85 000 DWT散貨船系泊設計

倪偉平，鄭天祥，趙德奎

(1.上海船舶研究設計院，上海 201203；2.大船集團山船重工設計所，河北 山海關 066206)

85 000 DWT散貨船是上海船舶研究設計院重點打造的新一代海豚系列散貨船，長227.2 m，寬36 m，較此前推出的卡爾薩姆型82 000 t散貨船吃水更淺，適合靠泊更多港口，可通過拓寬并啟用的巴拿馬運河新航道。系泊設計是全船舾裝設計的重要組成部分，不僅要滿足船舶的常規靠泊，還要考慮應急狀態下的拖帶問題，同時還要兼顧港口、運河等特殊要求。85 000 DWT散貨船的系泊設計以規范要求為基礎，滿足巴拿馬運河新船閘系泊要求，考慮首部應急拖帶要求，可實現常規的系泊模式。在設計階段船東提出該船需要滿足多個港口的系泊要求，甚至需要考慮大型鐵礦石運輸港口。由于各港口官方資料并不詳盡，設計人員只能利用有限的港口資料進行分析，借鑒已有文獻中提及的靠泊經驗，并與船東反復溝通，不斷優化85 000 DWT散貨船的系泊選型和系泊布置，制定具有廣泛適應性的系泊模式，同時探討滿足PDM港的系泊設計。

1 系泊布置方案

1.1 系泊設備選型

系泊設計通常包括系泊設備選型和系泊設備布置。系泊設備選型包括纜索、系泊絞車、系泊屬具等選型。纜索破斷力是上述選型的基礎，需要根據規范確定。根據入級船級社相關章節要求和IACS REC.10關于錨泊、系泊和拖帶的規則[1]，通過計算確定85 000 DWT散貨船的纜索破斷力為649 kN，纜索基本數量為12根；應急拖帶索的破斷力為1 471 kN。船東在規格書中規定纜索的最小破斷力為735 kN，大于上述規范計算要求。

由于85 000 DWT散貨船最大船寬為36 m，需要滿足巴拿馬運河新船閘的系泊要求。按照巴拿馬運河當局規則(以下簡稱ACP規則)，通行于新船閘的船舶本身首尾各配置6根馬尼拉或纖維纜索，其中首尾部各4個纜索存儲于絞車上待用；纜索長度不小于100 m，纜索長度大于200 m且端部均有眼索，則相當于2根纜索；系泊絞車牽引纜索的速度不小于37 m/min。船舶的所有導纜孔均為雙式，即通孔面積不小于900 cm2；與雙式導纜孔匹配的帶纜樁為雙式帶纜樁，即最小直徑為406 mm，最大不超過506 mm，且能承受628 kN的載荷；導纜孔和帶纜樁分別用于系泊操作和拖帶操作，系泊載荷為628 kN，拖帶載荷為883 kN；用于纜索的導向的導纜滾輪的載荷為628 kN。

根據ACP規則，位于首尾中心或替代位置、滿足“SET1”和“SET4”的導纜孔及其配對帶纜樁將用于系泊操作；滿足“SET2”和“SET3”及額外增加的導纜孔及其配對帶纜樁滿足將用于拖帶操作[2-3]。

綜上，確定85 000 DWT散貨船纜索、系泊絞車、系泊屬具等基本信息，見表1。

表1 85 000 DWT散貨船系泊配置信息

1.2 基本系泊模式

根據系泊布置原則和典型的系泊模式要求[4]，結合ACP規則對導纜孔的布置要求，確定85 000 DWT散貨船的系泊方案，見圖1。

圖1 85 000 DWT散貨船系泊方案

首部布置2臺組合式錨機，第一和第二貨艙之間，第六和第七貨艙之間各布置1部系泊絞車，尾部布置2部絞車；錨機和絞車分別包含2個主卷筒和1個副卷筒，12根纜索由主卷筒引致舷側，副卷筒可輔助帶纜；絞車主卷筒和副卷筒在到達舷邊的路徑上布置帶纜樁、導纜孔等系泊。假定船舶右舷靠港，對錨機和絞車進行編號，12根纜索分別用作首纜H1和H2、首橫纜FB1和FB2、尾纜S1和S2、尾橫纜AB1和AB2、首倒纜FSP1和FSP2，尾倒纜ASP1和ASP2；可實現首尾各“2+2+2”的基本系泊模式，即首纜、首倒纜和首橫纜各2根，尾部尾纜、縱纜和橫纜各2根，首尾基本對稱布置。

