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海上浮式储油轮狭水道拖航的可行性论证与实操
梅英群
（上海港引航站，上海200082）
[内容摘要]超大型无动力船舶的拖航是一项高难度的航海作业，尤其是在通航环境复杂的狭水道水域。对于一项难度较大的引航工作，先进行可行性理论论证，是达到安全引航的必要前提。通过对超大型无动力船舶拖航的实际操纵, 总结了拖航的经验，提出了超大型无动力船舶在狭水道拖航操纵作业的相关注意事项。
1.前言
海上浮式储油轮“海洋石油117”，是一艘上海外高桥造船基地新建的30万吨级超大型船舶。该轮船长323m，型宽63m，型深32.5米。计划于2007年5月8日，自上海外高桥造船基地3号码头，通过南槽航道驶往新加坡。
建造海上浮式储油轮是国内近几年刚刚兴起的一项造船业务，所以这种船舶的长距离拖航对船舶操作人员来说也是一种全新的课题。海上浮式储油轮体积巨大，受风面积巨大，而且没有动力，拖航该种船舶具有绑扎程序复杂、拖带长度超长、拖航难度大、技术性强等特点。要想安全地完成拖航任务，必须对海上浮式储油轮南槽航道拖航出港的通航安全可行性进行论证，再根据可行性论证的结果，对拖航过程中可能发生的危险局面进行充分而细致的准备。
2.拖航船舶资料
被拖船资料如表一，有两艘外籍拖轮分别为主拖轮(SALVERITAS)、辅拖轮(SALVICEROY)，两艘拖轮的数据完全一样（见表二）。
表一 海上浮式储油轮“海洋石油117”的资料
船名
| 船长
| 型宽
| 型深
| 吃水
| 拖航速度
| 风力
| 要求富余水深
| 海洋石油117
| 323m
| 63m
| 32.5m
| A:5.4
F:5.4
| 6.5Kn
| 6级以下
| 70cm
|
表二 主辅拖轮的船舶资料
船名
| 船籍
| 船
长
| 型
宽
| 型
深
| 吃
水
| 主
机
| 车
叶
| 艏/艉
侧推
| DWT
| 船
速
| 系柱拉力
| SALVERITAS
&
SALVICEROY
| 新
加
坡
| 68m
| 16.4
| 7.2
| 5.2
| 2×4500KW
| 可变螺距
| 500KW
/588KW
| 2804
吨
| 15
Kn
| 157
吨
|
3.拖轮的布置
拖轮的布置如图1所示，主拖轮(SALVERITAS)、辅拖轮(SALVICEROY)在船艏由钢丝缆连接负责拖艏，海港51在船艉由高强度尼龙缆吊艉，海港18和海港33分别由3根钢缆绑在大船上。
 4.拖航的可行性分析
4.1拖航阻力
4.1.1 主拖轮阻力
（1）主拖轮的摩擦阻力RfT
RfT=1.67S1×V1.83×10-3
式中：S1－水下湿表面积＝1.7Ld＋CbLB ；d－吃水；Cb－方形系数(取0.68)；L－船长（m）；B－型宽（m）；V－拖航速度，以6.5节(3.25m/s)计算
S1=1.7×60×5.2+0.68×60×16.4=530.4+669.1=1199.5 m2
RfT=1.67×1199.5×3.251.83×10-3
=17.3KN
17.3/9.8=1.765(吨)
（2）主拖轮的剩余阻力RbT
RbT＝0.147×Cb×S1×V1.74+0.15V
式中：S1－浸水部分舯横剖面积＝b×B×d; b－纵剖面系数（取0.97）
S1=0.97×16.4 ×5.2=82.7m2
RbT=0.147×0.68×82.7×3.251.74+0.15×3.25=114KN
114/9.8=11.64吨
RfT ＋RbT＝13.4吨
所以，2艘远洋拖轮估算阻力为：R1=2×13.4=26.8吨
4.1.2被拖船阻力
（1）被拖船摩擦阻力Rf
Rf＝1.67S2×V1.83×10-3
式中：S2－水下湿表面积；V－拖航速度，以6.5节(3.25m/s)计算
S2＝L(B＋2d)＝323 ×（63＋2×5.3）=23772.8 m2
Rf=1.67×23772.8×3.251.83×10-3=343KN
343/9.8=35吨
（2）被拖船剩余阻力Rb
Rb＝0.147×Cb×S2×V1.74+0.15V
Cb－方形系数(取0.9)；S2－浸水部分舯横剖面积；b－纵剖面系数（取0.97）
