1、毕业论文开题报告航海技术标准环境条件下大型油轮满足系泊约束要求的近似计算一、选题的背景与意义现代航运业飞速发展，随着船舶的巨大化，原本不经意的一些小问题也慢慢演变成大问题，大型油轮的系泊问题就是其中之一。船舶靠泊期间存在很多问题值班职责与责任；系缆的不均衡受力；风及水动力的影响；系缆设备的缺陷；气候与环境所带来的不利因素等等。不注重解决这些问题而造成严重后果的惨痛教训比比皆是1987年8月13日，巴拿马籍货轮“大鹰海”号在系泊宝钢码头时，因受强风与急流的冲击，全船系缆全部崩断，船体在急流的推动下，冲下栈桥，撞毁桥墩四组及桥面200多米，船身四处破裂，对宝钢正常生产产生了严重威胁；1994年KE
2、YSTONECANYON号油轮在ASTORIA码头受狂风袭击，缆绳全部断裂；1996年北仑港矿石码头栈桥撞断等等。基于这些事实，提高大型船舶系泊安全就显得迫在眉睫。提高大型油轮系泊安全，核心在于受力计算。本次论文着重研究标准环境下大型油轮系泊的受力分析，旨在学会满足系泊约束要求的近似计算，掌握解决系泊核心问题的方法，从而提高系泊安全。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题研究的基本内容1主要介绍现今大型船舶在系泊方面存在的问题。2对系泊中出现的断缆等事故进行分析研究。3通过研究案例逐步学会大型油轮满足系泊要求的近似计算。4举一案例进行计算。5分析本课题的意义及推导结论。拟解决的主要问题1系泊船舶
3、的运动分析2系泊缆索的载荷分析三、研究的方法与技术路线1按照老师要求查阅相关资料，翻译外文资料，吸收资料内容，大致掌握论文研究所需知识。2查阅相关系泊案例分析，列出自己的案例进行相似计算，掌握并巩固方法。3分析得出自己的研究结论，提出实际意义。四、研究的总体安排与进度1、2010年11月17日确定学生与指导教师的对应关系，确认论文题目2、2010年11月20日12月24日撰写文献综述、开题报告3、2010年12月25日12月31日毕业论文开题论证3、2011年1月15日2月20日论文撰写、修改5、2011年2月21日3月22日毕业实习，同时调研、进一步收集资料并修改论文6、2011年4月28日
4、上交毕业论文，做答辩的一些相关准备7、2011年5月8日进行毕业论文答辩五、主要参考文献1MOORINGEQUIPMENTGUIDELINES3RDEDITIONOILCOMPANIESINTERNATIONALMARINEFORUM20082宋韶和，傅禄仪，王汉苍，刘俊石油公司国际海事论坛系泊设备指南大连船舶设计研究所1992；3桂满海，徐志海，梁艳楠MEG对大型油船系泊能力手工计算方法的介绍船舶设计通讯2008；4杨宪章，刘毅，李文玉波流联合作用下的船舶系泊中国港湾建设2006；5雷海超大型船舶系泊北仑港宝钢码头安全对策上海海运学院报1989；6张亚赞船舶靠泊期间系缆安全的探讨集美航海学院
5、学报1997；7徐建豪船舶系泊防台风方法探讨中国水运2008；8梁伟民船舶在大风浪天气中的系泊安全珠江水运2002；9张海文大型船舶浮筒系泊断缆事故分析交通部上海船舶运输科学研究所学报1992；10陈翰飞大型集装箱船舶靠泊注意事项港口引航2008；11徐道猛，刘大鹏，兰曙阳大型油船系泊安全研究港口科技。2009；12白辅中浮体系泊力计算评述港口工程1993；13李焱，郑宝友，高峰，孟祥玮浪流作用下系泊船舶撞击力系缆力试验研究海洋工程2007；14刘祥玉，彭瑞特殊船舶的系泊问题初探中国港湾建设2007；15陈谊舟影响大型集装箱船舶安全系泊的若干因素集装箱化2008；16王凤龙在波浪作用下系泊船舶
6、横移、横摇和升沉量的估算港工技术1993毕业论文文献综述航海技术标准环境条件下大型油轮满足系泊约束要求的近似计算一、材料来源情况为了更好的完成毕业论文，我上网搜寻了不少资料，当然，也得到了老师非常大的帮助。资料很大一部分从老师那儿得到，其他的则是自己从网上搜寻下载而得及从所学课本中摘录。二、对课题的研究历史、研究现状等进行准确的分析与归纳并作出简要评述大型油轮的系泊安全由许多因素决定，主要有以下几个方面一、富余水深。船舶富余水深的确定是关系船舶航行和靠泊安全的最直接因素之一。如果在装卸期间出现富余水深不足或者吃水差过大的情况，船底就可能接触泊位海底、港池底或者河底，可能因受力不均而变形，甚至可
