超大型船舶进坞安全操纵方案研究.doc

超大型船舶进坞安全操纵方案研究 第3O卷第4期 2006年8月 武汉理工大学(鸯裂差) JournalofWuhanUniversityofTechnology (TransportationScience8LEngineering) Vo1.30No.4 Aug.2006 超大型船舶进坞安全操纵方案研究 郭国平刘成勇 (武汉理工大学航运学院武汉430063) 摘要:为满足长江修船业快速发展的需要,配套的大型修船坞工程被立项建设.由于船坞建设所在 水域的特殊性和超大型船舶独有的操纵特性,超大型船舶进坞的安全操纵成为一个迫切需要解决 的重要课题.以长江下游某特定船坞与典型船型为研究对象,在分析超大型船舶操纵特性,船坞及 其附近水域航行条件的基础上,就超大型船舶进坞操纵所需拖船功率,风流影响等作了系统论述, 提出了超大型船舶进坞操作方案和操纵注意事项. 关键词:超大型船舶;船坞;操纵 中图法分类号:U675.923 超大型船的一般特性 1.1超大型船操纵特性 1)质量大,惯性大,单位排水量主机功率远 较一般船舶为低,机动操纵时显得呆笨,其启动, 制动,控制船舶的能力较一般万吨级船差,停车冲 程,停车时问也相当长. 2)线性尺度大,浅水效应和岸壁效应均较突 出,淌航中丧失舵效的时刻出现得较早;港内航行 时要经常保持微进车来维持舵效,并利用拖船协 助改向,变速. 3)旋回水域相对较大.船舶模型实验得出, 超大型船舶的旋回性较优越,一般来看其旋回直 径D与船舶长度L之比较小.由于船长较大,则所 需旋回水域较大. 4)应舵性能较差,从开始施舵到进入稳定旋 回,要用较长时间,操纵困难. 5)旋回中的速度下降大.超大型船舶的旋回 性较好,旋回时速度下降比较大,若以旋回中的速 度与旋回前的速度之百分比来表示速度下降的程 度,则超大型船舶以35.舵角旋回时的速度下降至 49,以1O.舵角旋回时的速度下降至88. 6)在受限水域中的操纵性.超大型船舶在受 限水域中产生巨大的虚质量,使船舶的加速较困 难,同时想使加速了的船舶减速也很困难;由于虚 质量随水深的变浅而增大,在将船横推时,加速和 减速都较困难[1];在狭窄航道中岸吸力随着船舶 偏离航道中心线距离的增大而变大. 1.2超大型船在浅水航行中的船体下沉 对于超大型船来说,船舶进江后的航道水深 大部分为浅水航段,船舶航行和旋回都将产生船 体下沉和纵倾. 1.3风流压的影响 超大型船舶空载时,受风的影响大,满载受流 的影响大,在风流影响估计上应更加准确,并留有 充分余量.船舶在风流压作用下,舵效变化较大, 几乎在可能的任何风向下船首都将迎风偏转,船 舶进出船坞时,船速较小,仅仅用舵无法控制船舶 首向. 2船型,船坞系泊设施及其附近水 域航行条件 长江下游某特定船坞结构,系泊设施如图1 所示. 2.1船型 进出船坞船舶为3O万t的超大型船舶,船型 尺度334m×59.0m×31.5In×22.2m. 收稿日期:2006-02—21 郭国平:男,43岁,硕士,副教授,主要研究领域为船舶控制理论与技术 ?616?武汉理工大学(交通科学与工程版)2006年第3O卷 船3 图1超大型船进坞操纵示意图1 2.2船坞系泊设施 为了便于超大型船舶安全顺利地进坞和安全 停泊,船坞配备了一套完善的系泊设施.主要有: (1)地龙6对;(2)在船坞中心向河道左岸延长线 上设置导标1对;(3)在坞底设置大功率绞缆机2 台,配备300m长的钢丝缆3根,缆径大于36mm; (4)坞两侧各布置绞缆机2台;(5)坞口两边各设 置1套滚动式的碰垫;(6)带缆艇1艘. 2.3船坞附近水域航行条件 2.3.1风的概况船坞所在区域常风向为E, ESE,频率为1O,次常风向为NE,ENE,频率为 8.靠泊水域中最大常风风速为16.7m/s,台风 平均每年2.24次,台风风力一般为6～11级.历年 最大风速为26.3m/s(NE,1960年7月7日),瞬 时最大风速为3O.4m/s(SW,1975年7月14日). 2.3.2流的概况船坞所在河段受长江径流和 潮流共同作用.洪季(大通流量34500m./s)大潮 平均涨潮流速小于0.4m/s,平均落潮流速为0.7 ～1.1m/s,最大落潮流速可以达到1.5m/s,洪季 小潮不出现涨潮流,平均落潮流速为0.5～1.0 m/s;枯季(大通流量16300m./s)潮汐作用相对 较强,涨潮流速相对明显,大潮平均涨潮流速可达 0.6m/s,平均落潮流速为0.6～O.9m/s. 2.3.3浪的概况船坞所在河段WNw～Nw 向和NE-~ENE向水域开阔,在冬季受寒湖南侵 影响和夏秋季台风影响时,船坞码头前沿水域将 产生风生浪,波浪要素为:波高H1为0.85m,波 浪周期为2.5S,波长为7.6ITI.相对于本文