篇一：吊钩索具受力分析拖航工况
水面拖曳系统龙须缆静态构型算法
孙洪波;施朝健;翁跃宗
【摘
要】为快速确定水面拖曳系统龙须缆的稳态运动参数,建立拖缆三维稳态平衡微分方程.根据拖缆两端的边界条件,利用二分法和龙哥库塔方法,对拖缆微分方程进行积分求解,确定水面拖曳系统中龙须缆的构型及稳态运动参数.以具体的拖曳实例为例进行数值仿真计算,分析龙须缆物理参数变化对系统稳态运动的影响.结果表明,运用这种算法,可以在拖曳系统初步设计阶段快速确定系统索具的参数,并能满足系统设计要求.
【期刊名称】《中国航海》
【年(卷),期】2014(037)004【总页数】5页(P59-63)
【关键词】水路运输;水面拖曳;龙须缆;静态构型;二分法
【作
者】孙洪波;施朝健;翁跃宗
【作者单位】上海海事大学商船学院,上海201306;集美大学航海学院,福建厦门361021;上海海事大学商船学院,上海201306;集美大学航海学院,福建厦门361021【正文语种】中
文
【中图分类】U661.3水面拖曳系统作为一种水上运输及失事船舶救助系统，应用于诸多领域。其中的一种龙须缆拖曳方式，由于能够有效抑制整个拖曳系统在拖航过程中的偏荡，应用更
加广泛。特别是在大型远洋船舶拖航时，采用的多是龙须缆。
龙须缆拖曳系统坐标系见图1，其中龙须缆PLOC和PROC的长度由被拖物拖力点距离确定，其夹角α应在35°～60°。沿海及遮蔽航区可用龙须缆；导缆孔磨擦区域必须使用龙须链，不得使用钢缆[1]；主拖缆OCPT为钢缆。
拖曳系统的静态构型指的是拖曳系统匀速直线运动时的运动姿态，在该系统的计算中具有十分重要的作用，不仅可以在系统设计初期直接帮助确定系统的物理参数，而且可以作为拖曳系统动态运算初始值，以加速运算收敛。因此，提出的龙须缆拖曳系统的静态构型计算方法不仅对龙须缆的设置有现实指导意义，而且可为系统的动态分析提供计算基础。
拖缆水动力模型建模方法主要包括:集中质量法、有限元法、有限差分法和直接积分法等。WALTON等[2]采用集中质量法研究了海军武器试验中水下锚链的二维运动响应，并给出了详细的求解算法和公式。中岛俊夫等[3]建立了船舶系留锚链的三维集中质量法模型，并给出了详细的算例。ABLOW等[4]在建立拖缆运动控制微分方程的基础上,采用有限差分法求解其三维动态运动。虽然有限元法和直接积分法更适于分析拖缆静力，但计算繁琐。[5]国内的王飞、朱军等[6-8]在拖缆的建模与仿真方面，分别对集中质量法和有限差分法进行了详细的总结和研究。上述研究多集中于单缆及水下拖曳系统，关于水面拖曳特别是龙须缆拖曳的研究比较少。
基于以上分析，首先对拖缆进行空间离散；然后建立拖缆微元在流体中稳定运动时，在重力、浮力和流体阻力作用下的平衡方程；最后将拖缆的边界条件转换为一组初始值，采用二分法进行积分求解。
1.1拖缆系统坐标系转换关系
图1中，惯性坐标系Oxyz的3个坐标轴单位矢量为(i,j,k)，局部坐标系Otnb的3个坐标轴单位矢量为(t,n,b)，2个坐标系均为右手坐标系,其中：t为缆的切线方向；n，b为缆的2个法线方向。根据欧拉角的定义，可得2个坐标系的变换关系
为
式(2)中:θ为水平面方位角；φ为垂向仰角。
1.2拖缆微元受力平衡方程式
设拖缆细长、有柔性、圆柱形状，受重力、水动力和惯性力作用，由拖船拖动前进，不考虑所受扭矩。拖缆微元Δs在t时刻所受张力、惯性力、水中重力和流体力分别为T，B，W和F。s为未拉伸的拖缆长度，S为拉伸后的拖缆长度。考虑一般拖缆材料的拉伸特性，有S′=?S/?s=1+eT，其中：e=1/EA，E为拖缆弹性模量，A为拖缆横截面积。根据牛顿第二定律，拖缆微元的动力平衡方程为
在计算拖缆稳态构型时，惯性力B=0，因此将式(3)与重力、浮力及阻力代入平衡方程中，并在拖缆局部坐标系下沿各个坐标轴方向展开，所得平衡
方程可写为标量形式：
式(4)中：ρ为海水密度；g为重力加速度；A为拖缆横截面积；m为每米拖缆质量；w=(m-ρA)g为水中每米缆重量；d=(1+eT)1/2d0为拉伸后缆的直径，d0为未拉伸缆的直径；Ct，Cn和Cb为拖缆的水动力系数；ut，un，ub分别为拖缆微元在3个局部坐标轴方向上的速度。
拖缆在惯性系下的坐标见式(5)。
为简化计算，设定拖船和被拖船的初始航向为零，这样主拖缆部分可简化到二维空间来考虑，而龙须缆的两根支缆存在以下关系：
式(6)中：下标L,R分别为左支缆和右支缆。
2.1不连续点的处理
经过上述简化，不连续点(即OC点)处的约束方程可根据经典力学平衡关系得到。
联立式(6)可得
式(8)中：下标M为主拖缆；下标MC,LC,RC分别为主拖缆连接点、左支缆连接点和右支缆连接点。
2.2端点的处理
首先考虑被拖船端，当给定了稳定拖航速度V后，被拖船端点PL和PR所受的水平拉力FL=FR=0.5XuuV2，Xuu为被拖船纵向运动的总阻力系数。根据拖缆两端的空间位置以及两根支缆的对称关系，拖缆的边界条件可确定为
式(9)中：下标PL,PR,PT分别为左支缆拖带点、右支缆拖带点和主拖缆拖带点；sC和B分别为支缆长度、两支缆拖带点间的距离；Z为水中浸深，如龙须缆两端都在水面处可取为0。
根据实际情况，可确定φPL,φPR和θPL,θPR的取值范围为：φPL,φPR∈(-π/2,π/2)；θPL∈[0,π/2)；θPR∈(-π/2,0]。
式(9)可采用二分法迭代求解，直至满足式(10)要求。其中，εz和εy分别为龙须缆两端位置点垂向误差和两支缆连接点位置误差，计算时均取0.001。
ε)sinφLds+(1+ε)sinφMds-(ZPL-ZPT)|lt;εz
3.1计算方法及步骤
通过联立式(6)和式(9)，可将式(9)简化为只含有2个变量的方程组形式：
式(11)中；f2(φP,θP)=
式(11)可以采用二分法迭代求解。虽然二分法在扩展后可以解决二维、三维甚至更高维的问题[7]，但通过对龙须缆拖带的实际情况进行分析，可以将式(11)变为一维问题进行求解。由于左右两根龙须缆对称，仅需以其中一根龙须缆为例进行求解。以左侧龙须缆为例，根据φP和θP的取值范围，具体的计算求解步骤如下。
1)取以条件对进行二分法迭代求解，直到满足式(10)中的第1个方程。计算得到和
2)取以条件对进行二分法迭代求解，直到满足式(10)中第1个方程。计算得到和是为避免θP=π/2的奇点而增加的一个小量，在仿真计算时φP的取值也要进行
相同的处理。
3)根据实际情况和的乘积为负，此时取并以条件φP∈(-π/2,π/2),TP=F/(cosφPcosθ?P)对f1(φP,θ?P)进行二分法迭代求解，计算得到f?1和f?2。
4)判断和和f?2的乘积。根据条件：
如果?2lt;0则?P,如果?2lt;0则?P,重新确定θP，并重复上述步骤，直到满足式(10)中的第2个方程。
运用该方法迭代求解龙须缆静态构型的计算过程见图2，从中可以看出该方法每次循环的计算结果和龙须缆的收敛过程。需指出，φP的计算值在计算过程中是临时的或无用的。如果在计算过程中动态地设置φP的取值范围(即逐渐减小φP的取值范围)，还可以提高计算效率。
3.2计算仿真
为验证该算法的可行性与精确性，以直径为70mm的拖缆为例进行计算仿真。拖缆主尺度见表1。
以300m长的拖缆为例，进行不同拖力下的计算仿真，并与实验结果[9]进行比对，以验证算法的精确性，结果见图3。
通过与实验数据比较可知，本算法不仅可行，而且在精度上完全满足实际工程计算要求。
为进一步验证本算法在龙须缆构型计算中的可行性与精确性，以海洋石油支持船“海洋石油681”号拖船以225t系柱拉力海上拖带“海洋石油981”号半潜平台为例进行计算仿真。表2为海上拖航的索具配置，图4为拖船和平台在拖航作业工况下静水中的拖航阻力曲线。[9]平台龙须缆悬挂点宽度B=56.56m。
图5和图6为主拖缆长1200m，龙须缆长60m，在最大拖航速度下的龙须缆构型及沿缆长的张力分布情况。
根据拖船与平台的阻力曲线，可以反推出此时的拖航速度为7kn。但分析图5和图6可知，虽然此时满足拖缆安全工作负荷要求，但拖缆的悬垂深度并不能满足
《海上拖航技术要求》中“远洋拖带移动式平台的悬垂值≥15m”的规定[1]。其原因是在计算拖曳系统拖航阻力时，既考虑了拖船与被拖平台的拖航阻力，又计算了拖缆的拖带阻力。因此，计算方法不仅可行，而且更加精确。
图7和图8为不同拖航速度下的龙须缆构型及沿缆长的张力分布情况。
图9和图10为3kn拖航速度、不同主拖缆长度下的龙须缆构型及沿缆长的张力分布情况。
在建立拖缆三维稳态平衡微分方程的基础上，利用二分法和龙哥库塔方法对拖缆微分方程进行了积分求解，最终确定了龙须缆拖曳系统稳态拖曳下的拖缆构型及拖缆上的张力分布，通过实际算例验证了算法的可行性与精确性。此外，还进行了不同拖航速度及拖缆长度下的计算仿真，结果充分表明
了拖曳系统参数对龙须缆拖曳系统的影响。因此，这种算法不仅对龙须缆拖曳系统设计初期确定缆索参数具有较强指导意义，而且由其得到的拖曳系统的稳态构型可为该系统的动态分析提供计算基础(即可加速龙须缆动态计算仿真的收敛性)。
【相关文献】
[1]中华人民共和国交通部.JT/T214—1995,海上拖航技术要求[S].[2]WALTONTS,POLACHECHH.CalculationofTransientMotionofSubmergedCables[J].MathematicsofComputation,1960,14:27-46.[3]中嶋俊夫，元良誠三，藤野正隆.質点系モデルによる係留ラインの3次元動的解析法[C].东京：日本造船学会論文集,1983.[4]ABLOWCM,SCHECHTERS.NumericalSimulationofUnderseaCableDynamics[J].OceanEngineering,1983,10(6):443-457.[5]VANDANARK.FiniteElementAnalysisofUnderWaterTowedCables[C].ProceedingsofInternationalConferenceonEnergyandEnvironment,2013.[6]王飞,黄国梁，邓德衡.水下拖曳系统的稳态运动分析与设计[J].上海交通大学学报,2008,42(4):679-684.[7]王飞.海洋勘探拖曳系统运动仿真与控制技术研究[D].上海：上海交通大学，2007.[8]朱军，熊鹰，王志国.拖缆系统直线定常运动仿真计算[J].海军工程大学学报,2001,13(2):17-
20.[9]林文锦,蔡钿,邵哲平.海洋石油支持船拖航作业技术及应用指导书[M].北京:人民交通出版社,2011：10.