7、能在硬物质顶碰下钢板洞穿或断裂，发生坐底事故。因此，富余水深对于船舶航行和靠泊安全来说极为重要。二、码头靠泊设备。码头为船舶提供靠泊碰垫，这些碰垫一般用橡胶制成，富有弹性，能吸收庞大船体在靠泊时产生的能量，起到保护码头和船壳的作用。但一些缺乏必要维护的碰垫橡胶脱落后，硬质铁芯暴露并在船舶靠泊时直接与船壳接触，反而损坏船壳，而且这些碰垫内芯经过撞击后变得非常尖锐，严重影响船舶靠泊安全。此外，部分码头缆桩比较短粗，四五根缆绳上桩后就可能溢出，当船舶缆绳发生松紧变化时极易滑出缆桩。有时需要在同一个缆桩上带上两艘船舶的缆绳，如若码头水手在缆绳上桩时为图省时省力，不按规定一一穿过琵琶头后再上桩，而是一股
8、脑地套上缆桩，造成缆绳相互套压，当两船前后离泊时，就不能按要求解开缆绳，而只能让未开的船舶先松缆，这种做法也对靠泊船舶安全构成威胁。因此，在船舶靠泊时，码头水手必须正确将缆绳上桩，当前后有船靠泊时，应该注意他船的缆绳是否会影响到本船离泊时的解缆。三、吹开风。空气流动会产生风，靠泊在码头的船舶一般都会受到风的影响，其影响后果与船舶与风向的相对方位相关。对靠泊船舶产生最大影响的风是来自码头方向的横风，即所谓的吹开风。当作用在船体表面的风压超过系缆的负荷，船舶就会向外侧漂移。如果风向与船首成45角的前来风，船首的缆绳将受到很大的张力；如果风向与船尾成45角的后来风，则船尾的缆绳受到很大张力。如果船舶
9、应用自动调节油压控制自动缆系统，那么，当张力超过控制的油压，自动缆将寻找新的平衡力，船首或者船尾的自动缆将自动释放，松弛的缆绳会使船首或者船尾偏离码头。如果风压超过缆绳的破断能力后，船舶就会向下风向飘移。在此种情况下，最积极的做法是采取有效行动阻止船舶漂移。在有条件的情况下，可增加船舶横缆，通过船舶自身能力来克服漂移的紧张局面并通过外部支援协助脱离险境；如发现风速不断增强，应立即通知机舱主机备车，备妥侧推器，并视船舶漂移的情况动用侧推器来协助缆绳克服风压，绞紧缆绳阻止漂移，也可申请拖船协助顶推。四、航行船舶产生的波浪。由于水域的水深相对较浅而使船舶运动特点发生变化，称为浅水效应；由于水道的宽度
10、相对较窄而使船舶运动特点发生变化，称为侧壁效应。浅水效应和侧壁效应统称为受限水域效应。在受限水域中行船时，船舶运动会出现不同于宽广的深水域时的现象和特点。如果船舶停泊的外挡水域是通航河道，而河道又比较狭窄，那么当航行船舶以一定的船速驶过停泊船舶时就会发生明显的受限水域侧壁效应，使停泊船舶受到影响。船间的相互作用使得系泊船受到驶过船的散波及其散波受岸壁反射后产生反射波的强烈影响。系泊船出现艏摇、横摇、纵摇以及横荡、纵荡和垂荡等运动。对船舶影响最大的是纵荡，可能造成系泊船舶靠岸一侧的船体受到损伤，也可能使系缆受到过度的顿力而断裂。因此船舶靠泊时应该加强值班，保持系缆收紧，均匀受力，配备好碰垫，以防
11、止船体损伤，在必要时可以抛下外挡短锚链以增加系泊的稳定度。因为靠泊船处于被动状态，当外挡有船舶通过时，最有效的措施就是值班人员及时关注船舶纵荡情况，调整缆绳，准备好碰垫，减少对码头和船体的损坏程度。影响船舶系泊安全的因素很多，与之对应的解决办法也各异，但其中最重要的应该是改善各缆绳的负荷，使之均衡受力。为了达到这个目的，我们可以采取以下几种方法1按系缆的新旧情况适当调整其松紧,比如新缆宜收紧些,旧缆则可松驰些；2在配缆时,尽量采用同一材料及相同周长的缆绳；3自动缆机的系缆在强劲的大风或急流中,不应继续处于自动位置,应以刹车挽住系缆,以防松出；4每根系缆可以绞得紧些,但各缆桩在挽缆时可不必过分挽
12、牢,而在受强风或急流影响时应让其先伸长后滑出,然后加缆几道当再次受力时,则不让他们再度滑出,以此缓解缆绳松紧不均衡的状态,减少各根系缆受强力作用而伸长不一的差别。当然，系泊安全最终倚靠的还是结合实际的受力计算。系泊系统分析计算对于系靠船舶的受力运动、装卸作业效率、码头设计方案的计算分析，系泊缆绳的选取，系靠设施的设计，系靠方式的确定都有着重要的指导意义。系泊船舶缆绳受力系统研究系靠方式应该随小同的环境荷载作用而不同，如果系靠方式不合理某根缆绳所受张力就会超过拉力极限时而发生断裂，然后外力在余下的缆绳中重新分配，结果很有可能导致全部缆绳崩断。对系靠系统建立合理的数学模型，用数值模拟的方法对系泊体
