大型船舶雙排靠泊帶纜方案研究

張志發(fā)

（長江引航中心太倉引航站，江蘇 太倉 215400）

江蘇太倉揚(yáng)子江舾裝碼頭太倉市港口開發(fā)區(qū)，北臨長江，新太海汽渡西側(cè)。1#舾裝碼頭將靠泊雙排20.8萬噸散貨船，對遇兩艘20.8 萬噸散貨船雙排靠泊，其靠泊期間帶纜碼頭的方案是需要進(jìn)行分析研究，探討兩艘20.8 萬噸散貨船雙排系泊帶纜方案，纜繩的數(shù)量配置等問題。因此，本文利用OPTIMOOR 軟件對雙排靠泊進(jìn)行模擬仿真計(jì)算分析，并提出兩艘20.8 萬噸散貨船并靠期間通航安全保障方案，確保兩艘20.8 萬噸散貨船靠泊期間碼頭水域的通航安全。

1 工程基本概況

1.1 船舶尺度

1#舾裝碼頭擬雙排靠泊20.8 萬噸散貨船，船型主尺度是：船長299.95m，型寬50m，型深24.9，空船壓載吃水6.5m。

1.2 碼頭現(xiàn)狀

1#舾裝碼頭長928m，寬25m，前沿泥面設(shè)計(jì)底標(biāo)高-12.0m。

1.3 轄區(qū)氣象水文概況

工程區(qū)域地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，雨量豐沛，冬季寒冷少雨、夏季炎熱多雨、春秋氣候多變的氣候特征。碼頭水域受季風(fēng)影響明顯，夏季以SE～SSE 向風(fēng)為主，冬季受冷空氣影響以N 向風(fēng)為主。強(qiáng)風(fēng)向?yàn)镹W 向，最大風(fēng)速為20.0m/s。

碼頭水域潮流屬于半日潮流性質(zhì)，隨著每個(gè)太陰日潮汐的漲落，水流呈往復(fù)流形態(tài)，漲、落流流向均較為穩(wěn)定，潮波變形以及長江逕流致使?jié)q、落潮的歷時(shí)明顯不等，落潮流歷時(shí)約為漲潮流歷時(shí)的2 倍，洪季小潮汛時(shí)甚至無漲潮流。主流向?yàn)槲鞅薄獤|南向，基本和等深線平行，高潮前1～2 小時(shí)漲潮流速最大，高潮后4～5 小時(shí)落潮流速最大

2 碼頭雙排靠泊時(shí)對通航船舶的影響論證

2.1 泊位長度論證

根據(jù)《舾裝碼頭設(shè)計(jì)規(guī)范》，碼頭前沿需雙排靠時(shí)，泊位長度按泊位長度按下式計(jì)算：

Lb=L+d1×2，Lb=L×2+d1×3

式中：Lb——泊位長度；L——論證船型總長；d1——富裕長度。

本次論證按20.8 萬噸散貨船雙排靠泊分別計(jì)算，船長299.95m，富裕長度60～70m，單獨(dú)靠泊所需泊位長度419.95～439.95m，若兩艘船舶同時(shí)靠泊所需泊位寬度779.9～809.9m。1#舾裝碼頭總長928m，可以滿足布置二個(gè)20.8 萬噸散貨船雙排靠泊的泊位，也滿足布置二個(gè)12 萬噸級集裝箱船雙排靠泊的泊位，工廠在實(shí)際靠泊使用時(shí)，泊位富裕間距滿足《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》和《舾裝碼頭設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)要求即可。

2.2 停泊水域?qū)挾日撟C

根據(jù)《舾裝碼頭設(shè)計(jì)規(guī)范》，碼頭前沿停靠雙排船舶時(shí)，停泊水域?qū)挾葹? 倍設(shè)計(jì)代表船型的船寬，則20.8 萬噸散貨船所需停泊水域?qū)挾冉?jīng)計(jì)算需要150m，本碼頭設(shè)計(jì)停泊水域?qū)挾葹?20m，但碼頭前沿距長江主航道距離為282m。經(jīng)論證，碼頭前沿停泊水域需適當(dāng)加寬，但碼頭前沿至航道邊線水深均大于13m，故不會對現(xiàn)有航道帶來新的影響。