篇二：吊钩索具受力分析拖航工况
船舶作业安全分析表（JSA）
船舶：
拟进行的作业：船舶出海作业
作业地点/时间段：
作业负责人：
作业安全分析参与人员：
作业步骤
潜在的危险
控制措施
1.作业现场有其1.清理现场，使现场无物品妨碍；
他物品，妨碍作2.提前处理水、冰等，采取防滑措施。
业，致人受伤；
3.作业人员相互协调，互相提醒，尽快完成作业；
2.作业现场有水、4.现场指挥注意船舶速度和吊钩情况，及时提醒船员。
冰等，导致人员5.作业完毕，无关人员及时撤离。
带缆作业
受伤；
3.缆绳突然受力导致人员受伤；
4.吊钩过低，砸伤人员
实施负责人
1．船舶碰撞、搁1．严格遵守船舶航行的规章制度和操作规程；
浅导致船体2．开航前做好航次计划，对浅水区、限制通航取和通航密集区进行标注，提前采取措施，结构损坏，可能导致船舶沉没；
2．碰撞、搁浅导致船体破损，燃油外泄造成油污染；
增加人员值班了望，必要时船长在驾驶台指挥；
3．夜航时，船长签署夜航命令簿，落实夜航要求；
4．在浅水区航行尽量采用推荐航线；浅水区应打开测深仪航行减速慢行；如对水深有怀疑，必要时应停车采用人工测量确定实际水深；
5．长航线航行时，应安排好人员倒班，避免疲劳驾驶；
6．外来人员登船须持有效的证件（如四小证、五小证等）；加强对外来人员的登船教育和培训；
船舶航行
3．船员和运输人员碰撞直接导致的人员伤亡；
碰撞和搁浅发生后救助不及时导致的人员伤亡。
7．尽量避免能见度不良和恶劣天气出海航行；
8．定期进行安全检查和现场督察；
9.交通艇航行期间应保证2人值班，加强了望；通航密集区、港区航行船长在驾驶台值班；与他船交会时提前采取避让措施；
10．交通艇出海时必须将动态及时通知事业部调度室；
11．交通艇必须配备雷达，以保证恶劣天气的航行安全；
12．交通艇每次出海前，应作好相应检查，保证动力系
统和通讯设备的良好，禁止带故障出海
2.
吊装人员必须具有司索及指挥证书，做到持证上岗；
3.
吊装索具需经主管部门进行检验，并在检验有效期；
4.
加强对吊装作业人员的安全教育和操作技能培训；
5.
人员禁止在吊装货物下通过或停留；
6.
吊装货物必须有1根以上的牵引绳；
7.
施工现场做好隔离、禁止无关人员进入，作业人员应穿戴好个人劳保用品；；
1．吊装作业中1.
严格遵守规章制度和操作规程，坚决贯彻“十不吊”由于被吊物坠落或碰撞，直接导致的人员伤亡；
2．被吊装物坠落、碰撞，导吊货作业
致起重设备、8.
重大货物吊装前应做好吊装计划，使用安全负荷索具、选择合适吊点，确保安全；
船舶和运输9.
加强起重设备的维护保养，保证设备安全；
车辆的损坏；
3．被吊物的损10.
加强现场监督管理。
坏。
工作船或交通艇尾靠平台
1．由于碰撞导致的船1．严格遵守船舶靠泊的规章制度和操作规程；
舶和平台结构损2．船舶尾靠平台前应检查船舶动力系统、系泊系统，确保设备良好；
坏，甚至造成船舶或平台沉没；
2．由于碰撞导致火灾、爆炸发生，造成船舶和平台严重损坏；
3．由于碰撞船体破损，燃油外泄造成油污染；
3．加强尾靠平台作业时的安全值班，有危险时及时通知船长提前采取措施；
4．选择合适的天气和水文情况进行尾靠平台作业，视线不良时禁止尾靠平台作业；
5．船舶尾靠平台时，平台与船舶的消防系统处于随时可用状态；
6．保持船舶与平台的通讯系统畅通，有问题随时沟通；
7．船舶动力系统有故障时禁止进行尾靠平台作业；
8．当船长认为有危险时，可以通知平台采取必要措施停止作业，离开平台；
9．交通艇尾靠平台前应通知乘客保持原位置坐好，不要随意走动；
10.交通艇首次尾靠平台或更换新船长时，要安排有经
验的船长进行指导，保证船长对当地水文情况和靠
4．碰撞导致船员、乘
泊方式了解；
客或平台人员伤11.交通艇在气象或能见度不亮的情况下，禁止进行尾
亡。
靠平台作业；
12.严格外雇交通艇的准入管理，严格控制船舶质量，尽量选用双车、双桨船舶，提高机动性能。
1．油轮与平台碰撞导1.
安排有资质公司进行作业安全分析，对安全分析中提出的建议措施进行落实；
致船舶或平台结构损坏、可能导致船舶或平台的全损；
2．由于碰撞导致火灾、爆炸发生，造成船舶和平台严重损坏和人员伤亡；
2.
建立健全油轮靠平台的各项规章制度，严格遵守操作规程；
3.
提高尾靠平台油轮的配备要求，尽量选用双车、双桨的船舶，提高机动性能；
4.
加强对油轮的安全检查力度，确保油轮本身动力设备安全；
5.
选择合适的天气和水文情况进行尾靠作业，视线不良时禁止靠泊；
6.
加强特船管理中心对现场作业的监控，对新船长首次靠泊应派有经验的船长进行跟船指导作业；
7.
油轮靠平台前，要求平台对靠船有危险的可回收平台外伸结构予以收回；
油轮尾靠平台
3．由于碰撞船体破8.
加强靠平台时油轮尾部和平台靠船位置的安全距离报告，有危险时及时通知船损，燃油外泄导致长；
油污染；
9.
油轮靠平台时，平台守护船做近平台守护；
4．碰撞导致船员和平10.
油轮靠平台期间时，平台与油轮的消防系统处于随时可用状态；
台人员伤亡。
11.