13、系的内力进行分析预报可以有效的减少损失的发生。同样可以计算出船舶作业的允许条件，可以提高码头的运营效率。另外，在拟建港口码头时，可以对待建工程进行数值模拟，从而选择最合理的设计方案。目前关于系缆力，挤靠力对码头结构的影响，都是根据规范进行粗略的计算，通过计算分析，可以得到更准确的船舶荷载，为码头结构的计算提供依据。三、表达自己的观点与主张，阐述该课题的发展动向和趋势经过对文献的分析，可以得出以下结论1、在计算船舶的系泊能力时应把所有系泊的缆绳看成一个系统来综合考虑。2、断缆事故多由缆绳的不均衡受力造成。3、浪、涌易使系泊船体产生横摇、纵摇和垂荡,从而导致船体和系缆的损伤，可增加吃水并抛下首锚,
14、以缓和船舶的摇荡运动。4、系泊时缆索尽可能对称布置于船舯附近。5、横缆尽量垂直于船的纵向中心线并尽可能靠近船艉和船艏。6、系泊缆索的垂向角应保持最小，最大角度不得超过25。7、布置缆索，应使作用相同的缆索在船上绞车和岸上系缆桩问的长度大致相等。主要参考文献1MOORINGEQUIPMENTGUIDELINES3RDEDITIONOILCOMPANIESINTERNATIONALMARINEFORUM20082宋韶和，傅禄仪，王汉苍，刘俊石油公司国际海事论坛系泊设备指南大连船舶设计研究所1992；3桂满海，徐志海，梁艳楠MEG对大型油船系泊能力手工计算方法的介绍船舶设计通讯2008；4杨宪章，刘
15、毅，李文玉波流联合作用下的船舶系泊中国港湾建设2006；5雷海超大型船舶系泊北仑港宝钢码头安全对策上海海运学院报1989；6张亚赞船舶靠泊期间系缆安全的探讨集美航海学院学报1997；7徐建豪船舶系泊防台风方法探讨中国水运2008；8梁伟民船舶在大风浪天气中的系泊安全珠江水运2002；9张海文大型船舶浮筒系泊断缆事故分析交通部上海船舶运输科学研究所学报1992；10陈翰飞大型集装箱船舶靠泊注意事项港口引航2008；11徐道猛，刘大鹏，兰曙阳大型油船系泊安全研究港口科技。2009；12白辅中浮体系泊力计算评述港口工程1993；13李焱，郑宝友，高峰，孟祥玮浪流作用下系泊船舶撞击力系缆力试验研究海洋
16、工程2007；14刘祥玉，彭瑞特殊船舶的系泊问题初探中国港湾建设2007；15陈谊舟影响大型集装箱船舶安全系泊的若干因素集装箱化2008；16王凤龙在波浪作用下系泊船舶横移、横摇和升沉量的估算港工技术1993本科毕业论文（20届）标准环境条件下大型油轮满足系泊约束要求的近似计算目录0引言111影响系泊安全的因素111富余水深112码头靠泊设备113吹开风214水流215航行船舶产生的波浪22影响系泊的各种载荷分析221环境标准322系统坐标323风载荷324水流载荷425风流组合环境载荷5251无因次系数转换5252作用于船上的最大力526缆绳受力73实例计算831船舶资料832环境载荷计算8
17、321风载荷8322水流载荷22323作用于船舶上的最大力2733系泊能力计算28331计算步骤28332计算方法的局限性184系泊问题总结及解决方法1841系泊问题总结18411缆绳受力不均衡18412系缆设备存在缺陷18413环境因素影响1942解决方法19421改善靠泊期间系缆均衡受力的方法19422解决设备所存在的缺陷19423消除系泊期间断缆的不利因素195结束语33摘要本文研究了标准环境下大型油轮的码头系泊问题，对船舶系泊问题进行理论分析，归纳了影响船舶安全系泊的各种因素；重点研究了系泊船舶所受环境载荷，采用国际上公认的经典公式对系泊船舶受到的风载荷，流载荷进行分析，对船上缆绳的受
18、力情况进行了评估；对一个实际大型油轮系泊案例进行了分析计算，在误差允许范围内大致计算出风流对船舶的作用力，评价了系泊系统的承受外力能力及系泊模式的合理可行性；提出了切实可行的解决途径和方法建议，可用于指导实际的工程作业。关键字船舶；系泊；载荷；安全ABSTRACTTHISPAPERRESEARCHESTHEDOCKMOORINGPROBLEMOFLARGEOILTANKERSUNDERSTANDARDENVIRONMENT,ANALYZETHEISSUEOFSHIPMOORINGINTHEORY,GENERALIZESVARIOUSFACTORSAFFECTINGTHESAFETYOFSHIP