調整首橫纜 FB1和FB2為首纜，調整首倒纜FSP1為橫纜，調整尾橫纜AB1和AB2為尾纜，調整尾倒纜ASP1為橫纜，可實現“4+4+2+2”的系泊模式，即首纜4根、尾纜4根、倒纜和橫纜各2根。尾橫纜AB1和AB2調整為尾纜時，可根據需要改變出纜方向，與尾纜S1和S2保持同向性，從而達到更好的系泊效果。

為便于理解，將錨機和系泊絞車主卷筒上的纜索稱為主纜，由副卷筒牽引后系固于帶纜樁上的碼頭纜索稱為副纜。85 000 DWT散貨船基本系泊模式均由主纜完成。按照絞車副卷筒的配置，可增配4～6根副纜，作為上述基本系泊模式的拓展。

2 針對港口要求的系泊設計

85 000 DWT散貨船的系泊布置方案得到ACP當局的認可，滿足散貨船常規系泊模式要求，但船東審核時提出滿足更多港口的系泊要求，比如，澳大利亞的海因波特港、黑德蘭港等，甚至提出靠泊巴西PDM港的要求。為此，需要對港口系泊要求進行分析，制定相應的系泊方案。

2.1 澳大利亞部分港口系泊要求

海因波特港的達爾林普爾灣煤運碼頭官方文件要求靠泊船舶的纜索必須是聚丙烯材質，首尾纜必需是主纜；6.5萬～9.5萬t位的船舶，至少有10根纜索位于主卷筒上，纜索破斷力不小于520 kN，絞車工作負載不小于137 kN，支持負載不小于314 kN；用于拖帶的帶纜樁和導纜孔、滾輪等系泊件的安全工作載荷不小于637 kN[5]。靠泊經歷顯示，該港一般采用“4+4+2”的系泊模式，天氣不好時須提前安排備用纜[6]。

黑德蘭港官方文件要求，該港不接受鋼制纜索；停靠力拓鐵礦石碼頭時，船舶用于拖帶的帶纜樁安全載荷不小于637 kN；停靠必和必拓鐵礦石碼頭時，纜索的破斷力不小于735 kN[7-8]。根據以往靠泊經驗，船舶帶纜數量要求為首纜4根、尾纜4根、首尾橫纜各2根、首尾倒纜各2根，這些纜索可能根據特殊環境需要調整[9]。

停靠丹皮爾港和沃爾科特港的力拓鐵礦石碼頭的船舶，必需配置安全工作載荷不小于637 kN的帶纜樁，分別配置至少16根和18根狀態良好的纖維纜索，如果配置鋼纜，僅容許至少25 m軟尾纜索(含琵琶頭)[10-11]。但從船舶靠泊情況來看，港口一般采用“4+2+4”帶纜模式，即首纜4根、尾纜4根、倒纜2根，如果風浪較大，則至少增加1根橫纜[12]。

2.2 拉美洲部分港口系泊要求

哥倫比亞煤炭輸出港口德拉蒙德港，以代理咨詢文件的形式給出碼頭系泊要求：靠泊船舶的纜索為人造纖維，并保持同一規格和材質或等同要求，最小破斷力為539 kN；纜索數量必需為偶數；巴拿馬型船舶需要首纜2根、尾纜2根、首尾橫纜各2～4根、首尾倒纜各2根；好望角型船舶則需要首纜2根、尾纜2根、首尾橫纜各4根、首尾倒纜各2根[13]。