加强船长、船员的安全教育和操作技术的培训；
12．保持油轮与平台的通讯系统畅通，有问题随时沟通。
1．船舶拖航中被拖物1．严格遵守船舶拖航和就位作业的操作规程；
（平台）失控可能2．拖航前制定拖航计划，并制定应急预案；
导致平台与船舶的3．由中国船级社进行拖航前的船舶和被拖平台检验；
碰撞，平台搁浅、倾覆；
2．船舶和被拖物（平台）的碰撞可能导致船舶或平台结构的损坏，甚至全损；
3．被拖物（平台）失控，或与船舶发生碰撞可能导致船员和平台人员的伤亡；
4．平台就位中失控，4．落实控制措施的落实情况，办理拖航作业许可证；
5．拖航船舶在作业前应检查动力系统、拖带设备和通讯系统，保证设备安全可靠；
6．注意拖航前和作业海区天气资料的收集，加强天气预报；选择适宜的天气进行拖航作业；
7．加强拖航航线的选择，尽量远离渔区和通航密集区；
8．拖航期间拖轮驾驶台2人值班，加强了望；
9．危险区船长应在驾驶台指挥；通航密集区、渔区应减速慢行，提前采取避让措施；
10.拖航期间每小时与平台和调度室进行联系，确定平台安全；
11.如遇恶劣天气应提前采取措施，选择适宜海区避风；如不可避免，应采取一切必要措施保证平台安全；
12.特殊重大拖航作业，应提前与主管机关联系采取通航管制措施；
13.确保被拖物(平台)与拖轮之间的通讯畅通；
拖带就位作业
平台与井口发生碰14.平台就位中应选择适宜的天气和潮流,能见度不良时禁止进行就位作业；
撞导致油污染
15.平台就位应选择顶流,控制好平台移动速度。
1.起抛锚作业前，应向施工组织方明确三用工作船的相关参数以及作业能力，尤其
是稳性特性和要求，稳性特性需要经过证明，并充分考虑海流等作业环境的影响，以确保
三用工作船能够胜任所指派的工作内容。
2.在抛锚过程中，拖轮接好锚头缆后，收紧锚头缆，将锚绞到船尾适当的位置，以防止太高在拖锚时刮磨锚齿，太低锚在水下打转与锚缆绞在一起。
3.由于海上风浪比较大，可以再甲板适当的位置栓一根绳子以防止船员在起锚过程中捞锚漂或者进行其他作业时掉入海中。
4.系柱拖力应考虑拖轮用侧推后可能引起的系柱拖力的减小，实际操作中考虑一定的安全余量。
起抛锚作业
人员伤亡、船舶受损、5.三用工作船应认真执行海洋石油工程公司SMS体系。
钻井平台锚链断、锚丢6.作业前须对海上作业人员开展良好的作业培训；对于起抛锚等关键作业应由具备失
相关经验的人员进行操作；并确保有充裕的时间进行正确的交接班。深水抛起锚为重要的工作，因此须安排有经验的船员进行操作。
7.作业过程中认真记录施工指挥下达本船的操作指令要求，并及时将船舶作业中遇到的问题向上反馈。
8.作业过程中应密切关注船舶自身的船位，一旦船位偏离出允许范围应及时报告并采取措施；拖轮海上作业应制定明确的允许作业环境条件；并且应明确拖轮拒绝和中断海上作业的条件。
9.拖轮上应备有主拖缆机应急释放和试验的证书；主拖缆机操纵人员应经过专业的培训；绞缆时人和绞缆机（起锚机）滚筒要保持一定的安全距离。不要站在导缆口
和缆绳中间，更不许站在缆圈中，彼此要互相关照，及时提醒，以防发生危险。
10.作业前组织工作会，对获得的拖轮抛起锚作业程序、拖带作业程序进行技术交底，开展作业风险分析，明确海上作业、甲板作业可能出现的危险的处理措施；确保拖轮作业人员清楚本次作业的危险性。应尽可能具体并易于理解。
11.根据海上作业内容编制应急预案，应急时海上作业现场应有明确的现场指挥，并具有现场决策的权力。
12.如果三用工作船翻沉，应确保能够及时释放救生艇（筏），救生设备的功能要试验，并经过定期检验。
13.确保设定的对外VHF通话频道、语言符合施工方案要求。
篇三：吊钩索具受力分析拖航工况
船舶操作安全措施及预案
1拖船：
（1）拖船的选择：根据被拖物的拖航阻力加拖船的自身阻力为拖航的总阻力，另根据拖船的系住拖力报告（一般船龄一年拖力减1%）,来配置满足拖航的拖船。
（2）拖航前备妥航行必需的经改正的有效海图、航路指南、航行通告、潮汐表等一切必备的航海图书资料。
（3）航前检查机械、助航通讯导航设备，特别是拖带设备的状况，使之符合“1999年国际海上拖航规则”的要求。
（4）对救生消防器材、防污染设备、号灯号型进行详细的检查，并且使之满足“国际海上人命安全公约”、“国际防止船舶造成污染公约”、“国际海上避碰规则”等的要求。
（5）检查油水的储存量，根据拖航距离备足燃料、淡水、食品等所需物品。
（6）配足符合航区要求的适任船员。
（7）拖轮的各种证书及文件保持齐全有效。
（8）严格执行《长江上海段船舶定线制规定》、《中华人民共和国内河避碰规则》、《国际避碰规则》的相关规定：凡拖带大型船舶使拖轮操纵能力受到限制的拖带或拖带长度超过30Om的一般拖带在海上航行时均向海事部门申请发布航行警告。
（9）拖带进出港口时，严格执行当地港口主管机关的有关规定。
（10）严格执行各项安全规定，在风力大于6级，能见度小于IooOm,浪高大于L5米时停止出港。
2被拖船（物）
驳船的选择:根据所装货物的体积重量,来配置满足甲板承载能力的驳船。
（1）按规定配备适合水上拖带的一切号灯、号型等。
（2）被拖船稳性计算书、绑扎计算书。
（3）被拖船（物）的阻力曲线图及拖航阻力计算，以便配置合适的主拖。
（4）保持与拖轮的正常联络，确保号灯号型的正确显示，定时检查拖缆的受力情况并及时向拖船汇报。
(5)积极配合好拖轮做好编解队工作。
(6)向船级社申请拖航检验，办妥适拖证书。
3航行安全措施
(1)拖航由主拖轮为拖带总指挥，与被拖船随时沟通被拖船的动态，在拖船上指挥调度各船，协助拖轮船长听指挥各司其职，安全抵达目的地，航次任务结束。
(2)出航前检查并配备救生、水密器材和堵漏设备，拖带航行时应加强值班了望，严格执行夜航、雾航及大风浪中航行的有关规定，认真检查机械设备及拖拽系统，保持与被拖船的彼此通讯联系。
(3)途中如遇大风，拖轮船长应严格按照公司的应急预案部署，指挥采取抗风或避风措施，确保人员和船舶(被拖物)的安全，同时将采取的行动电告双方公司及海事管理部门。
(4)检查、固定移动物品，被拖船(物)如发生或发现异常情况，应及时通知拖船船长，以便采取正确措施避免事故。
(5)在拖航过程中，主拖船与被拖船遭遇紧急和特殊(如：断缆、碰撞、渔船干扰与纠缠)情况时，应协同一致，保证人员、船舶、索具安全，避免冲突，减少损失。
(6)双方严格执行日常防火、防爆守则，严格执行防污染公约，做好《油类记录簿》、《垃圾记录簿》的正确记载。
(7)保存完整航次期间的各类记录、测量数据、计算图表、海图、安全信息的发播、公司的电文指示、电话记录等航行资料。
(8)航行途中勤测量船位，正确识别助航标志的灯质，利用多种方法测定船位，确保船队航行在计划航线上。
(9)注意离振华公司码头水域划江时与其他航行船舶及无名小船的安全避让。
(10)航行途中保证机械设备的正常运转，巡回检查各种设备工况和测量参数并做好记录。
(11)通过VTS管辖区时，按规定进行相关报告，并遵守其通航要求和有关限制规定。
4应急预案
4.1防失控预案
（1）主拖轮及协助拖轮离泊前，做好各项效能试验，人员加强值班巡视，发现隐患及时消除。
（2）各协助拖轮编队后要随时调整缆绳，在总指挥的要求下，用顶、推、或倒车
来控制被拖船。
（3）航行中如发生主拖轮失控、舵机失灵、电力中断等故障，立即报告有关VTS及辅助拖轮，并驶出航道在协助拖轮的控制下滞航或抛锚。
（4）各拖轮应在拖带总指挥的掌控下做好随时调整缆绳的准备以控制船队位置。
（5）在航行中的任何应急情况下，应及时要求交管中心控制并通报其它通航中的过往船舶，并按交管中心的指示执行。
4.2防搁浅预案
（1）航行中开启雷达、测深仪、电罗经、电子海图等助航设备，正确判断船位。
（2）按规定航线正确选择航路行驶。
（3）始终保持船队处于受控状态，注意风流压的影响防止偏离航道。
（4）杜绝在狭水道中在能见度不能满足航行要求的情况下冒险航行。
（5）防止看错航标，防止航标漂流移位。
（6）一旦发生搁浅，应根据当时当地实际情况采取适合的脱浅措施（如拖轮倒车等控制船位，防止事态扩大）。
4.3防断缆预案
由于拖轮与被拖船之间存在一定的高差，航行区域受转潮浪、风浪、大型海轮余浪等的影响，为防止拖航过程中断缆情况的发生，制定预案如下：