2.3 碼頭前沿船舶回旋水域

碼頭設(shè)計(jì)時(shí)回旋水域按30 萬噸級船舶（船長334m）為計(jì)算船型設(shè)置，2 倍船長為回旋水域直徑670m。考慮到本碼頭掩護(hù)條件較好，水流不大，可借助港作拖輪作業(yè)，本次論證按20.8 萬噸散貨船1.5～2.0倍船長作為回旋水域（499.925～599.9）。則碼頭前沿回旋水域能夠滿足20.8 萬噸散貨船回旋調(diào)頭要求。

3 雙排靠泊20.8 萬噸級散貨船系泊方案

3.1 不超過六級風(fēng)系泊方案

當(dāng)碼頭水域受風(fēng)影響不超過13.8m/s 時(shí)，建議按圖1 所示進(jìn)行帶纜，將船舶的艏、艉纜分別系在碼頭的3000kN、2000kN 及1500kN 系船墩，倒纜可系在碼頭前沿2000kN 或1500kN 系船墩，同時(shí)，帶纜纜繩數(shù)量不得少于18 根，內(nèi)檔船舶與碼頭之間纜繩數(shù)量不得少于10 根，船舶之間纜繩連接數(shù)量不得少于8 根。

圖1 六級風(fēng)速下雙排靠泊20.8 萬噸散貨船系纜圖

圖2 六級風(fēng)速下雙排靠泊散貨船系纜布置圖

將以上系泊方案輸入OPTIMOOR（version 6.3.7）軟件中進(jìn)行模擬計(jì)算，風(fēng)力方向考慮最不利工況，即吹開風(fēng)，其計(jì)算結(jié)果如表1 和表2 所示：

表1 六級風(fēng)時(shí)20.8 萬噸級散貨船船舶間接纜繩受力

表2 六級風(fēng)時(shí)20.8 萬噸級散貨船連接碼頭纜繩受力

經(jīng)過整理上表中數(shù)據(jù)，可以得到每個(gè)受力系船墩的受力情況，如表3 所示：

表3 六級風(fēng)時(shí)各系船墩受力

通過OPTIMOOR 軟件進(jìn)行模擬分析，吹開風(fēng)期間，按照上述帶纜方案，在18 根帶纜纜繩中，有8 個(gè)系船墩受力，系內(nèi)檔船舶艏纜系船墩所受系纜拉力最大，纜繩最大受力為469kN。

3.2 九級風(fēng)以下系泊方案

當(dāng)碼頭水域風(fēng)力超過六級時(shí)，建議按圖3 所示進(jìn)行船舶帶纜，纜繩數(shù)量不得少于32 根，其中18 根纜繩系于內(nèi)側(cè)船舶及碼頭上，作用系船墩數(shù)量不少于12 個(gè)。

圖3 九級風(fēng)速下雙排靠泊散貨船系纜示意圖

圖4 九級風(fēng)速下雙排靠泊散貨船系纜布置圖

利用OPTIMOOR 軟件中進(jìn)行模擬計(jì)算，風(fēng)力方向考慮最不利工況，即吹開風(fēng)，其計(jì)算結(jié)果如表4 和表5所示：

表4 九級風(fēng)時(shí)20.8 萬噸級散貨船船舶間接纜繩受力

表5 九級風(fēng)時(shí)20.8 萬噸級散貨船連接碼頭纜繩受力

經(jīng)過整理上表中數(shù)據(jù)，可以得到每個(gè)受力系船墩的受力情況，如表6 所示：

表6 九級風(fēng)時(shí)20.8 萬噸級散貨船各系船墩受力

由以上結(jié)果可知，當(dāng)船舶受到吹開風(fēng)時(shí)，按照以上帶纜方式，考慮32 根系纜（其中14 根連接內(nèi)外側(cè)船舶，18 根連接碼頭與內(nèi)側(cè)船舶），12 個(gè)系船墩受力，系內(nèi)檔船舶艉纜系船墩所受系纜拉力最大，為1220kN。

