1、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所在学院专业班级航海技术学生姓名学号指导教师职称完成日期年月2目录0引言11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8321风载荷8322水流载荷10323作用于船舶上的最大力1433系泊能力计算15331计算步骤15332计算方法的局限性184系泊问题总结及解决方
2、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203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
3、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,GENERALIZESVARIOUSFACTORSAFFECTINGTHESAFETYOFSHIPMOORINGFOCUSEESONTHEENVIRONMENTLOADTHATMOORINGVESSELSSUFFERED,USESINTERNA
4、TIONALLYRECOGNIZEDCLASSICALFORMULATOANALYZETHEWINDLOAD,CURRENTLOADMOORINGSHIPSUFFERED,EVALUATESMOORINGLINETENSIONANALYZESANDCALCULATESANACTUALMOORINGCASEOFALARGETANKER,ROUGHLYCALCULATESTHEFORCEONTHESHIPCAUSEDBYWINDANDCURRENTINTHERANGEOFALLOWABLEERROR,EVALUATESTHERESTRAINTCAPABILITYOFAMOORINGSYSTEMAN
5、DTHERATIONALITYANDFEASIBILITYOFAMOORINGLAYOUTPUTSFORWARDPRACTICALSOLUTIONSANDMETHODS,PROPOSALS,CANBEUSEDTOGUIDETHEACTUALENGINEERINGWORKKEYWORDSSHIPMOORINGLOADSAFETY10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
6、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KEYSTONECANYON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
7、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
8、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
9、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。2有时需要在同一缆桩带上两艘船舶
10、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
11、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
12、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、
13、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。3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002LBP20（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
14、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空气密度，42/12480MSECKG在20时4KNVW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
15、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BP2CC7600TLVCMXYCXYC（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
16、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T5YCF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/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
17、，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，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
18、的最大合成力表达如下满载条件下6KNDLAFBPTFX042505500MAX（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）KNLLAFBPBPTBX010092304980MAX2（213）KNLLAFBPBPLBYF010052002840MAX2（214）KNLLAFB
19、PBPLBYA010052403190MAX2（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095180600035108300TWD1107YFF/满载02610060043170200TWD110YAF/满载049656004
20、610200TWD110XF/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
21、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8IIICCCYLLMBLR/COSCOSCOS/COS5502（218）COSCOSMBLNRX550（219）（5）在计算过程中船舶的横向系泊能力
22、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
23、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）
24、190YAWC（图32）130YFWC（图32）9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10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FORCEKN030606590100120150180XWF35
