述，在不同排水量的狀態下，船本身能承受的極限風速均低于錨鏈能承受的極限風速，加強結構及所選的系泊錨鏈、停泊掣鏈器均可滿足要求，防臺風時應以船本身能承受的極限風速為基準，進行壓載。

5 防臺風措施

1)艏部結構加強完，副錨拆卸下船，副錨鏈前端6節換成AR5-48系泊鏈，主錨鏈備用，原船停泊掣鏈器更換為AR5材質停泊掣鏈器。

2)根據臺風級別壓載到不低于表3中的排水量值，具體的壓載方案可根據相關階段工程進度制定，除1#壓載水艙外其它所有壓載的液艙應裝滿，不能存在自由液面，壓載時注意船舶浮態調整，橫傾角應小于0.5°、艏艉吃水差小于100 mm。

3)選擇合適的防風系船水鼓，所提供的系泊力應能滿足本船防風要求。

4)船舶應水密完整，水密門、艙口蓋、臨時開口、通?？诘葢匮b完，或用鋼板焊接封堵；可移動的物品應搬上岸或固定好，所有腳手架拆除下船，甲板疏排水管路能正常使用。

5)船上防臺風所需設備應完好。配電系統、錨機、錨燈及主要部位臨時照明能正常使用；至少有1臺柴油發電機組能正常使用，確保錨機、錨燈和照明等用電需求；若無法保證，由工廠配備1臺450 kW移動式柴油發電機組及相關設備，為防臺提供電源；配備手電筒20只、對講機10臺；保證2臺甚高頻電臺、1臺導航設備、1臺氣象儀能正常使用；臨時生活設施(如廁所、日用淡水系統)能正常使用；欄桿和繩索等完整、安全可靠；系泊器材、堵漏器材、滅火器材、救生衣、救生圈等配備齊全；備齊應急排水設備。

6)將450 kW移動式柴油發電機組固定牢靠，加足油水，并與船上臨時電網連接好。

7)采用錨鏈(AR5-48)和防風鋼索同時系水鼓，錨鏈和防風鋼索放出長度50～100 m，張緊度應一致。船端錨鏈用掣鏈器抓緊，船端防風鋼索系于主甲板首部左側帶纜樁。

6 結束語

船舶防臺事關重大，絲毫不能怠慢。應時刻掌握臺風的位置變化和風速大小等情況；應根據船型特點認真分析與計算，全面詳細地考慮防臺風的工藝措施及其可執行性，及時充分做好準備，并結合現有的防臺設備設施條件選擇合適、經濟的防臺風方法。