19、MOORINGFOCUSEESONTHEENVIRONMENTLOADTHATMOORINGVESSELSSUFFERED,USESINTERNATIONALLYRECOGNIZEDCLASSICALFORMULATOANALYZETHEWINDLOAD,CURRENTLOADMOORINGSHIPSUFFERED,EVALUATESMOORINGLINETENSIONANALYZESANDCALCULATESANACTUALMOORINGCASEOFALARGETANKER,ROUGHLYCALCULATESTHEFORCEONTHESHIPCAUSEDBYWINDANDCURRENTINT
20、HERANGEOFALLOWABLEERROR,EVALUATESTHERESTRAINTCAPABILITYOFAMOORINGSYSTEMANDTHERATIONALITYANDFEASIBILITYOFAMOORINGLAYOUTPUTSFORWARDPRACTICALSOLUTIONSANDMETHODS,PROPOSALS,CANBEUSEDTOGUIDETHEACTUALENGINEERINGWORKKEYWORDSSHIPMOORINGLOADSAFETY0引言船舶安全系泊一直都是船舶运输业务中的一个复杂问题，而随着现代航运业飞速发展，船舶吨位越来越大，原本复杂的系泊问题就变得更
21、加棘手。船舶安全系泊牵涉到许多方面的问题值班职责与责任；系缆的不均衡受力；风及水动力的影响；系缆设备的缺陷；气候与环境所带来的不利因素等等。不注重解决这些问题而造成严重后果的惨痛教训比比皆是1986年，某外轮在北仑港原料码头断缆漂泊，造成险情；1987年8月13日，巴拿马籍DYH轮满载化肥，靠上海宝山钢铁厂原料3号泊位，断缆漂泊后，触碰引桥，使引桥四跨长达150米桥面掉入江中，造成3个月停产重大事故，经济损失打数亿元；1988年6月28日上海远洋运输公司“雪海”轮在黄浦江89浮筒之间系泊，尾缆断裂，船体漂移失控，与过路船舶相撞，又擦撞泊岸舰艇，造成重大损失；1994年KEYSTONECANYO
22、N号油轮在ASTORIA码头受狂风袭击，缆绳全部断裂1等等。“系泊”这一术语，系指把一艘船固定到码头上的系统。对油船而言，最普通的码头是直码头和岛式码头，而其他类型，则包括单点系泊（SBMS）和多浮筒系泊（MBMS）2。船舶系泊在码头上，船舶、缆绳、护舷、水体及码头共同组成一个复合的弹性结构体系。这个系统，必须要能抵抗由于下列诸因素产生的力中的一部分或可能全部风、水流、潮汐，船舶驶过产生的纵荡，波浪、涌浪、静震、冰、吃水变化。系泊船舶通常有6个自由度的运动，分别为横移、横摇、升沉、纵移、纵摇和回转。系泊系统的载荷直接关系到港口及船舶的安全。对船舶和缆索进行载荷分析研究，可以评价船舶系泊时缆绳和
23、码头护舷的受力是否在允许的安全范围内，确保系泊的船舶以及码头的安全，对于系泊方法选择和系泊设备的优化配置具有建设性意义。通过经验公式对大型油轮系泊载荷进行研究，并将研究结果与实际环境结合，推倒出大型油轮安全系泊的结论与建议，是本文的意义所在。1影响系泊安全的因素船舶经过长途跋涉之后靠港，带上缆绳，在很多船员的概念中就是安全抵达，处于相对平静的状态。在环境条件没有重大变化的情况下，船员原先在航行中高度警惕的心理逐渐松弛下来，一定程度上出现对外界条件的麻痹状态。但长期的航海实践证明即便船舶已经靠泊在码头上，仍然存在各种因素对船舶安全构成威胁3。11富余水深船舶富余水深是影响船舶航行和靠泊安全的最直
24、接因素之一。在系泊期间如果出现富余水深不足或者吃水差过大的情况，船底就可能触碰泊位海底、港池底或者河底，有可能因受力不均而变形，甚至可能顶碰硬物出现下钢板洞穿或断裂的情况，发生坐底事故。因此，富余水深对船舶航行和靠泊安全来说极为重要。富余水深与船舶静态吃水、潮高和海图水深的关系用下式表示富余水深静态吃水海图水深当时当地潮高12码头靠泊设备码头为船舶提供的靠泊碰垫一般用橡胶制成，富有弹性，能吸收船体在靠泊时产生的能量，起到保护码头和船壳的作用。但一些缺乏维护的碰垫橡胶脱落后，硬质铁芯暴露并直接与船壳接触，反而损坏船壳，而且通常这些碰垫内芯经过撞击后变得非常尖锐，严重影响船舶系泊安全。部分码头是由