（1）“被拖船”可供拖轮编队的系缆桩及其附近易磨损缆绳的部位加垫枕木;（2）协助拖轮使用具有足够强度的缆绳编队，并注意出缆角度的合理性，系缆与船体等的摩擦或接触部位包扎帆布；备妥足够强度和一定数量的备用缆绳以备急用；
（3）船队在明显易见处显示“要求减速”的“RY”信号旗，航行中利用高频有针对性地要求过往可能造成本船队浪损的船舶及早减速，遇浪时相关拖轮及时采取防断缆的措施，如：慢车、松缆等；
（4）航行操作中避免快车急舵，非必要情况下，切忌形成大起大落的运动态势防止断缆；发生断缆情况时，相关拖轮立即停车，防止断缆绞缠车叶，并立即报告主拖轮，采取有效可靠的措施在确无危及车舵的情况下方可适当用车，被拖船与拖船人员配合立即恢复系缆。
5航行计划制定及注意事项
（1）起航前向吴淞VTS申请航道，由主拖轮吊拖，辅拖轮绑拖编队下行。
（2）离码头后，应加强与周围航行船舶的联系，注意进出航道的船舶。
（3）划江时应及时向VTS报告，并发布船舶动态，安全避让相关船舶。
长江上海段航行船队总长度超过300米、宽度超过45米时，应向海事局申请海事超规范评估并发布航行警告。待出长江口到宽阔水域时根据海况及时调整主拖缆长度。
在开行前制定航行计划，明确总航程中各点（段）的航行要求及注意事项等（由拖船负责编制，并由振华提交海事及船级社办理拖航检验），根据货物运输要求及时调整航向，以便达到货物运输的要求。
6气象情况
1、启航前应收集当日及三天的气象预报，保证气象条件的满足（风力小于6级，浪高小于1.5米）拖航要求。
2、必要时与气象部门联系，索取相关气象信息。
篇四：吊钩索具受力分析拖航工况
谈海上拖航断缆及应对措施
谈海上拖航断缆及应对措施
交通运输部救捞局郑健杜海鹏
内容提要:如何有效避免远洋拖航过程中断缆事故的发生,一直以来都是拖轮船东,船长及航运部门关注的课题.笔者根据自身
的航海经历和了解,掌握的相关案例,对拖航断缆的原因进行了分析,并提出了应对方法,以供相关人员参考.关键词:拖航断缆原因应对
海上拖航是一种特殊的海上运输方式,是航运活
动,海上救助打捞,海洋工程中一种较为常用的船舶操
纵行为.由于拖航作业具有的复杂性和特殊性.在进行
海上拖带作业时若操作不当容易发生断缆事故.拖航
断缆事故一旦发生,往往会造成被拖物(船)失控,有时
还会导致船舶碰撞,搁浅,沉船,甚至人员伤亡及污染
海洋环境等更为严重的后果.特别是当拖带大型被拖
物遭遇大风浪断缆时,更是难以采取有效补救措施.往
往会产生严重的后果.1拖航断缆的原因
在进行海上拖航运输时发生断缆的原因很多,归
纳起来主要有如下几个方面:(1)船舶驾驶人员,船长操作不当,应急处置不妥.(2)拖航过程中释放出的拖缆长度,配置的短缆及
过桥缆长度不合理,大部分是其长度过短引发的事故.(3)卸克,龙须缆,三角板,龙须链等拖缆索具系统
的强度不符合国际,国内有关规范的要求.(4)拖带装具缺乏完善的,规范的养护,拖航过程
中防磨损措施不当,致使其应有的强度降低.
拖带装具包括拖轮和被拖物上专门为实施拖带作
业而配置的设备和索具,即:主拖缆机,备用拖缆机,拖
索拱架(巡洋舰船形的拖轮),拖力眼板,三角眼板,拖
钩,拖缆桩,拖缆孑L,应急拖缆,小短缆,过桥缆,鲨鱼钳
(三用拖轮及新型大马力救助拖轮均已经配置),大型
卸扣,琵琶头衬圈及拖曳环等.在准备进行拖带作业
前.应根据国际或国内船级社的检验规范对上述设备
和索具进行检验,使其在数量和质量上都满足要求,对
不符合要求的设备,索具应排查隐患,予以更换.2几种断缆事故的原因分析及应对方法
2.1启拖时断缆
拖轮拖带作业启拖时,被拖物在初始状态时的阻
力很大,如果拖轮操纵上加车过快,拖缆受力急速增
加,极易造成拖带索具瞬时绷断损坏,乃至伤及拖轮后
甲板的作业人员.应对方法:拖轮船长在操纵上应逐渐加车.要避免
快速加车,尽量使主拖缆及索具逐渐带力,直至定速,匀速航行.拖带超大型船舶,钻井平台或驳船时尤其应
注意.2.2不减速而大角度突然转向时断缆
在大风浪中或为了避让往来船舶,拖轮突然大角
度转向(使用舵角很大),且未提前减速时,极易造成拖
缆瞬间被切断,或使龙须缆单边受力过大而断裂,或使
被拖物单边受力过大而使拖点拉断.例如:1992年某
9000马力远洋救助拖轮在日本东京湾拖带美国一报
废大型油轮驶往印度,在拖航过程中,由于当班驾驶员
对对驶的船舶采取避让措施较晚.在双方形成紧迫局
面后拖轮不得不采取大角度转向措施,并且没有减速.结果造成断缆事故.
应对方法:拖轮驾驶员应保持正规嘹望,提前采取
避让措施,要使用小舵角转向,并提前减速,避免使拖
轮突然高速大角度转向.2.3拖缆长度不匹配时断缆
在拖航作业初始阶段,一般均是在较为良好的天
气下启拖,但在远洋拖航过程中,当海面风力增大到
5～6级,海上出现较大涌浪时,拖缆有时会突然崩断.其原因是拖轮的主拖缆放出的长度不够,使拖缆在海
面的悬垂量过小,从而使主拖缆的综合弹性系数变小.在风浪的冲击作用下,产生了较大的动负荷.使主拖缆
承受的瞬间拉力超过了拖缆的破断拉力所致.应对方法:当海面风浪增大时,拖轮应该适当增放
主拖缆长度,缓解因拖船和被拖船运动不协调而产生
的冲击张力.根据海上拖航的实际经验,拖航中拖缆的长度可按下式估算:S=(L1+L2)式中:S为拖缆的长度(m);L1为拖轮的长度(m);2为被拖船的长度(m);为系数,=1.5—2.0,拖带
速度高时取大值.增放主拖长度后增加了主拖缆在拖船和被拖物之
间形成的悬垂高度.可以防止主拖缆和拖带属具受到
顿力而损伤或发生断缆事故.但是悬垂量过大在浅水
中容易拖底,造成拖缆的伤害.拖缆悬垂量的计算公式
如下:H=(1,28)×(10)2×$2/(1000T)式中:H为拖缆的悬垂量(m);d为拖缆的直径(mm):为拖缆没入水中的两端间的长度(IT/)(拖轮船尾至被
拖物首部的距离);T为拖轮在一定航速中的拖力(t)谈海上拖航断缆及应对措施——郑健杜海鹏
(可以由拖力表查阅).据笔者的经验,当海面平静时,主拖缆的悬垂量
应不少于8IYI:当风浪较大时,主拖缆的悬垂量应大于
l312"1也有行家认为,在浅水区拖航.正常气象海况下主
拖缆的悬垂量深度应保持在1/3～1/2的水深为宜,这
样既可保证拖缆不刮底,又可保证拖缆不至于受力急
顿.在远洋拖航中,水深是不受限制的.建议拖轮可尽
量多放主拖缆以增加拖缆的悬垂量.悬垂量越大.对缓
冲拖缆的张力的效果越好.一般在深水中拖航作业,主
拖缆的悬垂量宜保持在放出拖缆长度的6%左右为宜.2.4恶劣天气海况下的断缆
恶劣天气海况下拖航断缆事故发生的频率最高,而且事故发生后处置难度较大.有时会导致次生事故
的发生.大风浪中拖航时,被拖物不仅受到前进的拉力,当
拖轮航至浪峰时,其吃水瞬间减少,水的阻力突然变
小,而其螺旋桨的转速并没有改变,船舶的前进动力也
没有改变,于是拖轮会由于水阻力的变小而向前产生
一
个加速度,加大了拖轮的向前牵引力,使得缆绳的负
荷也随即突然增加,由此可造成断缆.被拖物在大风浪中除了受到前进的拉力,水的阻
力,摩擦力外,由于波浪起伏及运动方向的不同,还会
产生纵摇和垂荡,使被拖物受力极不均匀,被动负荷随
即增加,加之拖缆和船体的摩擦亦在加剧,主拖缆也极
易发生断裂.恶劣天气海况带妥主拖缆启拖后.应当重
点关注被拖物拖点的强度情况,拖航正常后要注意拖
航速度,必要时要控速航行,以防止以上几种原因出现
而使被拖物的拖点被拉断或拉裂.如:2008年9月南
海某轮在台湾海峡救助一艘满载的货船时.由于被拖
物起伏,摇摆剧烈,在拖轮带好拖缆启拖后,被拖物上
的拖力点拉裂,只得再采取其他救助措施进行救助作
业,给拖航工作增添了很大的难度.应对方法:在恶劣天气海况下如无法继续航行,应
果断决定尽快驶往附近锚地避风:如附近没有合适的避风锚地,则应减速滞航并调整航向,待风浪减弱后再
续航.另外,大风浪中远洋拖航应注意尽量避免顺风浪
航行.因为顺风浪航行受涌浪的瞬问推动和摇摆,主拖
缆张弛变化比顶风航行时更为剧烈,张力波动更为严
蘑,尤其在拖轮冲下浪峰时,拖缆拉力瞬间达到最大
值,此刻极易断缆.2.5被拖物偏荡时造成断缆
拖航中,受被拖物船型及装载,气象条件,拖航航
向的影响,以及由于被拖物在拖航过程中的吃水差调
整不妥,舵未完全同定,拖轮的主拖缆释放长度不合
适,拖航速度不合理,拖力点位置不妥等原因,容易造
成被拖物严重偏荡.而偏荡会导致拖缆受力加大并使
拖缆,龙须缆,龙须链等严重磨损,如不及时采取合理
