浮船坞拖运沉箱相关计算

北海港铁山港西港区北暮作业区5＃、6＃泊位水工工程

浮船坞拖运计算书

一、计算说明

1、船坞拖航状态及航区

本次作业在我部铁山港区内预制场出运码头至5#、6#泊位码头前沿调头区水域，属于沿海近海拖航。

2、计算依据

中国船级社《海上拖航指南》1997-附录2“海上拖航阻力估算方法”

3、“防城港”号相关参数：

型长：52m；型宽：32m ；型深：3.6m；空载吃水：1.4m

二、浮船坞海上拖航阻力估算

计算公式如下：

1、R T=0.7×(R F+R B)+R A

式中：R T为总阻力，kN，

R F为摩擦阻力，kN，R F=1.67×A1×V1.83×10-3；

R B为剩余阻力，kN，R B=0.147×δ×A2×V-1.74+1.5V；

A1为船舶水下湿水表面积，m2；

A2为侵水部分的中横剖面面积，m2，

V为拖航速度，为保证安全系数，按最大时速4节计算（2.06m/s）;

δ为方形系数，本船吃水3.6米时，δ取1.0，

R A为空气阻力，kN，R A=0.5ΡV2∑C S S满×10-3；

Ρ为空气密度，按Ρ=1.22kg/m3计算；

V为风速，取V=20.7m/s计算；

A I为受风面积，按顶风计算，m2；

C s为受风面积形状系数，按1.0计算。

2、浮船坞装满沉箱时吃水深度为3.1m计算浮船坞露水部分受风面积S满。

S1坞墙面积=11×3×2=66m2

S2甲板下于水面上=（3.6-3.1）×32=16m2

S3沉箱迎风面积=18.15×17.2=312.18m2

S满=S1+S2+S3=394.18m2

3、浮船坞湿水面积计算

满载湿水面积计算：A1满=52×32+（52+32）×2×3.1=2184.8m²

浸水部分的中横剖面面积：A2满=32×3.1=99.2m²

4、摩擦阻力计算

RF满=1.67×A1满×V1.83×10-3=1.67×2184.8×2.061.83×10-3=13.7KN 5、剩余阻力计算

RB满=0.147×δ×A2满V1.74+0.15V

=0.147×1×99.2×2.061.74+0.15×2.06

=64.1kN

6、空气阻力计算

RA满=0.5ΡV2∑C S S满×10-3

=0.5×1.22×20.72×1.0×394.18×10-3

=103.03kN

7、总阻力计算

RT满=0.7×（R F满+R B满）+R A满=0.7×（13.7+64.1）+103.03

=157.49kN

从以上计算得出，当瞬间风力为20.7m/s，选用航速4节时，满载最大拖力为15.7t。可以根据最大值作为配置拖轮及钢丝绳的参考数据。

三、拖轮动力验算

满载拖航的总功率需求P=R·V=157.49×2.06=324.4kW

拖轮的额定功率为3000匹，即2200kw，大于满载拖航功率需求，因此可满足施工需要。

四、拖轮及拖缆的选用

根据粤工拖41的系柱拖力为44T

F拖=44T≥Rt满=15.7t，其拖力满足本次作业施工要求。

4.1 八字拖缆选用

八字拖缆长度选择一般应使其与船首夹角为60°左右（本次计算按60°），船首两缆之间距离按30m计算。则有cos60°=15/L缆，求得L缆=30m。根据拖缆最大计算力F主=15.7t。则有，sin60°=F主/2F八，求得F八字缆=9.06t。根据公式D八字缆2×ζ=F八字缆×K，则有，D2×0.05=9.06×6（安全系数为6倍）。D八字缆=33mm，而现在浮船坞左右使用的锚缆为两条43mm的钢丝绳，本次拖航直接使用浮船坞的两条缆作为八字缆，其受力满足本拖航安全的要求。

4.2 拖航方式及缆绳长度

本次拖航选择八字缆拖航方式，八字部分使用现成的浮船坞的锚机缆

（直径43mm），主拖缆为粤工41的主拖缆（直径48mm）。八字部分缆长30m，主缆部分根据天气、水深情况控制在100~250m（规范要求200~400m，由于本次作业属于近海作业，可以根据实际情况调整），拖航过程中拖缆不小于100m，到达施工现场时需逐步收短拖缆，以便能控制好浮船坞进行定位抛锚。