25、原来的杂货码头改装而成的，缆桩比较粗短，四五根缆绳挽桩后就可能溢出，当缆绳发生松紧变化时极易滑出缆桩，造成险情。有时需要在同一缆桩带上两艘船舶的缆绳，但码头水手在缆绳上桩时可能为图方便，不按规定逐个穿过琵琶头后再上桩，而是一股脑儿套上缆桩，造成缆绳相互套压，当两船前后离泊时，就不能按要求解缆，只能让未开的船舶先松缆，这种做法对系泊船舶安全构成潜在威胁。13吹开风空气流动产生风，靠泊在码头的船舶都会受到风的影响，其影响后果与船舶和风向的相对方位有关。对系泊船舶影响最大的风是来自码头方向的横风，即吹开风。如果风向与船首成45角，船首的缆绳将受到很大的张力；如果风向与船尾成45角，则船尾的缆绳将受到
26、很大的张力。如果风压超过了缆绳的破断能力，缆绳将断裂，船舶就会漂向下风向。在这种情况下，可以通过增加横缆，动用车舵、侧推器或者申请拖船协助顶推等方法来阻止险情的发生。14水流水流对系泊船舶的影响类似于风，其影响后果与船舶与流向的相对方位有关。相对流向不仅决定船舶所受流力的大小，而且决定了流力作用方向和流压中心的位置。相对流向越大，其流压越大，流压角也越大，流压中心越靠近船中位置，即，相对流向越大，对系泊船舶越不利。15航行船舶产生的波浪船舶偏离航道中线而靠近航道一侧岸壁时，靠近岸壁的一侧水流加速、压力降低，产生使船舶靠近岸边的附加作用力，即岸吸力，它可能导致船舶触碰岸壁，同时还产生一个使船首偏
27、离岸壁的力矩，即岸壁力矩。岸吸力和岸推力通称为“岸壁效应”。当一艘大型油船在狭窄水道且水深较浅的条件下，近距离驶过系泊船舶时，两船之间的相互作用使得驶过船受到的影响与岸壁效应相同，而系泊船舶则受到驶过船的散波及其散波受岸壁反射后产生反射波的影响，出现首摇、横摇、纵摇以及横荡、纵荡和垂荡等运动。其中对船舶影响最大的是纵荡，可能造成系泊船靠岸一侧船体受到损伤，也可能使系缆受力过度而断裂。2影响系泊的各种载荷分析码头前系泊的船舶与缆绳、护舷共同组成系泊系统。系靠方式应该随不同的环境荷载作用而不同，如果系靠方式不合理，某根缆绳所受张力就会超过拉力极限时而发生断裂，然后外力在余下的缆绳中重新分配，结果很
28、有可能导致全部缆绳崩断。为了设计一艘油轮的系泊系统，必须首先确定作用到船上的环境载荷。系泊船随着潮汐、货物装卸等做升沉运动、同时由于风、水流、波浪等外在环境因素作用而产生震荡，包括6个自由度的运动，即纵移、横移、升沉、横摇、纵摇、回转4，运动情况复杂，如图21。图21船舶6个自由度21环境标准OCIMF颁布的环境标准2如下来自任何方向60节（平均30M/S）风速的风，同时具有下列之一的水流3节流速的水流在0或180，或2节流速的水流在10或170，或075节流速的水流，来自最大横向水流载荷的方向。在这些状态下的水深和吃水比满载时取111，压载时取301压载状态相当于IMO的平均压载吃水，约为0
29、02LBP20（M）。风速是在离地面/水面标准基准面为10M高处测量的标准数据。显然足以代表30M/S内的平均指定速度。水流速度取船舶吃水范围内的平均流速。22系统坐标图22为本文所采用坐标系，X轴为纵向，Y轴为横向，下文中载荷分析均依此坐标系。图22船体与环境力坐标系23风载荷按照系泊设备指南2中的相关内容，作用在系泊船上的风力/力矩用下列等式计算纵向风力T2WWAV7600XWXWCF（21）横向风力L2WWYWYWAV7600CF（22）风力偏转力矩BPL2WWXYWXYWLAV7600CM（23）式中XWC无因次纵向风力系数YWC无因次横向风力系数XYWC无因次风力偏转力矩系数W空气密
30、度，42/12480MSECKG在20时KNVW高处风速，在M10TA横向（船正面）水上面积2M计算状态下LA纵向（船侧面）水上面积2M计算状态下BPL垂线间长MXWF纵向风力TYWF横向风力TXYWM风力偏转力矩MT特别的，当AL未知时，可通过下式进行换算235041051MLFLABPBBPL式中BF是在IMO压载吃水下的平均干舷，BPL为船舶的垂线间长。24水流载荷按照系泊设备指南2中的相关内容，作用在系泊船上的水流力/力矩用下列等式计算纵向水流BP2CCTL7600VCFXCXC（24）横向水流BP2CCYCYCTLV7600CF（25）水流偏转力矩BP2CC7600TLVCMXYCX
31、YC（26）式中XCC无因次纵向水流力系数YCC无因次横向水流力系数XYCC无因次水流力偏转力矩系数C海水密度，42/4104MSECKG在20时CV在船吃水范围内的平均水流速度KNT船舶吃水M（计算状态下）XCF纵向水流力TYCF横向水流力TXYCM水流力偏转力矩MT25风流组合环境载荷251无因次系数转换有些资料引用首垂线处侧向力系数（CYF）和尾垂等处侧向力系数（CYA）代替侧向力系数（CY）和偏转力矩系数（CXY）。这样一般更方便于手算，但用下列等式可方便的彼此转换（A）从总的力/偏转力矩系统转换到垂线系统的力XYYYFCCC2/1XYYYACCC2/1（B）从垂线系统的力转变成总的力