巴西PDM港的1號碼頭(Pier 1)和3號碼頭(Pier 3)可停靠配置纖維纜索的散貨船，根據不同噸位的散貨船提出不同系泊模式。8萬～15萬t位的散貨船停靠Pier 1時，系泊模式包含首尾纜各2根系分別系于9號和2號系墩、首尾橫纜各3根分別系于8號和3號系墩，首尾倒纜各4根分別系于4號至7號系柱；其中倒纜為鋼纜，直徑為40 mm，如無鋼纜，額外增加2條纖維倒纜；纜索破斷力為686 kN。Pier 3包含2個泊位，分別Pier 3S和Pier 3N，均對8～15萬噸位的散貨船提出18根纜索的系泊模式，纜索配置同Pier 1的要求。Pier 3S要求首纜4根、尾纜4根、首倒纜3根、尾倒纜3根、首橫纜2根和尾橫纜2根，首尾纜為鋼纜，其余可為纖維纜；如無鋼纜，額外增加兩條纖維倒纜。Pier 3N則要求首尾纜7根、首倒纜3根、尾倒纜3根，橫纜5根；首纜和1根首倒纜為鋼纜，其余可為纖維纜；如無鋼纜，額外增加2條纖維倒纜[14]。

2.3 滿足港口要求的系泊方案分析

根據船東反饋運營船舶的靠泊經驗，上述港口的系泊模式可由主纜和副纜共同完成，采用“4+4+4+4”的系泊模式時，可由12根主纜和4根副纜實現；采用“4+4+6+4”的系泊模式時，可采用主纜12根與6根副纜配合完成。

85 000 DWT散貨船的系泊布置方案可以滿足“4+4+2+2”和“2+2+4+4”的主纜系泊模式，同時可增配4～6根副纜。對照上述港口的系泊要求，結合船東提供的營運經驗，借鑒現有文獻提及的靠港經歷，85 000 DWT散貨船如果以主纜和副纜配合的方式，實現16根纜索到18根纜索的系泊模式，則可以靠泊大多港口。PDM港要求20根纖維纜索的系泊模式，需要特別研究。85 000 DWT散貨船靠泊港口分析信息見表2。

表2 85 000 DWT散貨船靠泊港口分析信息

針對主纜與副纜配合的系泊模式，對85 000 DWT散貨船現有的基本系泊模式進行調整更新，形成滿足大多港口系泊要求的系泊方案。

新系泊方案沒有改變85 000 DWT 散貨船的系泊配置和布置細節，可以實現“4+4+6+4”共計18根纜索的系泊模式，其中4根首纜、4根尾纜、2根首倒纜和2根尾倒纜由主纜實現，首尾橫纜均借助副纜實現，新增2根倒纜也由副纜實現。

針對PDM港系泊要求，以Pier 1為例進行特別研究，制定滿足PDM港要求的85 000 DWT散貨船系泊方案，同時針對首尾部系泊方案進行放大，見圖2。

圖2 滿足PDM港Pier 1要求的系泊方案

該方案可以滿足Pier 1 20根纜索的系泊要求，首尾纜索布置基本以船中對稱；尾部增加副纜AB2、AB3和ASP3作為倒纜系于5號系樁，首部增加副纜FSP3、 FB2和FB3作為倒纜分別系于6號和7號系墩；首尾部各增加1根副纜作為橫纜分別系于8號和3號系墩；為布置副纜AB2、FB3需要增加相應的帶纜樁和導纜孔。

3 結論

針對多個港口的系泊要求，借鑒船舶靠港經驗，分析85 000 DWT散貨船的系泊選型和系泊模式，確定12根主纜和6根副纜組合的方式式，實現“4+4+6+4”的系泊模式，可滿足大多港口的系泊要求。針對PDM港的特殊要求，積極挖掘85 000 DWT散貨船現有系泊設計的優勢，在盡量減小修改的基礎上，形成滿足PDM港的系泊方案。

85 000 DWT散貨船的系泊設計滿足規范、運河和眾多港口的系泊要求，得到船東的認可。