3.3 系泊研究結(jié)論

（1）船舶靠泊速度：靠泊碼頭期間應(yīng)嚴(yán)格控制法向靠泊速度，建議不超過0.15m/s，控制在0.1m/s 以下；外檔船舶靠泊速度建議控制在0.05m/s 以下；

（2）碼頭雙排靠泊時(shí)，二艘船舶之間建議設(shè)置漂浮型護(hù)舷，數(shù)量不少于3 個(gè)，直徑不小于2.5m；

（3）關(guān)于避風(fēng)：當(dāng)碼頭水域風(fēng)力預(yù)報(bào)超過六級時(shí)，建議增加船舶與船舶之間和船舶與碼頭之間纜繩數(shù)量和系船墩數(shù)量，當(dāng)碼頭水域風(fēng)力預(yù)報(bào)超過九級時(shí)，禁止靠泊。

4 雙排靠泊期間安全保障措施

為確保20.8 萬噸散貨船雙排靠泊1#舾裝碼頭期間的各項(xiàng)安全，有效防范惡劣天氣對船舶靠泊期間的影響，特制定相關(guān)安全措施，明確責(zé)任部門，要求各部門高度重視，將各項(xiàng)安全措施嚴(yán)格落實(shí)到位，確保船舶雙排靠泊安全。

4.1 帶纜方案

（1）帶纜方案見本文第3 節(jié)。

（2）纜繩規(guī)格：常規(guī)纜繩，采用中88mm 錦綸復(fù)絲纜繩，最低斷裂強(qiáng)力為88 噸；防暴纜繩，采用中104mm 錦綸復(fù)絲纜繩，最低斷裂強(qiáng)力178 噸。

4.2 系纜安全保障措施

（1）盡可能對船舶進(jìn)行纜繩加強(qiáng)，物資部門采購備用纜繩，放置在碼頭輔房，專人看守，惡劣天氣時(shí)對船舶帶纜作有效補(bǔ)充，在風(fēng)大時(shí)隨時(shí)加帶纜繩。

（2）認(rèn)真分析長江航道（江陰段）潮汐、水文資料，及時(shí)多方面、多渠道收集本地區(qū)天氣情況，調(diào)整船舶纜繩松緊度，保障靠泊船舶纜繩同時(shí)受力。

4.3 靠泊船舶安全組織體系

（1）對船舶落實(shí)安全負(fù)責(zé)人，白班和夜班輪流值班。落實(shí)24 小時(shí)值班制度，值班人員24 小時(shí)監(jiān)控，重點(diǎn)監(jiān)控船舶系纜情況、潮汐情況以及船舶的信號警示燈情況，如遇特殊情況應(yīng)立即啟用應(yīng)急預(yù)案。

（2）公司安環(huán)部門負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)關(guān)注天氣和水情狀況，掌握臺風(fēng)、洪峰的動態(tài)，及時(shí)將預(yù)警信息通報(bào)公司各部門，以便盡早采取防范措施。防臺防汛期間負(fù)責(zé)啟動公司應(yīng)急預(yù)案。

（3）相關(guān)部門保持與海事、港口、氣象等部門的日常聯(lián)系，及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息。保證通訊聯(lián)系的暢通，密切保持與海事VTS 的聯(lián)系，聽從指揮，以便及時(shí)采取必要的措施。

（4）制定靠泊船舶應(yīng)急預(yù)案，落實(shí)各項(xiàng)安全措施。

（5）若預(yù)報(bào)有大風(fēng)等惡劣天氣，碼頭留守一艘大馬力拖輪，拖輪實(shí)行24 小時(shí)值班制度，加強(qiáng)應(yīng)急演練，提升反應(yīng)速度，保障安全。

（6）采用拖輪配合船舶拋錨，船舶錨機(jī)接岸電滿足運(yùn)行，通過收放錨纜，確保船舶安全。