32、/偏转力矩系统YAYFYCCC2YAYFXYCCC实际计算中，某些资料习惯用首尾垂线处侧向力系数来替代侧向力系数，因为横缆集中在船的两端，这样表达更适合横缆的要求，则上式（32）分解成成如下公式L2WWYAWYAWAV7600CF（221）L2WWYFWYFWAV7600CF22235分解成如下公式BP2CCYACYACTLV7600CF251BP2CCYFCYFCTLV7600CF252式中，YAWF为船尾横向风力，YAWC为船尾无因次横向风力系数，YFWF船首横向风力，YFWC为船首无因次横向风力系数，YACF为船尾横向水流力，YACC为船尾无因次横向水流力系数，YFCF为船首横向水流力，
33、YFCC为船首无因次横向水流力系数，其他参数与上文介绍相同。252作用于船上的最大力按照系泊设备指南规定，对16,000DWT以上的油船的最大合成力表达如下满载条件下KNDLAFBPTFX042505500MAX（27）KNDLAFBPLFYF2320015060MAX（28）KNDLAFBPLFYA2482028390MAX（29）压载条件下（平均吃水BD）KNLDAFBPBTBX0461304980MAX（210）KNLDAFBPBLBYF0259502840MAX（211）KNLDAFBPBLBYA0261703190MAX（212）压载条件下（平均吃水002BPL2）KNLLAFBPB
34、PTBX010092304980MAX2（213）KNLLAFBPBPLBYF010052002840MAX2（214）KNLLAFBPBPLBYA010052403190MAX2（215）式中D满载吃水MBD平均吃水MTFA满载条件下横向（船正面）水上面积2MTBA压载条件下横向（船正面）水上面积2MLFA满载条件下纵向（船侧面）水上面积2MLBA压载条件下纵向（船侧面）水上面积2M经验表明，油船最大力的求取可以根据下表进行计算，表中所列参数均为各个方向船舶受最大作用力时的参数。表1油船最大力计算参数表作用力/条件风水流无因次分风力系数风向风速无因次水流力系数流向流速水深吃水比XF/满载09
35、5180600035108300TWD110YFF/满载02610060043170200TWD110YAF/满载049656004610200TWD110XF/压载086180600038180300TWD44YFF/压载049115600342110075TWD30YAF/压载0557060034575075TWD3026缆绳受力分析缆绳受力情况时要注意以下几点5（1）因为缆绳有一定的弹性，所以计算船舶的系泊能力需把所有系泊的缆绳看成一个系统来综合考虑，特别注意不能把某跟缆绳孤立出来。（2）船舶系泊系统中的每根缆绳受力情况与和有关，当25时，缆绳受力与LCOS成正比例；当25时，缆绳受力与
36、LCOSCOS成正比例，其中L是缆绳从绞车到码头缆桩的长度，分为舷外（OUTBOARD）和舷内（INBOARD）两部分，是缆绳在水平面上的偏离角度，是缆绳在垂直方向上的倾斜角度。具体定义可参见图33。图23与的示例（3）假定缆绳的张力与伸长量成正比，并认为缆绳所能承受的最大负荷为055MBLMBL为缆绳的名义最大破断负荷。（4）船舶系泊系统中应假设有一根缆绳是最先破断的，并考虑此缆是最危险的，用下标C表示。整个系泊系统所能承受的最大力为25时CCCYCOSCOSLLCOSMBLR5502（216）COSCOSMBLNRX550（217）式中，YR表示横向，XR表示纵向。25时IIICCCYLL
37、MBLR/COSCOSCOS/COS5502（218）COSCOSMBLNRX550（219）（5）在计算过程中船舶的横向系泊能力和纵向系泊能力是分开单独考虑的，而横向系泊能力又可以首尾分开考虑。（6）假定外界施加压力为零时，缆绳受力也为零，即使缆绳处于拉紧状态。（7）计算中涉及到的缆绳属于同一材料同一型号。（8）缆绳受力计算中不考虑预应力及缆绳末端连接环与缆绳的材料差异。3实例计算根据OCIMF出版的MOORINGEQUIPMENTGUIDELINES6，以一艘250000吨级油船为计算算例，计算船舶在标准环境下的风流载荷情况，缆绳受力情况。对比其所受风流载荷和和缆绳受力情况，研究系泊系统是
