85 000 DWT散货船系泊设计

倪伟平，郑天祥，赵德奎

(1.上海船舶研究设计院，上海 201203；2.大船集团山船重工设计所，河北 山海关 066206)

85 000 DWT散货船是上海船舶研究设计院重点打造的新一代海豚系列散货船，长227.2 m，宽36 m，较此前推出的卡尔萨姆型82 000 t散货船吃水更浅，适合靠泊更多港口，可通过拓宽并启用的巴拿马运河新航道。系泊设计是全船舾装设计的重要组成部分，不仅要满足船舶的常规靠泊，还要考虑应急状态下的拖带问题，同时还要兼顾港口、运河等特殊要求。85 000 DWT散货船的系泊设计以规范要求为基础，满足巴拿马运河新船闸系泊要求，考虑首部应急拖带要求，可实现常规的系泊模式。在设计阶段船东提出该船需要满足多个港口的系泊要求，甚至需要考虑大型铁矿石运输港口。由于各港口官方资料并不详尽，设计人员只能利用有限的港口资料进行分析，借鉴已有文献中提及的靠泊经验，并与船东反复沟通，不断优化85 000 DWT散货船的系泊选型和系泊布置，制定具有广泛适应性的系泊模式，同时探讨满足PDM港的系泊设计。

1 系泊布置方案

1.1 系泊设备选型

系泊设计通常包括系泊设备选型和系泊设备布置。系泊设备选型包括缆索、系泊绞车、系泊属具等选型。缆索破断力是上述选型的基础，需要根据规范确定。根据入级船级社相关章节要求和IACS REC.10关于锚泊、系泊和拖带的规则[1]，通过计算确定85 000 DWT散货船的缆索破断力为649 kN，缆索基本数量为12根；应急拖带索的破断力为1 471 kN。船东在规格书中规定缆索的最小破断力为735 kN，大于上述规范计算要求。

由于85 000 DWT散货船最大船宽为36 m，需要满足巴拿马运河新船闸的系泊要求。按照巴拿马运河当局规则(以下简称ACP规则)，通行于新船闸的船舶本身首尾各配置6根马尼拉或纤维缆索，其中首尾部各4个缆索存储于绞车上待用；缆索长度不小于100 m，缆索长度大于200 m且端部均有眼索，则相当于2根缆索；系泊绞车牵引缆索的速度不小于37 m/min。船舶的所有导缆孔均为双式，即通孔面积不小于900 cm2；与双式导缆孔匹配的带缆桩为双式带缆桩，即最小直径为406 mm，最大不超过506 mm，且能承受628 kN的载荷；导缆孔和带缆桩分别用于系泊操作和拖带操作，系泊载荷为628 kN，拖带载荷为883 kN；用于缆索的导向的导缆滚轮的载荷为628 kN。

根据ACP规则，位于首尾中心或替代位置、满足“SET1”和“SET4”的导缆孔及其配对带缆桩将用于系泊操作；满足“SET2”和“SET3”及额外增加的导缆孔及其配对带缆桩满足将用于拖带操作[2-3]。

综上，确定85 000 DWT散货船缆索、系泊绞车、系泊属具等基本信息，见表1。

表1 85 000 DWT散货船系泊配置信息

1.2 基本系泊模式

根据系泊布置原则和典型的系泊模式要求[4]，结合ACP规则对导缆孔的布置要求，确定85 000 DWT散货船的系泊方案，见图1。

图1 85 000 DWT散货船系泊方案

首部布置2台组合式锚机，第一和第二货舱之间，第六和第七货舱之间各布置1部系泊绞车，尾部布置2部绞车；锚机和绞车分别包含2个主卷筒和1个副卷筒，12根缆索由主卷筒引致舷侧，副卷筒可辅助带缆；绞车主卷筒和副卷筒在到达舷边的路径上布置带缆桩、导缆孔等系泊。假定船舶右舷靠港，对锚机和绞车进行编号，12根缆索分别用作首缆H1和H2、首横缆FB1和FB2、尾缆S1和S2、尾横缆AB1和AB2、首倒缆FSP1和FSP2，尾倒缆ASP1和ASP2；可实现首尾各“2+2+2”的基本系泊模式，即首缆、首倒缆和首横缆各2根，尾部尾缆、纵缆和横缆各2根，首尾基本对称布置。

调整首横缆 FB1和FB2为首缆，调整首倒缆FSP1为横缆，调整尾横缆AB1和AB2为尾缆，调整尾倒缆ASP1为横缆，可实现“4+4+2+2”的系泊模式，即首缆4根、尾缆4根、倒缆和横缆各2根。尾横缆AB1和AB2调整为尾缆时，可根据需要改变出缆方向，与尾缆S1和S2保持同向性，从而达到更好的系泊效果。

为便于理解，将锚机和系泊绞车主卷筒上的缆索称为主缆，由副卷筒牵引后系固于带缆桩上的码头缆索称为副缆。85 000 DWT散货船基本系泊模式均由主缆完成。按照绞车副卷筒的配置，可增配4～6根副缆，作为上述基本系泊模式的拓展。

2 针对港口要求的系泊设计

85 000 DWT散货船的系泊布置方案得到ACP当局的认可，满足散货船常规系泊模式要求，但船东审核时提出满足更多港口的系泊要求，比如，澳大利亚的海因波特港、黑德兰港等，甚至提出靠泊巴西PDM港的要求。为此，需要对港口系泊要求进行分析，制定相应的系泊方案。