措施,则会造成缆断事故.应对方法:(1)合理调整被拖物的吃水差.英国有关方面对被拖物的吃水差有以下规定:表1被拖物的吃水差
船长(m)首吃水(In)尾吃水(m)尾倾(m)300.901.3O0.40601.802.6O0.8O902.503.701.2O1203.O04.601.6O
1502.6O5.6O2.O0l8O4-206.6O2.40据笔者实际工作经验.超过200m船长的半载和
空载船舶,船舶尾倾大于3m时不易产生偏荡.(2)把被拖物的舵调整至零度并固定住.(3)及时调整主拖缆长度(见文中2.3的阐述).(4)及时调整拖航速度.拖带航行的速度与拖缆的长度,被拖物的重量,被拖物形状(船舶受损情况),船
舶吃水,浸水面积,气象和海况,船舶受风面积等有关.在实际拖航过程中,要综合考虑上述因素;在实际操作
中,原则上拖航速度应控制在10kn以内,但最低拖航
速度应确保拖轮舵效.以便在拖航中随时采取避让措
施和调整航向.(5)短途航行可在被拖物尾部吊挂一艘小拖轮;(6)如有可能在中途靠泊调整拖力点,拖力点应至
少经受1.3倍主拖缆的破断拉力.一般被拖物上均有2个正规的拖力点,能穿过导缆孔进行拖带:同时,被拖
物上合适的缆桩,锚机位置也可作为拖力点.为此,根
据拖航偏荡情况及当时的风,流条件,可选择拖航中合
适的港口,避风锚地和遮蔽水域等调整拖力点,避免偏
荡现象产生.2.6拖缆触及海底或挂住障碍物时断缆
当拖航作业进入浅水区后,未及时收短主拖缆导
致悬垂量过大而触及海底并与其发生摩擦.或者挂住
海底的障碍物导致拖缆断裂.应对方法:在拖航过程中应注意海区水深变化并
用测深仪进行核对.根据水深变化,提早调整拖缆长度
和悬垂量;在做拖航的航行计划时,应绕开海底有障碍
物的水域.
2.7由于拖带索具自身原因引起的断缆
(1)拖缆索具质量差或保养不当,都会降低其应有
的强度而引起断缆.在拖航检验中如未能及时排查隐
患,在气象海况良好时,可能不会发生断缆事故,但如
果遭遇恶劣天气海况,或者由于异常原因而引起拖带
《航海技术》2010年第6期
湛江港特殊日期潮汐推算图的制作和使用方法
广东海洋大学航海学院毕修颖
内容提要:提出一种特殊日期潮汐推算图的制作方法,用于确定潮汐特性不符合余弦规律变化的潮汐港中任意时刻的潮高
或任意潮高的潮时,并以湛江港为例,给出该潮汐推算图的使用方法.其优点是可准确求出非余弦规律变化曲线条件下的潮
汐推算.不需要内插计算,可以直接在图上读取任意潮高和任意潮时.关键词:潮时潮高潮汐推算
SpecialDateTidalCalculationChartMakinganditsUsageAbstract:Atidalcalculationchartisputforwardforaspecialdatetodeterminetlletidalheightortidalmoment,whichnotconformcosinecurve.ItgivesatidalcalculationchaamakinganditsusageonaspecialdateinZhanjiangport.Thisnewtidalcalculationcharthasthefollowingadvantages:exactlymakeoutthetidalheightortidalmomentwhichnotconformcosinecurve,neednotanyinterpolation,andyoucandirectlyreadthetideoritsmomentfromthischart.Keywords:tidemomentheightoftidetidalcalculation0引言
最简单的潮汐推算方法是从潮汐表中直接读取航
行水域某时刻的潮高.可是,这些潮汐表中给出的只是
各国主要港口每日高低潮时刻和对应的潮高.根据潮
汐表,确定任意时刻的潮高或任意潮高的潮时,各国潮
汐表中都给出了不同的推荐方法.文献【l】比较日本,英
国,中国潮汐表中推荐的潮汐推算方法,提出了一种新
的潮汐推算图,不含内插计算,但只适用于潮汐特性符
合余弦规律变化的潮汐港.对于潮汐特性不符合余弦
规律变化的潮汐港的潮汐推算不能再用简单的梯形图
卡,公式法等计算.于是,有些国家的潮汐表便增加了
特殊的篇幅.如中版潮汐表中某些主港增加了每小时
的潮高数据,供航海人员使用,这无形中增大了潮汐表
的篇幅.英版潮汐表(AdmiraltyTIDETABLES》第1,2卷中增加了特殊港口的潮汐推算曲线[21,表中附于主港
潮汐资料页的"平均大,小潮曲线图(MeanSpringandNeapCurves)"用来求取这些港口的任意潮时的潮高.但须注意的是:若当日潮差与图中平均大潮差相近,用
大潮曲线(实线);若潮差与图中平均小潮差相近,则用
小潮曲线(虚线);若潮差在平均大小潮差之间,则应进
行内插.而在第3,4卷中没能实现[31.那么,如何使用类
似英版潮汐表第3,4卷中的数据推算潮汐特性不符合
余弦规律变化的潮汐港的潮高和潮时就成了摆在航海
人员面前的难题.本文以湛江港为例,提出这些特殊日
期的潮汐推算方法,给出潮汐推算图,解决类似问题.l湛江港潮汐特性
湛江港拥有得天独厚的自然条件,硇洲岛,东海
岛,南三岛,特呈岛,东头山岛等岛屿形成了天然屏障,将湛江港湾铸成人口小,内腹大的一个狭长的良好水
域,海域宽阔,水深浪静,泥沙回淤少,是国内外着名的负荷突然增大时,这些隐患就会导致断缆事故发生.(2)拖缆索具拖航中磨损严重,引发断缆.拖航过
程中.主拖缆的摩擦力主要集中在拖轮尾部的导缆筒
上:并要注意龙须缆或龙须链与被拖物船舷及首柱等
关键接触部位和拖缆琵琶头等.
应对方法:平时应加强对拖带索具的养护,并定期
登记检查,使其保持良好的适用状态.特别是要经常仔
细检查琵琶头等关键部位,发现断丝超过规定时,要及
时予以更换.在拖航过程中对易磨损部位要安装拖缆夹,并根
据拖缆的摇摆,跳动情况决定是否保留或放倒导缆立
柱.在摩擦部位加黄油以减少摩擦力并用相适应的防
磨胶管加以保护.在被拖物船舷及船首部等接触部位,加入枕木防止其磨损,在通过导缆孔处则可用切割开
的胶管包扎.也可用厚帆布,麻包等包扎,以减少磨损.同时.拖轮和被拖物上的值班人员应经常检查拖力点
周围的磨损情况.并及时通报以便船长尽快采取应有
的措施.3结语
引起拖航中断缆的原因还有很多,例如在拖带进
出港口时由于港作拖轮的不协调配合也可能造成断缆
事故等.为了有效避免断缆事故的发生,在拖航作业中
拖轮船长应根据不同的海区,气象海况,不同的被拖物
等实际情况.认真制定科学合理的拖航方案,会同被拖
船船长选择合适的航线,使用正确的拖带方法并做好
各种应急预案,以有效避免拖航过程中断缆事故的发
生,圆满完成拖航任务.作者:郑健.交通运输部救捞局救助指挥处处长高级船长
高级工程师
参考文献
1应颂元.《海上拖航》1999.2中国航海学会救捞专,委员会.《救捞论文集》2009.湛江港特殊日期潮汐推算图的制作和使用方法——毕修颖
篇五：吊钩索具受力分析拖航工况
谈海上拖航断缆及应对措施
谈海上拖航断缆及应对措施
交通运输部救捞局郑健杜海鹏
内容提要:如何有效避免远洋拖航过程中断缆事故的发生,一直以来都是拖轮船东,船长及航运部门关注的课题.笔者根据自身
的航海经历和了解,掌握的相关案例,对拖航断缆的原因进行了分析,并提出了应对方法,以供相关人员参考.关键词:拖航断缆原因应对
海上拖航是一种特殊的海上运输方式,是航运活
动,海上救助打捞,海洋工程中一种较为常用的船舶操
纵行为.由于拖航作业具有的复杂性和特殊性.在进行
海上拖带作业时若操作不当容易发生断缆事故.拖航
断缆事故一旦发生,往往会造成被拖物(船)失控,有时
还会导致船舶碰撞,搁浅,沉船,甚至人员伤亡及污染
海洋环境等更为严重的后果.特别是当拖带大型被拖
物遭遇大风浪断缆时,更是难以采取有效补救措施.往
往会产生严重的后果.1拖航断缆的原因
在进行海上拖航运输时发生断缆的原因很多,归
纳起来主要有如下几个方面:(1)船舶驾驶人员,船长操作不当,应急处置不妥.(2)拖航过程中释放出的拖缆长度,配置的短缆及
过桥缆长度不合理,大部分是其长度过短引发的事故.(3)卸克,龙须缆,三角板,龙须链等拖缆索具系统
的强度不符合国际,国内有关规范的要求.(4)拖带装具缺乏完善的,规范的养护,拖航过程
中防磨损措施不当,致使其应有的强度降低.