38、否处于安全载荷情况下。31船舶资料本文研究对象为一艘大型油轮，DW为250000吨，船长3497M，船宽518M，满载条件下纵向受风面积AL3225M2，横向向受风面积AT818M2，吃水192M；压载条件下纵向受风面积AL7622M2，横向向受风面积AT1380M2，船舶垂线间长LBP3293，平均吃水61M，船尾倾，纵倾度1，系泊所用缆绳MBL为1110KN。32环境载荷计算321风载荷第一步根据上文的风载荷计算公式确定计算所涉及到的船舶参数船舶满载23225MAL2818MAT3W2231MKG（空气温度20）节60WV（根据31标准环境）第二步根据风向确定无因次纵向风力系数和无因次横向
39、风力系数21标准环境中要求风向来自任意方向，这里计算以150为例。根据下图获取150时船舶的无因次风力系数。730XWC（图31）190YAWC（图32）130YFWC（图32）图31无因次纵向风力系数分布图图32船舶首尾无因次横向风力系数分布图第三步根据公式计算风对船舶的作用力3468186076002231730AV76002T2WWXWXWCFKN34632256076002231190AV7600CF2L2WWYAWYAWKN24332256076002231130AV7600CF2L2WWYFWYFWKN第四步列表以上为满载状态下风向150时风对船舶作用力的计算过程，以此方法计算其他
40、各个角度风向的作用力，列出下表表2满载状态风对船舶的作用力FORCEKN030606590100120150180XWF35330413720157346451YAWF677922930863706346YFWF147324481500451243从表1可知，满载状态下XWFMAX451，YAWFMAX930，YFWFMAX500，单位KN。压载状态下风对船的作用力计算过程与满载相同，计算结果填入下表表3压载状态风对船舶的作用力FORCEKN030607090115120150180XWF490441216108363697YAWF15502384242022951678775YFWF3341
41、1281903219021681285从表2可知，压载状态下XWFMAX697，YAWFMAX2420，YFWFMAX2190，单位KN。322水流载荷第一步根据上文的水流载荷计算公式确定计算所涉及到的船舶参数船舶满载垂线间长BPL3293M船舶吃水T192M海水密度C10253KGM20根据21标准环境，取流速CV2节，流向170，水深吃水比WD/T111第二步根据流向确定无因次纵向水流力系数和无因次横向水流力系数油船船首属于普通型，根据下图查得无因次水流力系数。XCC0图43YACC0175图44YFCC013图44图33满载状态船舶无因次纵向水流力系数分布图图34满载状态船舶首尾无因次横
42、向水流力系数分布图第三步根据公式计算水流对船舶的作用力0TL7600BP2CCVCFXCXCKN59733292192760010251750TLV7600CF2BP2CCYACYACKN14673329219276001025450TLV7600CF2BP2CCYFCYFCKN第四步列表以上为满载状态下流向170，流速2节时水流对船舶作用力的计算过程，以此方法计算标准状态下其他各个角度流向水流对船舶的作用力，列出下表表4满载状态下水流对船舶的作用力FORCEKN0/3KT10/2KT80/3/4KT100/3/4KT170/2KT180/3KTXCF276018220268YACF15697
43、58652597YFCF3586006811467联系表1，从表3可知，满载状态下XCFMAX取268（与XWF同向），YACFMAX1569，YFCFMAX1467，单位KN。压载状态下水流对船舶的作用力计算过程与满载相同，需要注意的地方是压载状态时船舶的无因次水流系数应从下图求得图35压载状态船舶无因次纵向水流力系数分布图图36压载状态船舶首尾无因次横向水流力系数分布图利用相同方法求出压载状态下水流对船舶的作用力，列出下表表5压载状态水流对船舶的作用力FORCEKNT61M0/3KT10/2KT75/3/4KT110/3/4KT170/2KT180/3KTXCF13263204793YAC