S2＝b×B×d＝0.97×63×5.3=323.9 m2
Rb=0.147×0.9×323.9×3.251.74+0.15V=591.33KN
591.33/9.8=60.34吨
（3）被拖船总阻力：R2=35+60.34=95.43吨
4.1.3拖轮与被拖船总阻力
总阻力RT=1.15(R1+R2)=1.15(26.8+95.34)=140.46吨
此外，在南槽航道拖航出口时，在“海洋石油117”海上浮式储油轮左右各绑一艘4000匹马力拖轮，艉再安排一艘4000匹马力拖轮顶推。每艘拖轮的阻力约为5吨，三艘拖轮合计为15吨，拖航船队以6.5节速度航行时，总阻力为140.46+15=155.46吨。主辅拖轮的系柱拉力各为157吨，三艘4000匹马力港作拖轮的总马力为3×（4000/100×1.2）=144吨。
157×2+144=458吨。
因此，“海洋石油117” 海上浮式储油轮安排5艘拖轮进行拖航，拖力完全可以满足在狭水道中拖航速度不低于6.0节的要求，符合我国有关规范的要求。
4.2拖航船队所需航道宽度
A=n(L sinr+B)
式中：A — 航迹带宽度
r — 风流压差角（计算时取7°）
n — 船舶的漂移倍数（r取7°时，n=1.69）
b — 船舶间富裕宽度，取设计的船宽B
c — 船舶与航道底边的富裕宽度取1.5B
A=1.69（323m×0.1219+63m）= 170m
由于“海洋石油117”海上浮式储油轮是拖航出口，在风流压差7°条件下拖航出口时，整个拖航船队的航迹带宽度：
A=1.69 (581m×0.1219+85m)
=263m
“海洋石油117”海上浮式储油轮拖航船队所需单向航道宽度：
W = A + 2C =263 +2×85m =433m
“海洋石油117”海上浮式储油轮拖航船队自外高桥造船基地~九段灯船的出口航道宽度为460m~830m；自九段灯船~南槽灯船的单向出口航道宽度约540m.详细资料见表三。
表三 南槽航道宽度、航向、航程及水深
灯浮名称 航距（海里） 航向（度） 航道宽度（海里） 水深（米）
A54-A52 1.3 130 0.5 9.0以上
A52-A50 1.4 131 0.55 9.0以上
A50-A46 3.0 140 0.5 9.0左右
A46-A44 1.5 140 0.6 9.0左右
A44-A42 1.5 140 0.7 8.0以上
A42-A40 1.6 138 0.8 8.0左右
A40-A38 1.5 135 0.8 7.0左右
A38-A36 1.5 135 0.8 6.0以上
A36-九段灯船 3.0 122 0.9 5.4
九段灯船-S18 2.0 113 0.3 5.4
S18-S14 6.0 113 0.3 5.4
S14-S12 2.5 108 0.3 5.7
S12-S7 7.1 094 0.3 5.8
S7-南槽灯船 10.4 103 0.3 6.8
注：上述出口航向仅供参考。
南槽出口航道的宽度，可满足“海洋石油117”海上浮式储油轮拖航船队所需单向航道宽度要求。
4.3.在6级横风影响下向下风漂移速度
横向受风面积根据图纸测量如下：
船体 274m×(32.5-5.4)= 7425.4㎡
艉楼 28×（18＋36）/2=756m2
艏楼 20×30+18×22+20×8 = 1156 ㎡
合计 9337.4㎡
船舶在静止水面正横受到6级风（13.8m/s）影响，向下风漂移速度：
VY=0.041(Ba/LW.d)0.5Va
式中：Va – 真风速（m/s）
LW – 水线面长度（m）
Ba – 船体水上侧面积（m）
d – 平均吃水（m）
Vy = 0.041(Ba/LW.d)0.5Va＝1.33m/s
则： 1.33m/s×60 =79.8m/分
即每分钟向下风漂移79.8m。
当船舶以6.5节航速拖航时，每分钟向下风漂移速度为：
79.8m/分×0.4025 = 32m/分。
当船舶以4节航速拖航时，每分钟向下风漂移速度为：
79.8m/分×0.57 = 45.4m/分。 | 
发表于 2009-5-5 13:46
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