25、330413720157346451YAWF677922930863706346YFWF147324481500451243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FORCEKN030607090115120150180XWF490441216108363697YAWF15502384242022951678775YFWF33411281903219021681285从表2可知，压载状态下XWFMAX697，YAWFMAX2420，YFWFMAX219
26、0，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T192M11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12图34满载状态船舶首尾无因次横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0TL7600BP2CCVCFXCXCKN5973329219
27、2760010251750TLV7600CF2BP2CCYACYACKN14673329219276001025450TLV7600CF2BP2CCYFCYFCKN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FORCEKN0/3KT10/2KT80/3/4KT100170/2KT180/3KT13/3/4KTXCF276018220268YACF1569758652597YFCF3586006811467联系表1，从表3可知，满载状态下XCFMAX取268（与XWF
28、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14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FORCEKNT61M0/3KT10/2KT75/3/4KT110/3/4KT170/2KT180/3KTXCF13263204793YACF54644960YFCF22506349联系表2，从表4可知，XCFMAX取93（与XWF同向），YACF
29、MAX64，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）15YAF2420642484KNYFF2190632253KN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）YAF2499KN（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K
30、NLDAFBPBTBX0461304980MAX04981380004613613293780KNKNDLAFBPLFYA2482028390MAX0283932250248219232932485KNKNLDAFBPBLBYF0259502840MAX028476220025956132932217KN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
31、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16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）HLLLINOUTCOSCOSLCOS100L2COS100115047344147653099709961
32、821762173463442466520997095518417531724153447415425840997095511410941423753452375448150996096911911551243553455355357050995097713913571069068342968351030999098878869534286953510450999098881026053432605359550998098491045934335935940998098410110403449403272099609821361341112841534474153273509970975133
33、12912160443444447551509970961187179131025853433585664509980984153150141086534306567109990982138136729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CCCYCOSCOSLLCOSMBLR5502172350997084111071110550YFRKN2373997087112971110550YARKNCOSCOSMBLNRX550XFR2（05
34、5）（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）HLLLINOUTCOSCOSLCOSCOS100L22COSCOS1001150471922225165709260966157140217346192226506560923095515713931724151882444554258809110955099086414237518826642448608940969101087512435518827940357508840977115099552690681801487053
35、510550967098878869518014572351070968098881026051471376235970972098491045914714061359609700984101104013718942532745094609821251161112841513718343532755095009751231141216044137173467553509550961172157131025851331286066609750984145139141086513311666567250980098213312865418由图7可知，15号缆绳组中1，2号缆绳的LCOSCOS100
36、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（318）（319）进行计算IIICCCYLLMBLR/COSCOSCOS/COS5502214757115251110550YFRKN232172115461110550YARKNCOSCOSMBLNRX55011679670988011105502XFRKN11659700984011105502XARKN计算结果与423作用于船舶上的最大作用力进行比较，不难发现系泊系统的纵向承受能力是足够的，横向承受能力还略有不足。332计算方法的局限性本次计算所采用的方法适用于大多数系
37、泊模式的计算，精确度合理，但是仍有以下局限性（1）纵向横向系泊能力分开考虑；（2）缆绳布置要对称；（3）首尾缆的角小于45；（4）所有缆绳的材质、结构、尺寸等要求相同或近似；（5）作用于横向的缆绳分成首尾两组。4系泊问题总结及解决方法船舶系泊期间存在的主要问题由风流载荷引起，上文已进行详细分析，除此之外，系泊船舶还会遇到哪些问题呢如何进行合理安排使得缆绳受力不超过其破断负荷这是本文研究的意义所在，也是载荷计算的最终目的。41系泊问题总结411缆绳受力不均衡船舶在系泊时，所有缆绳受力均衡是我们想要达到的理想状态，这样就能最大限度地防止断缆事故的发生。但是实际系泊中，基本上都会遇到缆绳受力不均的问
