40万吨级矿砂船靠泊码头系泊方案研究

韩建勋，王国祥

（长江引航中心太仓引航站，江苏 太仓 215400）

江苏扬子江海洋油气装备制造有限公司位于苏州港太仓港区新太海汽渡下游约1400 米处，属于长江口南支河段上段。水路上距白茆河约4 公里，下距吴淞口约50 公里。1#舾装码头主体宽25m，长928m（中间段385m 范围宽31m），码头面高程为+5.80m（85 高程系统，下同），码头前沿设计水深为‐12.0m。

近年来，扬子江公司承接了工银租赁及招商轮船船东6 艘世界第二代40 万吨级超大型矿砂船（VLOC）的建造订单。当40 万吨级超大型矿砂船建造完成下水停靠扬子江1#舾装码头，船舶靠泊码头采取何种系泊方案是一个问题，需要探讨40 万吨级船舶带缆系泊的方案，缆绳的数量配置等方面，毕竟之前船员没有接触过如此巨大的船舶进行靠离泊作业。因此，本文通过自己多年的船舶驾驶经验以及利用OPTIMOOR 软件40 万吨级超大型矿砂船（VLOC）进行模拟计算分析，根据船舶在不同的风况等条件下模拟出一种安全合理的系泊方案，为40 万吨超大型矿砂船的驾引人员在靠泊码头提供带缆方案，确保船舶靠泊期间船舶安全。

1 工程基本概况

1.1 船舶尺度

根据工厂生产安排及需求，本码头拟靠泊40 万吨矿砂船，船型主尺度如下：

表1 论证船舶主尺度表

1.2 码头现状

江苏扬子江海洋工程装备制造有限公司舾装码头长928m，宽25m，其中中间段宽31m，码头面标高5.8m，前沿泥面设计标高-12.0m。码头前沿设置有3000kN 系船柱1 个，2000kN 双柱系船柱11 个，1500kN 双柱系船柱1 个，2000kN 双柱系船柱11 个，1500kN 双柱系船柱31 个，码头后方共设置有2000kN 系船柱19 个，1000kN 双柱系船柱15 个。码头泊位总长度928m。

1.3 风况

太仓港区季风特征明显，夏季以SE～SSE 向风为主，冬季受冷空气影响以N 向风为主。太仓港区多年平均风速3.3m/s，全年常风向为E 向，统计频率为12%，强风向为NW 向，最大风速为20.0m/s。本区大风主要由寒潮和台风影响引起，风力≥6 级的大风日数年均为26d。

1.4 雾

太仓港区雾多以平流雾为主，一般多发于夜间和清晨，上午10 时后消散。多年平均雾日数42.3d，历年最多雾日数68.0d，历年最少雾日数28.0d。

1.5 流速

工程水域最大流速为1.6m/s。

2 船舶靠泊荷载核算

2.1 船舶荷载计算分析

船舶荷载计算流速按照当地最大流速1.6m/s 计算，计算风速按13.8m/s（六级风上限）、24.4m/s（九级风上限）和28.4m/s（十级风上限）分别计算船舶系缆力、船舶撞击能量及船舶挤靠力。根据船舶荷载规范公式对40 万吨矿砂船进行靠泊荷载计算分析，具体结果如下：

表2 40 万吨矿砂船靠泊荷载计算结果

2.2 系船柱论证

码头前沿设置有3000kN 系船柱1 个，2000kN 双柱系船柱11 个，1500kN 双柱系船柱31 个，码头后方共设置有2000kN 独立系船柱19 个，1000kN 双柱系船柱15 个。码头泊位总长度928m。

根据《港口工程荷载规范》（JTS144‐1‐2010）第10.2.2 条建议，船舶总长大于300m 的，受力系船柱数目按泊位长度确定。

在十级风上限28.4m/s 和1.6m/s 水流共同作用下，在设计低水位时，考虑八个系船柱受力，系缆力为1409kN，满足40 万吨矿砂船带缆要求。

2.3 橡胶护舷论证

码头前沿配备超级鼓型SC1250H 二鼓一板橡胶护舷81 套，护舷在其设计变型52.5%时，吸能量为764kJ/套，反力为1392kN/套，最大变型55%时，吸能量为810kJ/套，反力为1482kN/套。

40 万吨矿砂船以0.12m/s 的速度靠码头时最大撞击能量为576kJ，最大挤靠力为652kN，码头前沿设置的橡胶护舷满足靠泊要求。

3 系泊方案

3.1 不超过六级风系泊方案

在风力不超过六级（上限13.8m/s）时，建议按图2所示，艏、艉缆可分别系在后方3000kN 及1500kN 系船柱上，倒缆可系在码头前沿1500kN 或2000kN 系船柱上，缆绳不少于12 根，受力系船柱不少于6 个（其中，1500kN 系船柱2 个，2000kN 系船柱3 个，3000kN系船柱1 个）。

图1 六级风以下带缆示意图

图2 六级风模拟系缆示意图

将以上系泊方案输入OPTIMOOR（version 6.3.7）软件中进行模拟计算，考虑最不利工况（吹开风时），可以得到如表3的计算结果。

表3 六级风时各缆绳受力

经过整理上表中数据，可以得到每个受力系船柱的受力情况，如表4所示。

表4 六级风时各系船柱受力

由以上结果可知，当船舶受到吹开风时，按照以上带缆方式，考虑12 根系缆，6 个系船柱受力，系艏部横缆系船柱所受系缆拉力最大，缆绳所受最大力为287kN。

3.2 九级风以下系泊方案

当风力超过六级时，将缆绳带至码头前沿的系船柱上，按图4所示，考虑缆绳数量不少于14 根，作用系船柱数量不少于8 个。

图3 九级风系缆示意图

图4 九级风模拟系缆示意图

将以上系泊方案输入OPTIMOOR 软件中进行模拟计算，考虑最不利工况，可以得到如表5的计算结果。

表5 九级风时各缆绳受力

经过整理上表中数据，可以得到每个受力系船柱的受力情况，如表6所示。

表6 九级风时各系船柱受力

由以上结果可知，当船舶受到吹开风时，按照以上带缆方式，考虑14 根系缆，作用于8 个系船柱，系艏横缆系船柱所受系缆拉力最大，缆绳最大受力可达764kN。

4 系泊研究结论

码头前沿设置有3000kN 系船柱1 个，2000kN 双柱系船柱11 个，1500kN 双柱系船柱31 个，码头后方共设置有2000kN 系船柱19 个，1000kN 双柱系船柱15 个，可满足40 万吨矿砂船在不超过十级风时的带缆要求。

（1）关于靠泊速度：40 万吨矿砂船舶靠泊本码头时应严格控制法向靠船速度，不得超过0.12m/s，建议控制在0.10m/s 以下。

（2）关于排水量：40 万吨矿砂船舶靠泊本码头时应控制实际排水量，建议控制在100000 吨以下。

（3）关于避风：当风力预报超过六级时，应增加实际受力的缆绳数量和系船柱数量，当风力预报超过十级时，船舶应尽早离开码头至锚地避风。