影响铺管船锚泊定位的因素分析

影响铺管船锚泊定位的因素分析

马晓琳 1

海隆石油海洋工程有限公司，上海 201106）

摘要：船舶在海上移动作业时需要进行定位，增加船舶抵抗天气及海洋环境因素带来的影响，减小在作业过程中在船舶六个自由度方向上产生的运动。不同的浮体的锚泊定位分析条件选择会有很大的差异，本文仅以铺管船的锚泊定位为例，分析环境因素和设备因素对其影响。

关键词：铺管船；锚泊定位；锚泊分析；环境工况；锚泊设备

船舶在海上移动作业时需要进行定位，增加船舶抵抗天气及环境因素带来的影响，减小作业过程中船舶在六个自由度方向上产生的运动。目前较为常见，也是被人熟知的定位方式是DP定位，也就是动态定位方式，通过船在水中部分的侧向推进装置进行定位；另一种是锚泊定位，通过船舶甲板不同位置伸出的锚及锚缆产生力与力矩，与船舶运动产生的力与力矩进行对抗，从而稳定船舶便于施工。

锚泊定位不仅应用于船舶，任何浮于水面（江、河、湖、海等）的水上建筑物或悬浮于水中的物体，都有可能需要进行定位，锚泊定位相较于DP定位更经济，也较常在施工时采用。但锚泊定位的施工风险还是很大的，如果前期不能充分考虑影响这种定位方式的各种因素和各种因素的条件，那么模拟计算的结果会和实际施工的情况很不一样，最后不但没能成功定位完成任务，反而会因为突然破断或船舶失稳等，导致船上人和财产的损失。

在锚泊分析前期，要尽可能的考虑到所有的影响条件，使模拟结果与实际施工工况相同，或是所选的条件贴近于临界值，以达到涵盖实际发生施工情况的目的。同时考虑经济性，调整条件参数值的范围，使结果在保证安全的前提下仍不过于保守，以减少不必要的施工成本。这不仅考验工程人员思虑的缜密性和计算的严谨性，更需要工程人员具有一定的现场工程经验，对船舶的运动、船上设备及天气预报等有一定程度的了解，才能准确把握整个计算分析的近似性。

因不同的浮体的锚泊定位分析条件选择会有很大的差异，本文仅以铺管船的锚泊定位为例，分析环境因素和设备因素对其影响。

1. 环境因素

铺管船在施工定位中需要进行移动，所以首先需要确定施工路由，根据施工路由，确定环境条件的观测点。采纳何种环境观测点的数据，取决于船当前在路由上的位置离哪个环境观测点近，若正好在中间的位置，或难以确定，建议采用相近几个观测点数据中出现概率较大，较为危险的点。

环境工况中以风、浪、流对船舶的运动以及锚泊定位的效果影响较大。风主要对船舶露出水面以上的部分产生影响，船舶的受风面积越大，受到的风倾力矩越大。海上风、浪、流等也常常会同时变化，既风大时浪也大，表面流速的值也会很大；浪的作用就比较复杂，几乎在船舶的各个方向和角度的运动都有“贡献”，同时会存在拍击等作用；流在锚泊分析中的影响最大，在较大流速的情况下，一般不建议作业。流一般分为表面流，中层流，以及低层流。这三种流速值不同，当计算的对象处于不同流层的时候，为了使计算结果不过于保守，可以细分流速进行计算。在施工的窗口期中，还要考虑海水水深会随着潮水的变化而变化，大潮汛时，高潮和低潮的变化导致水深的变化在5~6m左右，也会对锚泊分析的结果产生一定的影响（如锚缆着泥长度）。

第一作者：马晓琳（1987-），女，硕士，工程师

研究方向：船舶与海洋工程

E-mail：maxiaolin@hilonggroup.com

2. 方向及工况因素

风、浪、流等环境工况最好取16个方向，分别为，东，偏东东南向，东南向，偏南东南向、南向、偏南西南向、西南向、偏西西南向、西向……若根据形成的玫瑰图来看，各个方向的环境工况相差不太大，可以进行说明，取12个或8个，但原则是不能省略环境工况最恶劣的方向。要保证各个对称方向都有计算工况，同时在分析过程中，需要将计算的考虑进行说明，也用以分析过后自查。

环境工况的取值，有一年一遇、十年一遇和百年一遇的差别。一般为了与实际环境预测相符，同时不至于过于保守，常采用十年一遇的数值进行计算。但根据多次现场工作经验来看，现场实际施工过程中，大多数均为风平浪静的情况，因为铺管作业多发生于近海，偶尔水深较深的位置也不会蔓延很长的路由，环境工况极端恶劣的情况目前基本未出现过，一旦出现，船上的操作人员也会采取相应的措施，譬如停止施工，弃管避风等。所以当采用十年一遇的数值计算时，一旦计算结果不能满足要求，可以在合理的范围内进行降低风速流速，限制浪高等措施，同时在分析过程中进行说明，并提示现场操作人员可采用的措施。

环境工况不仅对船体有影响，对抛出去的锚缆一样有影响。其他还有一些环境因素，如海水的密度、温度、盐度等虽然影响不大，但也不能忽略。在工况的选择上，还要注意船舶船艏位置和方向，与环境方向的区分。

3. 设备因素

铺管船上的锚缆、锚机及锚都要满足锚泊定位的要求：相关锚缆参数为锚缆的股数、直径、单位重量，总长度，破断力大小等；相关锚机的参数为锚机的系泊力（一般85%的系泊力为锚机的拉力），位置及个数等，锚缆筒的直径，锚缆筒上每层锚缆的力。而锚，分为大抓力锚和小抓力锚。一般铺管船的锚泊定位时采用大抓力锚。

锚泊定位时，阻碍船舶运动和移动的力主要由各个方向上的锚和锚缆来承担。锚的锚力越大，锚缆越长，单位线重越重，从而使锚缆的着泥长度越长，则提供的力越大。锚机、锚缆及锚缆的导缆孔、锚的个数和位置都应该是对应的，一般分布在船艏、舯及艉各两个，左右舷分别一个。不同浮体的锚泊定位常见有四锚定位、六锚定位，如作业的一些驳船，也有如铺管船这样的八锚定位。为保证船舶的稳定，八锚的位置是船中对称的且参数相同，抛出去的角度也要保证一致。

4. 结语

当真正将锚泊计算分析结果应用于实际施工中，往往遇到的情况更为多变和复杂。如铺管船在尾部铺管，管道在重力、海水及海底不平整度的作用下，对铺管船运动的影响；如在抛锚过程中，由于存在浅滩，导致抛锚船无法放出目标锚缆长度及角度；再如，抛锚位置要进行潜水或摆放水下机器人（ROV），导致该位置无法按要求抛锚等。

所以具体问题需要具体分析，根据船、设备、环境以及所有已知信息因素进行综合判断，不断的完善方案，才能最终指导施工达到项目的要求。

参考文献

• [1]赵兴民,高晓蓓.舟山LNG海底管道工程铺管船锚泊分析方案[J].船舶物资与市场,2020(03):29-30.

• [2]王玉红. 铺管船运动响应分析及系泊系统研究[D].浙江海洋学院,2015.

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