38、题。当船头受风时，船头缆绳紧，船尾缆绳松；当船尾受风时，船头缆绳松而船尾缆绳紧。只有当横风、横流时，首尾缆绳受力才能趋于平衡。由于风流对船舶的影响是不断变化的，所以首尾缆受力也不断变化，很难达到均衡。即使是单独考虑船首或者船尾，各缆的受力也很难达到均衡。因为无论是船头还是船尾，大多数船舶的缆绳都从左右舷导缆孔引出，而非从同一导缆孔引出。导缆孔的布置多数情况设置于船舶首尾两舷，具有一定距离，因此不管是船首或者船尾，里舷缆或者外舷缆都难以达到均衡受力。412系缆设备存在缺陷船舶在系泊过程中经常被要求多系缆绳，尤其是在风浪大的时候更应加缆以确保系泊期间的安19全。系泊时，缆桩太近，系缆过短，致使系缆
39、水平夹角过大，水平安全分力减小，同时也减少了缓冲作用。万吨级船舶在系泊过程中经常会遇到需要在一对双柱缆桩上挽多根缆绳的情况，这就给系缆带来许多问题。首先，多根系缆重叠带在一对缆桩上，涨落潮时难以对缆绳进行收放调整。其次，由于缆桩的高度有限，若多根缆绳系于同一对缆桩，当系泊期间受强大风力或其它外力作用时，缆绳极易滑脱。导缆孔问题在船舶系泊期间也是一项不可忽视的问题。导缆孔是缆绳的出口点，它能改变缆绳的走向，同时承受缆绳对船体的系柱力。现有的导缆装置上带有导缆滚轮用以减少缆绳的磨损。但在实际操作中，由于缆绳系泊角度的关系，缆绳仅有部分从滚轮上经过，而很大一部分直接与船体接触。当船舶受波浪作用时会产
40、生上下波动，致使缆绳与船体直接接触部分相互摩擦。一般船用化纤缆经过数小时的摩擦后，会出现严重断股，甚至断裂。413环境因素影响船舶靠泊系缆后，在气候良好、风平浪静、潮水平稳的环境下，一般能安全停系于泊位。但若环境条件恶劣，则船舶靠泊期间的系缆常出现巨大威胁。不利环境因素包括台风季节强劲的吹开风，洪峰，洪水期，大潮汛，涌浪，湍急的急落水，冲下码头外档的水流，低潮前后的急流，船尾指向河流的上游，码头长度短、桩少或位置不佳，码头边航道窄、常有大船经过，码头低矮而船舷高、周围无挡风物。这些不良气候和环境的影响会严重威胁着船舶系缆的安全。此外，船舶本身也可能存在某种缺陷，如系缆根数过少，缆绳破旧、老化，
41、缆绳强度不足，系缆设备不全或导缆装置故障等。42解决方法针对以上几点问题，资料7中给出了如下解决方法421改善靠泊期间系缆均衡受力的方法（1）按系缆的新旧情况适当调整其松紧，比如新缆宜收紧些，旧缆可松弛些；（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）每根缆绳可以绞得紧些，但各缆桩在挽缆时可不必过分挽牢，而在受强风或急流影响时应让其先伸出后滑出，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。422解决设备所存在的缺陷船舶系
42、泊时需要在一对双柱缆桩上挽多根缆绳，主要原因是双柱缆桩过少，针对这种情况，可以尝试单桩挽缆，每一个缆桩挽一根缆绳。现代化纤缆的弯曲度可以承受单桩系缆，可以在每一个缆桩上挽56圈，这样既可以防止缆绳滑脱又能单独调整缆绳松紧。至于导览装置的问题，为防止缆绳摩擦船体造成断缆，可对受摩擦部位包以帆布或其他耐磨物质。但这并非根本的方法，根本的解决办法是在船舶建造时装配好全方位滚动的导览装置，以解决摩擦所造成的断缆危险9。523消除系泊期间断缆的不利因素当船首逆流，头缆很紧而尾缆很松，则应适当收紧尾缆，以使船尾不离开码头从而减少船身前后冲动和左右转动的幅度。若船尾逆流而无横风，尾缆绷紧而船身紧贴码头，则可
43、适当放松尾缆。20当船体受到猛烈的吹开风或冲开流的作用时，则不要绞缆而要加缆，不要临时在强风中绞缆而在强风来临前预先绞缆。当风至7级时，应调整好各缆绳的松紧。风力增到10级或以上时更不宜松缆，因为此时松缆易造成缆绳绷断并引起断缆连锁反应。即使松缆也宜减少挽缆道数，并让其慢慢滑出，当风力大到10级，船身吹离码头较远时，只宜维持现状或加缆，酌情抛下里舷的锚或请拖轮协助以防止事故的发生8。5结束语针对船舶系泊期间所处的复杂环境，总结各类系泊事故的经验教训，为提高系泊水平，提出以下几点建议（1）系泊时首先综合考虑泊位结构模式，船舶出缆口位置，码头潮汐、风、浪、流等因素，确定最合理的布缆方式9；（2）缆
44、索应尽量对称布置于船中附近；（3）横缆尽量垂直于船舶的纵向中心线，并尽可能靠近船首和船尾；（4）倒缆应该尽可能与船首尾线平行13；（5）系泊缆索的垂向角度应保持最小，最大不得超过25；（6）布置缆索，相同作用的缆索在船上绞车和岸上系缆桩之间的长度大致相等，首尾缆绳不宜过长17；（7）尽量让缆绳方向与流向一致；（8）根据船舶所处环境状况，及时进行缆绳调整；（9）调缆时要逐根调整缆绳，切忌同时松动多根缆绳13；需要强调的是，本文所进行的研究均是静态载荷分析，动力学的载荷在计算中没有反应。文中计算所涉及的无因次风流力系数是基于模型试验的方法获得，在实际系泊过程中可能由于突发状况会出现偏差。虽然此方法
45、很很多的假定和限制，但对于工程计算却是简单有效的。工程人员可以根据不同的码头的环境条件进行手算就可以得到有效结果。受限于知识及相关资料的匮乏，加之作者初次涉及该方面的计算，所以本文所述若有偏差，还请多多指正。21参考文献1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198911212MOORINGEQUIPMENTGUIDELINES3RDEDITIONOILCOMPANIESINTERNATIONALMARINEFORUM19971223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200829324徐道猛，刘大鹏，兰曙阳大型油轮系泊安全研究港口科技201035385桂满海，徐
46、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200817206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19921257张亚赞船舶靠泊期间系缆安全的探讨集美航海学院学报199726308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20068119徐建豪船舶系泊防台风方法探讨中国水运2008535510梁伟民船舶在大风浪天气中的系泊安全珠江水运2002202111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1992455312陈翰飞大型集装箱船舶靠泊注意事项港口引航2008495013白辅中浮体系泊力计算评述港口工程1993122114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2007576315刘祥玉，彭瑞特殊船舶的系泊问题初探中国港湾建设2007404116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1993182317TURRETMOORINGSYSTEMS2004