拖带装具包括拖轮和被拖物上专门为实施拖带作
业而配置的设备和索具,即:主拖缆机,备用拖缆机,拖
索拱架(巡洋舰船形的拖轮),拖力眼板,三角眼板,拖
钩,拖缆桩,拖缆孑L,应急拖缆,小短缆,过桥缆,鲨鱼钳
(三用拖轮及新型大马力救助拖轮均已经配置),大型
卸扣,琵琶头衬圈及拖曳环等.在准备进行拖带作业
前.应根据国际或国内船级社的检验规范对上述设备
和索具进行检验,使其在数量和质量上都满足要求,对
不符合要求的设备,索具应排查隐患,予以更换.2几种断缆事故的原因分析及应对方法
2.1启拖时断缆
拖轮拖带作业启拖时,被拖物在初始状态时的阻
力很大,如果拖轮操纵上加车过快,拖缆受力急速增
加,极易造成拖带索具瞬时绷断损坏,乃至伤及拖轮后
甲板的作业人员.应对方法:拖轮船长在操纵上应逐渐加车.要避免
快速加车,尽量使主拖缆及索具逐渐带力,直至定速,匀速航行.拖带超大型船舶,钻井平台或驳船时尤其应
注意.2.2不减速而大角度突然转向时断缆
在大风浪中或为了避让往来船舶,拖轮突然大角
度转向(使用舵角很大),且未提前减速时,极易造成拖
缆瞬间被切断,或使龙须缆单边受力过大而断裂,或使
被拖物单边受力过大而使拖点拉断.例如:1992年某
9000马力远洋救助拖轮在日本东京湾拖带美国一报
废大型油轮驶往印度,在拖航过程中,由于当班驾驶员
对对驶的船舶采取避让措施较晚.在双方形成紧迫局
面后拖轮不得不采取大角度转向措施,并且没有减速.结果造成断缆事故.
应对方法:拖轮驾驶员应保持正规嘹望,提前采取
避让措施,要使用小舵角转向,并提前减速,避免使拖
轮突然高速大角度转向.2.3拖缆长度不匹配时断缆
在拖航作业初始阶段,一般均是在较为良好的天
气下启拖,但在远洋拖航过程中,当海面风力增大到
5～6级,海上出现较大涌浪时,拖缆有时会突然崩断.其原因是拖轮的主拖缆放出的长度不够,使拖缆在海
面的悬垂量过小,从而使主拖缆的综合弹性系数变小.在风浪的冲击作用下,产生了较大的动负荷.使主拖缆
承受的瞬间拉力超过了拖缆的破断拉力所致.应对方法:当海面风浪增大时,拖轮应该适当增放
主拖缆长度,缓解因拖船和被拖船运动不协调而产生
的冲击张力.根据海上拖航的实际经验,拖航中拖缆的长度可按下式估算:S=(L1+L2)式中:S为拖缆的长度(m);L1为拖轮的长度(m);2为被拖船的长度(m);为系数,=1.5—2.0,拖带
速度高时取大值.增放主拖长度后增加了主拖缆在拖船和被拖物之
间形成的悬垂高度.可以防止主拖缆和拖带属具受到
顿力而损伤或发生断缆事故.但是悬垂量过大在浅水
中容易拖底,造成拖缆的伤害.拖缆悬垂量的计算公式
如下:H=(1,28)×(10)2×$2/(1000T)式中:H为拖缆的悬垂量(m);d为拖缆的直径(mm):为拖缆没入水中的两端间的长度(IT/)(拖轮船尾至被
拖物首部的距离);T为拖轮在一定航速中的拖力(t)谈海上拖航断缆及应对措施——郑健杜海鹏
(可以由拖力表查阅).据笔者的经验,当海面平静时,主拖缆的悬垂量
应不少于8IYI:当风浪较大时,主拖缆的悬垂量应大于
l312"1也有行家认为,在浅水区拖航.正常气象海况下主
拖缆的悬垂量深度应保持在1/3～1/2的水深为宜,这
样既可保证拖缆不刮底,又可保证拖缆不至于受力急
顿.在远洋拖航中,水深是不受限制的.建议拖轮可尽
量多放主拖缆以增加拖缆的悬垂量.悬垂量越大.对缓
冲拖缆的张力的效果越好.一般在深水中拖航作业,主
拖缆的悬垂量宜保持在放出拖缆长度的6%左右为宜.2.4恶劣天气海况下的断缆
恶劣天气海况下拖航断缆事故发生的频率最高,而且事故发生后处置难度较大.有时会导致次生事故
的发生.大风浪中拖航时,被拖物不仅受到前进的拉力,当
拖轮航至浪峰时,其吃水瞬间减少,水的阻力突然变
小,而其螺旋桨的转速并没有改变,船舶的前进动力也
没有改变,于是拖轮会由于水阻力的变小而向前产生
一
个加速度,加大了拖轮的向前牵引力,使得缆绳的负
荷也随即突然增加,由此可造成断缆.被拖物在大风浪中除了受到前进的拉力,水的阻
力,摩擦力外,由于波浪起伏及运动方向的不同,还会
产生纵摇和垂荡,使被拖物受力极不均匀,被动负荷随
即增加,加之拖缆和船体的摩擦亦在加剧,主拖缆也极
易发生断裂.恶劣天气海况带妥主拖缆启拖后.应当重
点关注被拖物拖点的强度情况,拖航正常后要注意拖
航速度,必要时要控速航行,以防止以上几种原因出现
而使被拖物的拖点被拉断或拉裂.如:2008年9月南
海某轮在台湾海峡救助一艘满载的货船时.由于被拖
物起伏,摇摆剧烈,在拖轮带好拖缆启拖后,被拖物上
的拖力点拉裂,只得再采取其他救助措施进行救助作
业,给拖航工作增添了很大的难度.应对方法:在恶劣天气海况下如无法继续航行,应
果断决定尽快驶往附近锚地避风:如附近没有合适的避风锚地,则应减速滞航并调整航向,待风浪减弱后再
续航.另外,大风浪中远洋拖航应注意尽量避免顺风浪
航行.因为顺风浪航行受涌浪的瞬问推动和摇摆,主拖
缆张弛变化比顶风航行时更为剧烈,张力波动更为严
蘑,尤其在拖轮冲下浪峰时,拖缆拉力瞬间达到最大
值,此刻极易断缆.2.5被拖物偏荡时造成断缆
拖航中,受被拖物船型及装载,气象条件,拖航航
向的影响,以及由于被拖物在拖航过程中的吃水差调
整不妥,舵未完全同定,拖轮的主拖缆释放长度不合
适,拖航速度不合理,拖力点位置不妥等原因,容易造
成被拖物严重偏荡.而偏荡会导致拖缆受力加大并使
拖缆,龙须缆,龙须链等严重磨损,如不及时采取合理
措施,则会造成缆断事故.应对方法:(1)合理调整被拖物的吃水差.英国有关方面对被拖物的吃水差有以下规定:表1被拖物的吃水差
船长(m)首吃水(In)尾吃水(m)尾倾(m)300.901.3O0.40601.802.6O0.8O902.503.701.2O1203.O04.601.6O
1502.6O5.6O2.O0l8O4-206.6O2.40据笔者实际工作经验.超过200m船长的半载和
空载船舶,船舶尾倾大于3m时不易产生偏荡.(2)把被拖物的舵调整至零度并固定住.(3)及时调整主拖缆长度(见文中2.3的阐述).(4)及时调整拖航速度.拖带航行的速度与拖缆的长度,被拖物的重量,被拖物形状(船舶受损情况),船
舶吃水,浸水面积,气象和海况,船舶受风面积等有关.在实际拖航过程中,要综合考虑上述因素;在实际操作
中,原则上拖航速度应控制在10kn以内,但最低拖航
速度应确保拖轮舵效.以便在拖航中随时采取避让措
施和调整航向.(5)短途航行可在被拖物尾部吊挂一艘小拖轮;(6)如有可能在中途靠泊调整拖力点,拖力点应至
少经受1.3倍主拖缆的破断拉力.一般被拖物上均有2个正规的拖力点,能穿过导缆孔进行拖带:同时,被拖
物上合适的缆桩,锚机位置也可作为拖力点.为此,根
据拖航偏荡情况及当时的风,流条件,可选择拖航中合
适的港口,避风锚地和遮蔽水域等调整拖力点,避免偏
荡现象产生.2.6拖缆触及海底或挂住障碍物时断缆
当拖航作业进入浅水区后,未及时收短主拖缆导
致悬垂量过大而触及海底并与其发生摩擦.或者挂住
海底的障碍物导致拖缆断裂.应对方法:在拖航过程中应注意海区水深变化并
用测深仪进行核对.根据水深变化,提早调整拖缆长度
和悬垂量;在做拖航的航行计划时,应绕开海底有障碍
物的水域.