2.1 澳大利亚部分港口系泊要求

海因波特港的达尔林普尔湾煤运码头官方文件要求靠泊船舶的缆索必须是聚丙烯材质，首尾缆必需是主缆；6.5万～9.5万t位的船舶，至少有10根缆索位于主卷筒上，缆索破断力不小于520 kN，绞车工作负载不小于137 kN，支持负载不小于314 kN；用于拖带的带缆桩和导缆孔、滚轮等系泊件的安全工作载荷不小于637 kN[5]。靠泊经历显示，该港一般采用“4+4+2”的系泊模式，天气不好时须提前安排备用缆[6]。

黑德兰港官方文件要求，该港不接受钢制缆索；停靠力拓铁矿石码头时，船舶用于拖带的带缆桩安全载荷不小于637 kN；停靠必和必拓铁矿石码头时，缆索的破断力不小于735 kN[7-8]。根据以往靠泊经验，船舶带缆数量要求为首缆4根、尾缆4根、首尾横缆各2根、首尾倒缆各2根，这些缆索可能根据特殊环境需要调整[9]。

停靠丹皮尔港和沃尔科特港的力拓铁矿石码头的船舶，必需配置安全工作载荷不小于637 kN的带缆桩，分别配置至少16根和18根状态良好的纤维缆索，如果配置钢缆，仅容许至少25 m软尾缆索(含琵琶头)[10-11]。但从船舶靠泊情况来看，港口一般采用“4+2+4”带缆模式，即首缆4根、尾缆4根、倒缆2根，如果风浪较大，则至少增加1根横缆[12]。

2.2 拉美洲部分港口系泊要求

哥伦比亚煤炭输出港口德拉蒙德港，以代理咨询文件的形式给出码头系泊要求：靠泊船舶的缆索为人造纤维，并保持同一规格和材质或等同要求，最小破断力为539 kN；缆索数量必需为偶数；巴拿马型船舶需要首缆2根、尾缆2根、首尾横缆各2～4根、首尾倒缆各2根；好望角型船舶则需要首缆2根、尾缆2根、首尾横缆各4根、首尾倒缆各2根[13]。

巴西PDM港的1号码头(Pier 1)和3号码头(Pier 3)可停靠配置纤维缆索的散货船，根据不同吨位的散货船提出不同系泊模式。8万～15万t位的散货船停靠Pier 1时，系泊模式包含首尾缆各2根系分别系于9号和2号系墩、首尾横缆各3根分别系于8号和3号系墩，首尾倒缆各4根分别系于4号至7号系柱；其中倒缆为钢缆，直径为40 mm，如无钢缆，额外增加2条纤维倒缆；缆索破断力为686 kN。Pier 3包含2个泊位，分别Pier 3S和Pier 3N，均对8～15万吨位的散货船提出18根缆索的系泊模式，缆索配置同Pier 1的要求。Pier 3S要求首缆4根、尾缆4根、首倒缆3根、尾倒缆3根、首横缆2根和尾横缆2根，首尾缆为钢缆，其余可为纤维缆；如无钢缆，额外增加两条纤维倒缆。Pier 3N则要求首尾缆7根、首倒缆3根、尾倒缆3根，横缆5根；首缆和1根首倒缆为钢缆，其余可为纤维缆；如无钢缆，额外增加2条纤维倒缆[14]。

2.3 满足港口要求的系泊方案分析

根据船东反馈运营船舶的靠泊经验，上述港口的系泊模式可由主缆和副缆共同完成，采用“4+4+4+4”的系泊模式时，可由12根主缆和4根副缆实现；采用“4+4+6+4”的系泊模式时，可采用主缆12根与6根副缆配合完成。

85 000 DWT散货船的系泊布置方案可以满足“4+4+2+2”和“2+2+4+4”的主缆系泊模式，同时可增配4～6根副缆。对照上述港口的系泊要求，结合船东提供的营运经验，借鉴现有文献提及的靠港经历，85 000 DWT散货船如果以主缆和副缆配合的方式，实现16根缆索到18根缆索的系泊模式，则可以靠泊大多港口。PDM港要求20根纤维缆索的系泊模式，需要特别研究。85 000 DWT散货船靠泊港口分析信息见表2。

表2 85 000 DWT散货船靠泊港口分析信息

针对主缆与副缆配合的系泊模式，对85 000 DWT散货船现有的基本系泊模式进行调整更新，形成满足大多港口系泊要求的系泊方案。

新系泊方案没有改变85 000 DWT 散货船的系泊配置和布置细节，可以实现“4+4+6+4”共计18根缆索的系泊模式，其中4根首缆、4根尾缆、2根首倒缆和2根尾倒缆由主缆实现，首尾横缆均借助副缆实现，新增2根倒缆也由副缆实现。

针对PDM港系泊要求，以Pier 1为例进行特别研究，制定满足PDM港要求的85 000 DWT散货船系泊方案，同时针对首尾部系泊方案进行放大，见图2。

图2 满足PDM港Pier 1要求的系泊方案

该方案可以满足Pier 1 20根缆索的系泊要求，首尾缆索布置基本以船中对称；尾部增加副缆AB2、AB3和ASP3作为倒缆系于5号系桩，首部增加副缆FSP3、 FB2和FB3作为倒缆分别系于6号和7号系墩；首尾部各增加1根副缆作为横缆分别系于8号和3号系墩；为布置副缆AB2、FB3需要增加相应的带缆桩和导缆孔。

3 结论

针对多个港口的系泊要求，借鉴船舶靠港经验，分析85 000 DWT散货船的系泊选型和系泊模式，确定12根主缆和6根副缆组合的方式式，实现“4+4+6+4”的系泊模式，可满足大多港口的系泊要求。针对PDM港的特殊要求，积极挖掘85 000 DWT散货船现有系泊设计的优势，在尽量减小修改的基础上，形成满足PDM港的系泊方案。

85 000 DWT散货船的系泊设计满足规范、运河和众多港口的系泊要求，得到船东的认可。