半潛船運輸工程船舶的海運綁扎分析

張明+杜振東

摘 要： 使用半潛船干拖運輸既能降低海上風險又能減少運輸成本，同時還能縮短運輸的時間避免影響工期。本文根據海運環境參數及海運加速度值，針對“振華15號”孟加拉國工程船運輸項目，對其中的1條打樁船做海運綁扎分析并根據分析得出結果設計合理的綁扎方案，確保貨物的運輸安全。

關鍵詞：半潛船，工程船舶，海運工況，海運綁扎分析

中圖分類號：U674.31 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2018）3-0035-04

為了積極響應國家“走出去”的戰略發展，中交集團一航五公司負責在“一帶一路”沿線國家之一的孟加拉國帕亞拉港建造板梁式散貨碼頭作為東北電力火電廠總包項目的配套設施。碼頭建設自然少不了各種工程船舶（包含駁船、起重船、打樁船、起錨艇和拖輪）。這些工程船舶中除了起錨艇和拖輪都沒有自航能力，遠洋濕拖的成本高、風險大且拖帶時間長。所以采用半潛船干拖運輸不僅能夠降低運輸成本和運輸風險同時還能大大縮短運輸的周期。

ZPMC擁有四至六萬噸級特種整機遠洋運輸船26艘，其中半潛船7艘。該項目由“振華15號”負責裝載一航五公司的2條駁船、1條起重船、1條打樁船、1條起錨艇以及1條拖輪。海運綁扎是工程船駁運輸的一個重要組成部分，所以對海運綁扎方案進行詳細的分析是確保貨物安全的一個必不可少的過程。

1 半潛船和工程船舶信息

1.1半潛船信息

1.2工程船信息

2 海運工況

2.1航線

由“Global Wave Statistics”查得“振華15號”途徑28、41、40、62、60、51海區，見圖2。

2.2環境參數

2.3海運加速度

經查詢和計算，選取航線上最大有義波高4.5m作為設計基礎。采用挪威DNV公司的Sesam軟件中Wadam模塊，使用Jonswap譜作運動響應分析，計算結果如下表。

上述加速度為所有計算浪向及航速下的最大值。三個方向的最大值不同時出現。

3 海運綁扎分析

3.1風載荷

選取航線中最大風速40.41m/s作為風力計算基礎，依據《DNV-OS-H101 Section 3-B400》中對平均風速和作用高度的相關規定，對基礎樁和過渡段所受風載荷進行計算。結果如下：

3.2最大設計載荷計算

3.3海綁工裝件

3.3.1海綁布置圖

3.3.2海綁件設計強度

3.3.3TB-L2000-H1350有限元計算

有限元模型：

許用應力：

（1）材料：主鋼結構材料 Q345

（2）許用強度。根據ABS “RULES FOR BUILDING AND CLASSING MOBILE OFFSHORE DRILLING UNITS2008” 規范，等效應力的安全系數取值如下：

安全系數 n=1.1

結果：

結論：計算結果表明等效應力值在規定的許用范圍內。結構滿足強度和安全的要求。

3.3.4 BP-L1500-350有限元計算

有限元模型：

許用應力：

（1）材料：主鋼結構材料 Q345

（2）許用強度。根據ABS “RULES FOR BUILDING AND CLASSING MOBILE OFFSHORE DRILLING UNITS2008” 規范，等效應力的安全系數取值如下：

安全系數 n=1.1

結果：

模型的綜合等效應力分布：

結論：計算結果表明等效應力值在規定的許用范圍內。結構滿足強度和安全的要求。

3.4海綁計算

作用在貨物周邊的綁扎件上的力基于以下假設計算得到：

（1）綁扎件在貨物重心周圍對稱布置；

（2）已知各綁扎件的承載能力；

（3）已知各綁扎件反作用力的方向。

3.5焊縫強度計算

作用到綁扎件上的海綁力為P， 作用點到甲板的距離為h，將產生以下彎矩：焊縫上的彎矩為M = P * h ，2條長度為L焊高為a的焊縫，剖面模數可由以下公式計算得到：

此彎曲應力由法向應力與切向應力組成（見下圖）：

4 應用及結論

“振華15”半潛運輸“打樁19號”打樁船，按照上述綁扎方式完成海運綁扎，分別見圖7和圖8。

工程項目上使用涉及的工程船舶種類繁多且數量也多，采用半潛船的干拖運輸方式可以大大縮短運輸周期、降低運輸風險，同時還可以降低運輸成本。為了確保半潛船運輸時候的貨物安全，海運綁扎就必須嚴格保證其安全性和可靠性。而海綁時須考慮航線，季節，加速度，風浪等等因素，海綁設計難度大。本文結合實際運輸項目對海運綁扎進行分析，為工程船舶運輸的海綁提供了設計依據；詳細計算了海運中需考慮的各種因素，計算了海綁工裝件強度；經過實際海運工況的考驗，驗證其能夠滿足海運要求。

參考文獻：

[1] 盛振邦，劉應中.船舶原理[M].上海交通大學出版社，2009.

[2] 王彪，王揚.基于波浪譜分析得重大件貨物在船受力計算[J].大連海事大學，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