2.7由于拖带索具自身原因引起的断缆
(1)拖缆索具质量差或保养不当,都会降低其应有
的强度而引起断缆.在拖航检验中如未能及时排查隐
患,在气象海况良好时,可能不会发生断缆事故,但如
果遭遇恶劣天气海况,或者由于异常原因而引起拖带
《航海技术》2010年第6期
湛江港特殊日期潮汐推算图的制作和使用方法
广东海洋大学航海学院毕修颖
内容提要:提出一种特殊日期潮汐推算图的制作方法,用于确定潮汐特性不符合余弦规律变化的潮汐港中任意时刻的潮高
或任意潮高的潮时,并以湛江港为例,给出该潮汐推算图的使用方法.其优点是可准确求出非余弦规律变化曲线条件下的潮
汐推算.不需要内插计算,可以直接在图上读取任意潮高和任意潮时.关键词:潮时潮高潮汐推算
SpecialDateTidalCalculationChartMakinganditsUsageAbstract:Atidalcalculationchartisputforwardforaspecialdatetodeterminetlletidalheightortidalmoment,whichnotconformcosinecurve.ItgivesatidalcalculationchaamakinganditsusageonaspecialdateinZhanjiangport.Thisnewtidalcalculationcharthasthefollowingadvantages:exactlymakeoutthetidalheightortidalmomentwhichnotconformcosinecurve,neednotanyinterpolation,andyoucandirectlyreadthetideoritsmomentfromthischart.Keywords:tidemomentheightoftidetidalcalculation0引言
最简单的潮汐推算方法是从潮汐表中直接读取航
行水域某时刻的潮高.可是,这些潮汐表中给出的只是
各国主要港口每日高低潮时刻和对应的潮高.根据潮
汐表,确定任意时刻的潮高或任意潮高的潮时,各国潮
汐表中都给出了不同的推荐方法.文献【l】比较日本,英
国,中国潮汐表中推荐的潮汐推算方法,提出了一种新
的潮汐推算图,不含内插计算,但只适用于潮汐特性符
合余弦规律变化的潮汐港.对于潮汐特性不符合余弦
规律变化的潮汐港的潮汐推算不能再用简单的梯形图
卡,公式法等计算.于是,有些国家的潮汐表便增加了
特殊的篇幅.如中版潮汐表中某些主港增加了每小时
的潮高数据,供航海人员使用,这无形中增大了潮汐表
的篇幅.英版潮汐表(AdmiraltyTIDETABLES》第1,2卷中增加了特殊港口的潮汐推算曲线[21,表中附于主港
潮汐资料页的"平均大,小潮曲线图(MeanSpringandNeapCurves)"用来求取这些港口的任意潮时的潮高.但须注意的是:若当日潮差与图中平均大潮差相近,用
大潮曲线(实线);若潮差与图中平均小潮差相近,则用
小潮曲线(虚线);若潮差在平均大小潮差之间,则应进
行内插.而在第3,4卷中没能实现[31.那么,如何使用类
似英版潮汐表第3,4卷中的数据推算潮汐特性不符合
余弦规律变化的潮汐港的潮高和潮时就成了摆在航海
人员面前的难题.本文以湛江港为例,提出这些特殊日
期的潮汐推算方法,给出潮汐推算图,解决类似问题.l湛江港潮汐特性
湛江港拥有得天独厚的自然条件,硇洲岛,东海
岛,南三岛,特呈岛,东头山岛等岛屿形成了天然屏障,将湛江港湾铸成人口小,内腹大的一个狭长的良好水
域,海域宽阔,水深浪静,泥沙回淤少,是国内外着名的负荷突然增大时,这些隐患就会导致断缆事故发生.(2)拖缆索具拖航中磨损严重,引发断缆.拖航过
程中.主拖缆的摩擦力主要集中在拖轮尾部的导缆筒
上:并要注意龙须缆或龙须链与被拖物船舷及首柱等
关键接触部位和拖缆琵琶头等.
应对方法:平时应加强对拖带索具的养护,并定期
登记检查,使其保持良好的适用状态.特别是要经常仔
细检查琵琶头等关键部位,发现断丝超过规定时,要及
时予以更换.在拖航过程中对易磨损部位要安装拖缆夹,并根
据拖缆的摇摆,跳动情况决定是否保留或放倒导缆立
柱.在摩擦部位加黄油以减少摩擦力并用相适应的防
磨胶管加以保护.在被拖物船舷及船首部等接触部位,加入枕木防止其磨损,在通过导缆孔处则可用切割开
的胶管包扎.也可用厚帆布,麻包等包扎,以减少磨损.同时.拖轮和被拖物上的值班人员应经常检查拖力点
周围的磨损情况.并及时通报以便船长尽快采取应有
的措施.3结语
引起拖航中断缆的原因还有很多,例如在拖带进
出港口时由于港作拖轮的不协调配合也可能造成断缆
事故等.为了有效避免断缆事故的发生,在拖航作业中
拖轮船长应根据不同的海区,气象海况,不同的被拖物
等实际情况.认真制定科学合理的拖航方案,会同被拖
船船长选择合适的航线,使用正确的拖带方法并做好
各种应急预案,以有效避免拖航过程中断缆事故的发
生,圆满完成拖航任务.作者:郑健.交通运输部救捞局救助指挥处处长高级船长
高级工程师
参考文献
1应颂元.《海上拖航》1999.2中国航海学会救捞专,委员会.《救捞论文集》2009.湛江港特殊日期潮汐推算图的制作和使用方法——毕修颖
篇六：吊钩索具受力分析拖航工况
海上移动平台和FPSO拖航阻力分析
张海燕
【摘
要】该文列举了不同规范/标准中,海上移动平台和FPSO拖航时,对环境条件的要求及计算拖航阻力的经验公式.按照不同经验公式得到了自升式钻井平台和FPSO在静水中的拖航阻力值,并与试验结果进行了对比分析,结果表明,在航速大于4kn时,按照CCS《海上拖航指南》中的经验公式,剩余阻力比摩擦阻力增大的速度更快,剩余阻力起控制作用.采用经验公式和数值分析对自升式钻井平台、FPSO和半潜平台拖航波浪阻力进行了计算,结果表明,《海上拖航指南》经验公式计算的波浪阻力是最小的.
