絞吸式挖泥船的拖航計算

摘要：本文通過實例計算，介紹了絞吸式挖泥船在拖航中的阻力、穩性計算方法。通過對拖航阻力的估算從而選擇合適的拖輪，不僅適用于絞吸式挖泥船，也為其他工程船拖航計算提供了參考。

關鍵詞：絞吸式挖泥船；拖航；阻力

Calculations for Towing Cutter Suction Dredger

LONG Junjun，ZENG Cuimei

( CCS Industrial Corp.(CCSI) Guangzhou Branch，Guangzhou 510235 )

Abstract: This paper introduces the resistance and stability calculations of cutter suction dredger in the towing condition by an example in order to select appropriate tug for cutter suction dredger， which also provides a reference for calculations for towing other engineering vessels.

Key words: Cutter Suction Dredger;Towing;Resistance

1概述

隨著全國各港口的擴建、航道的維護，挖泥船舶的調遣更加頻繁。這些挖泥船舶大部分屬于非自航式船舶，需要拖輪協助拖航。因此，在選擇拖輪功率大小前，必須首先估算挖泥船舶的拖航阻力，然后按中國船級社的有關拖航“規則”進行選擇，并對拖航過程中的穩性及相關注意事項進行計算和說明以保證拖航作業安全。

2 計算實例

現介紹“敏龍”輪的拖航計算，拖輪選用“廣浚一”號。船舶主尺度如下：

“敏龍”“廣浚一”號

總長 99.95 m功率4 400 kW

型寬 15.40 m系柱拖力65 t

型深 4.00 m

設計吃水 2.68 m

滿載排水量 2 334.1 t

方形系數 0.822 4

環境載荷與航速

風速： 40 kn （20.58 m/s）； 流速： 2 kn （1.03 m/s）； 航速: 6 kn （3.08 m/s）。

2.1阻力估算

依據中國船級社頒發的《海上拖航指南》（1997）中附錄2的方法進行拖航阻力估算。

總阻力公式: RT = 1.15[ (Rf + RB) + (Rft + RBt)]kN

式中：Rf -----------被拖船的磨擦阻力，kN；

RB -----------被拖船的剩余阻力，kN；

Rft -----------拖船的磨擦阻力，kN；

RBt ----------拖船的剩余阻力，kN.

Rf =1.67×A1V1.83 ×10 -3 kN

RB =0.147δ×A2V1.74+0.15v kN

式中：A1----被拖船（物）的水下濕表面積：㎡

V-----拖航速度:m/s

δ-----方型系數

A2----被拖船（物）浸水部分的中橫剖面積：㎡

其中：A1如無詳細資料，按下方法求:

正常船舶：A1=L(1.7d+δB)㎡

駁船/首尾有線形變化的箱型船：A1 = 0.92 × L ( B + 1.81×d )㎡

無線形變化的箱型船及其他水上建筑：A1 = L ( B + 2 × d ) ㎡

L----被拖船（物）長度： m

B----被拖船（物）寬度： m

d----被拖船（物）吃水：m

表1 磨擦阻力和剩余阻力計算結果

船 名 A1(m2)V (m/s)δ A2(m2)Rf / Rft (kN) RB / RBt (kN) RT(kN)

廣浚一號 915.02 3.080.65256.92 12.0 65.3 146.7

敏龍1 365.543.08 0.822 435.42 17.9 51.3

空氣阻力： Ra = 0.5ρV2CS Ax10 -3 kN

式中：ρ---空氣密度，kg/m3，按1.22 kg/m3計算；

V ---風速，m/s；

A ---受風面積，㎡按頂風計算；

Cs ---受風面積A的形狀系數，查《海上拖航指南》（1997）文件第3章3.2.1（2）選取。

表2 空氣阻力計算結果

船 名 ρ(kg/m3) V (m/s) A(m2) Cs Ra (kN)

廣浚一號1.2220.58 469.71.0 121.6

敏龍 1.2220.58 543.61.0 140.7

∑R = 0.7(Rf + RB) + Ra = 0.7x(174.12 + 151.09)+140.7+106.5=364.9 kN

結論：總阻力為：364.9 kN，其中“敏龍”輪阻力為：194.8 kN?？傋枇?lt;0.75×系柱拖力（364.9 kN <477.8 kN）。選用拖輪可以滿足使用要求。

2.2穩性和相關注意事項

“敏龍”輪由于其用途和布置特點，最小船首高度不滿足拖航作業航區的最小船首高度要求(一般工程船很難滿足相應航區對最小船首高度的要求)，因此船舶調遣時，船上無人，并做封艙處理。原船裝載手冊中調遣工況有船員，需根據船舶實際裝載情況重新進行穩性校核，穩性衡準需滿足《海上拖航法定檢驗技術規則》關于完整穩性的要求。

被拖船由于沒有首樓、首舷弧，船首高度較低，拖航中甲板容易上浪，對甲板上的小艙口蓋和人孔蓋應關閉并做適當加強，以減少由于上浪拍擊作用引起艙口蓋和人孔蓋變形、損壞，使海水進入艙內。

被拖船船體結構強度和拖曳設備等還需滿足《海上拖航法定檢驗技術規則》的相應要求。

3 結束語

本文通過實例計算，介紹了拖航阻力計算方法，并對拖航中需要注意的事項進行說明，為拖航作業合理選取拖輪，拖航前準備工作等提供了重要參考。本文介紹的拖航計算不僅適用于絞吸式挖泥船也適用于類似工程船。

參考文獻

[1] 船舶檢驗局. 海上拖航法定檢驗技術規則[S].北京:人民交通出版社，

1999

[2] CCS.海上拖航指南[M].北京:人民交通出版社，1997