44、F54644960YFCF22506349联系表2，从表4可知，XCFMAX取93（与XWF同向），YACFMAX64，YFCFMAX63，单位KN。323作用于船舶上的最大力根据风流载荷的计算结果，可以轻易找出风流共同作用下船舶所受的最大纵向力和最大横向力。满载状态XF451268719KN（向船尾）YAF93015692499KNYFF50014671967KN压载状态XF69793790KN（向船尾）YAF2420642484KNYFF2190632253KN由此可知，作用在船舶的最大纵向力与最大船首横向力是在压载状态下，最大船尾横向力是在满载状态下，即XF790KN（压载）YAF249
45、9KN（满载）YFF2253KN（压载）计算结果可与由公式（310）（39）（311）所得结果进行比较KNLDAFBPBTBX0461304980MAX04981380004613613293780KNKNDLAFBPLFYA2482028390MAX0283932250248219232932485KNKNLDAFBPBLBYF0259502840MAX028476220025956132932217KN通过比较发现两种方法所得结果十分相近，基本吻合。33系泊能力计算系泊能力计算是整个案例计算的核心部分，通过分析给定系泊模式下缆绳的受力情况，计算出整个系泊系统所能承受的最大作用力。331计算
46、步骤第一步缆绳分组根据缆绳的不同作用将系泊系统中的缆绳进行分组，比如计算横向力的时候将船首分为一组，船尾分为一组。下图为本例系泊布置图，图中15号缆绳分为一组，1014号缆绳分为一组，69号缆绳分为一组。图37系泊布置图第二步参数介绍并取值，L的定义上文已作介绍，另，下文中还涉及一个参数H，它表示码头缆桩与船舶导缆孔之间的高度差。各个参数的取值详见表6，表7。第三步确定各根缆绳的COS,COS值详见表6，表7。第四步确定各根缆绳的LCOS2值及各组总和详见表6，表7，为方便计算，表中数据扩大100倍，对最终计算结果无影响。第五步代入公式计算表6满载条件缆绳受力分析表缆绳OUTL（计划）HLLL
47、INOUTCOSCOSLCOS100L2COS1001150473441476530997099618217621734634424665209970955184175317241534474154258409970955114109414237534523754481509960969119115512435534553553570509950977139135710690683429683510309990988788695342869535104509990988810260534326053595509980984910459343359359409980984101104034494
48、0327209960982136134111284153447415327350997097513312912160443444447551509970961187179131025853433585664509980984153150141086534306567109990982138136729由图6可知，15号缆绳组中2号缆绳的LCOS100最大，即该缆绳受力最大，最先破断。同理可知1014号缆绳组中12号缆绳最先破断，69号差别不大。因为25，所以选取公式（316）（317）进行计算CCCYCOSCOSLLCOSMBLR55022350997084111071110550YFRKN2373997087112971110550YARKNCOSCOSMBLNRX550XFR2（055）（1110）（0988）（0999）1205KNXAR2（055）（1110）（0984）（0998）1200KN表7压载条件缆绳受力分析表缆绳OUTL（计划）HLLLINOUTCOSCOSLCOSCOS100L22COSCOS1001150471922225165709260966157140217346192226506560923095515713931724151882444554258809110955099086414237518826