【期刊名称】《中国海洋平台》
【年(卷),期】2015(030)005【总页数】7页(P74-79,83)
【关键词】移动平台;FPSO;抱航阻力
【作
者】张海燕
【作者单位】中国船级社海工技术中心,天津30045【正文语种】中
文
【中图分类】P75随着我国海洋石油开发的逐步深入，包括自升式钻井平台、半潜平台和FPSO在内的海上移动平台的数量在不断地增长。这些平台大多数都是非自航的，在从一个作业区到其他作业区时，需要船舶的拖带才能移动。选择合适的拖带船舶和拖曳设
备的主要依据是拖航时平台在可能的最恶劣环境条件下所受到的阻力(即拖航阻力)，因此，拖航阻力的估算在平台管理中起着重要作用。
现阶段对海上移动平台、FPSO的拖航阻力进行了广泛的研究，各船级社也给出了拖航阻力的经验公式。侯林等[1]对一自升式平台进行了静水和不规则波作用下的拖航试验，得到了不同航速和有义波高时的拖航阻力值。杜庆贵等[2]对半潜式钻井平台的拖航阻力进行了数值模拟，得到了不同截面形式的拖航阻力。CCS也提出了拖航时对海上移动平台、其他海上设施、拖船、拖曳设备及索具的要求，并给出了计算拖航阻力的经验公式。
该文列举了不同规范/标准中有关移动平台、FPSO拖航时对环境条件的要求和计算拖航阻力的经验公式。按照不同公式计算自升式钻井平台和FPSO在静水中拖航阻力值，并与试验结果进行对比分析；采用经验公式和数值分析对自升式钻井平台、FPSO和半潜平台的波浪阻力进行计算；采用经验公式对自升式平台和半潜平台的流阻力进行计算，并和试验结果进行对比分析。
海上移动平台和FPSO在实际拖航中的环境条件远比计算拖航环境海况好得多，但在拖航过程中有可能遇到恶劣海况，因此，计算极端海况下的拖航阻力是能保证拖航安全的必要条件，并需充分考虑拖航时正常操作和紧急操作的要求，不同规范中计算拖航阻力的环境条件见表1。
注：在静水中拖航要求：移动平台拖航时，拖航速度不小于4kn；拖带半潜式平台，拖航速度不小于5kn；具有自航能力的半潜式平台，拖航时若同时开动其推进主机，则其叠加拖航速度应不大于10kn2.1分析方法
海洋平台和FPSO在静水中的阻力包括裸体阻力和附体阻力。裸体阻力包括摩擦阻力、粘压阻力(也称旋涡阻力)和兴波阻力。粘压阻力所占比重不大，且很难和兴波阻力分开，通常把粘压阻力和兴波阻力合并在一起称为剩余阻力。因此，在计算
静水中拖航阻力时，仅需计算摩擦阻力和剩余阻力，必要时考虑附加阻力[3]。摩擦阻力仅与雷诺数有关，剩余阻力仅与傅汝德数有关。
(1)ITTC中的经验公式
由于在静水中拖航的速度不小于4kn，海洋平台、FPSO是在紊流中运动，可以使用ITTC中的公式计算摩擦阻力(以下简称“ITTC阻力”)。根据雷诺数变化范围，摩擦阻力按照式(1)、式(2)计算。
当雷诺数Re<2×107时，其摩擦阻力为：
式中：摩擦阻力系数CF呈指数分布，CF=0.074×Re-0.2；ρ为海水密度；V为拖航速度；S为被拖物湿表面面积。
当雷诺数Re>2×107时，其摩擦阻力为：
式中：CF为摩擦阻力系数，呈对数分布。大量的试验证明，当Re≥2×107时，ΔCF趋于固定值。据此，在傅妆德换算方法中，常取ΔCF=0.4×10-3作为实船粗糙度补贴。
式中：L为船长；ν为水的粘性系数(与温度有关)。
(2)《海上拖航指南》中的经验公式
《海上拖航指南》中给出的摩擦阻力RF和剩余阻力RB的计算公式分别为[3]：
式中：δ为方形系数，；A2为浸水部分船中横剖面积。
(3)《Towing》中的经验公式
英国OPL出版的油田海船第四卷《Towing》，其摩擦阻力和剩余阻力按照式(6)、式(7)计算：
式中：F1为被拖物湿表面海生物生长状况系数。F1=0.3时，表面清洁无附着物；F1=0.4时，表面清洁有粘性物；F1=0.5时，表面有轻微的海生物；F1=0.6时，表面有轻微的海生物/小贝壳类附着物；F1=0.7时，表面有轻微的海生物/贝壳类附着物；F1=0.8时，表面有中等量的海生物/贝壳类附着物；F1=0.9时，表面有
大量的海生物/贝壳类附着物/明显外凸表面。
式中：F2为被拖物拖曳设备配备的位置，对于平台一般选取0.8～1.0，船型一般选取0.3～0.5。
(4)模型试验
按照相似定律，确定模型和实物各个量之间的转换关系，制作海洋平台、FPSO的简化模型，在拖曳水池中做拖航模型试验，测量移动平台、FPSO的拖航阻力。
2.2实例分析
对某自升式钻井平台(四个圆柱形桩腿)和FPSO拖航阻力进行分析，平台参数见表2。
2.3计算结果分析
在温度为0℃、10℃和20℃时平台的雷诺数、按照不同经验公式计算的拖航阻力及试验测得的拖航阻力见表3、表4。根据表3、表4中给出的某自升式平台、FPSO在静水中拖航阻力可知：
(1)使用ITTC中的经验公式得到的平台在静水中拖航阻力偏小，这是由于该公式仅计算摩擦阻力而没有考虑剩余阻力。因此，尽量不要使用这个经验公式计算海上移动平台和FPSO在静水中的拖航阻力。
(2)对某自升式平台，模型试验得到的拖航阻力比《指南》和《Towing》中经验公式计算数值要大，且《Towing》中经验公式比《指南》中经验公式计算出拖航阻力大；对FPSO，模型试验得到的拖航阻力比《指南》中经验公式计算值要小，但比《Towing》中经验公式计算值要大。
(3)《指南》中随着拖航速度的增加，剩余阻力随拖航速度呈指数增加，剩余阻力比摩擦阻力增大的速度更快，拖航阻力基本上是剩余阻力起控制作用。
海洋平台和FPSO在静水中计算拖航阻力数值时，无论使用经验公式还是模型试验得到的拖航阻力值，都比在考虑环境条件下得到的结果小得多，尤其是在极端环
境条件下的拖航阻力值。
3.1风阻力
由于海洋平台和FPSO在上甲板以上构件较多，受风面积较大，致使风阻力占的比重较大。有时风阻力能达到波、流阻力之和的两倍(尤其是自升式平台)。各船级社和行业标准中均有计算风阻力的方法，风阻力的计算可参照参考文献[8]。
3.2波浪阻力
波浪力的计算方法有模型试验、数值计算及经验公式，对不同船级的平台，选用不同方法，计算出的波浪阻力会相差很大。
3.2.1计算方法
(1)DNV波浪阻力计算公式
波浪阻力随着拖航速度增加呈线性变化，计算公式为[4]：
式中：B11为波浪阻力阻尼。
在拖航速度为0时，波浪阻力简化如下：
式中：HS为有义波高；R为系数，对方形面R=1.00，垂直圆柱R=0.88。
(2)CCS波浪阻力计算公式
CCS拖航须知中波浪阻力的计算公式为[10]：
(3)数值计算
在软件中建立平台模型，进行线性绕射理论分析，确定波浪阻力系数，波浪阻力按式(11)计算：
式中：WD(w)为方向分布函数；S(w)为波谱。
3.2.2实例分析
对某自升式平台、FPSO和某半潜平台波浪阻力进行了计算，计算结果见表6。
3.2.3计算结果分析
对自升式平台、FPSO和某半潜平台，CCS经验公式计算的波浪阻力最小，且远小
于DNV经验公式和数值计算结果。而对于半潜平台和FPSO等大尺度结构物，尽量使用模型试验数据或软件计算结果更接近拖航的实际载荷。
3.3流阻力
3.3.1计算方法
通常采用以下做法计算拖航时的流阻力：(1)在静水中1kn拖航速度的拖航阻力记为1kn流速产生的拖航阻力；(2)使用风洞试验测得在水线以下构件的流阻力；(3)按照式(13)～式(15)计算。
根据不同构件计算的流阻力的公式如下[11]：
(1)首部或尾部流在有线型的船体上产生的力
式中：Fcx为首部的流力；Ccx为首部的流力系数；S为船体的湿表面积，包括附件；Vc为设计流速。
(2)横向流在直线型的船体上产生的力
式中：Fcy为横向流力；Ccy为横向流力系数，Ccy=72.37N·S2/m4。
(3)流在半潜式船体上产生的力
式中：Fcs为流力；Ccs为半潜式船体的流力系数；Cd为阻力系数(无量纲)；Ac为所有水下圆柱形构件总投影面积之和；Af为所有水下便平面的构件总投影面积之和。
计算作用在平台水下部分构件的海流载荷计算公式如下：
式中：CD为拖曳力系数。对于拖航自升式平台、半潜平台和FPSO等大尺寸结构物，CD由试验确定。
3.3.2实例分析
按照方法1～3对某自升式平台和某半潜平台拖航流阻力进行计算，结果见表7。
3.3.3计算结果分析
由表7可知，实验结果和经验公式计算结果相差较大。对半潜式平台，撑杆位置及尺寸对波浪阻力的影响较大，这与自升式平台体的计算是不同的。
通过对海洋移动平台、FPSO拖航环境条件比较，及按照不同经验公式得到的自升式平台、FPSO和半潜平台拖航阻力值和试验结果进行对比分析，得出结论如下：
(1)对拖航时极端环境条件，除了DNV要求1m/s流速外，其它船级社和行业标准要求是一致的。
(2)静水中拖航的波浪阻力经验公式计算结果与其他经验公式及模型试验结果相差很大。公式中拖航阻力仅为浸水部分船中横剖面积和航速的函数，缺少摩擦阻力系数对拖航阻力的影响，有待于通过模型试验进一步优化。
(3)在考虑恶劣环境条件拖航时，经验公式计算的波浪阻力是最小的。可以通过模型试验和多元统计相结合的方法对经验公式进行修正，并针对海上移动平台、FPSO的结构特点，确定相应的影响系数。
(4)目前，流阻力经验公式得到的结果和实验结果存在很大差异，有待于通过模型试验修正不同形式的移动平台、FPSO流阻力的经验公式。
[1]侯金林,勾
莹,谭越，等.自升式平台拖航阻力试验研究[J].中国海洋平台,2011,26(6):31-34.[2]杜庆贵,冯
玮,宴绍枝，等.半潜式钻井平台几类横撑形式的拖航阻力研究[J].中国海洋平台,2011,26(4):41-46.[3]中国船级社.海上拖航指南[S].2011.[4]DNV.Modelingandanalysisofmarineoperations[S].2011.[5]DNV.Positionmooring[S].2010.[6]IMOMSC.Guidelinesforsafeoceantowing[S].1998.[7]GLNobleDenton.Guidelinesformarinetransportations[S].2013.[8]中国船级社.海上移动平台入级规范[S].2012.[9]沈浦根.拖航阻力的分类与计算[J].航海技术,2007,29(2):27-28.
【相关文献】
[10]中国船级社.海上设施检验须知[S].1995.[11]AmericanPetroleumInstitute.Recommendedpracticefortheanalysisofspreadmooringsystemsforfloatingdrillingunits[S].1987.