非自航工程船舶拖航概述及案例分析

非自航工程船舶拖航概述及案例分析

史晓奎

交通运输部烟台打捞局 山东烟台 264000

摘要：随着国家海洋兴国战略的开展，我国对海洋的开发进入了新的阶段，海洋石油勘探，石油开采的项目不断增加，参与建设支持海洋平台的船舶越来越多。在茫茫大海上施工，主要依靠工程船舶就位、移位等需要拖轮拖带来完成。船舶拖带是一项复杂的工程，由于工程船舶的方形系数较大，拖航阻力大，拖航前需要各种准备工作，尽量保证拖带安全。

关键词：非自航；工程船舶；拖航方案；拖航分析；

非自航工程船舶拖航概述

1、工程船舶简介

工程船是指装有特种机械，在港区内或者海上从事施工作业的船舶。机舱设有为施工机械提供动力的柴油机、发电机和液压泵站等。控制操控室内设有监视仪器、仪表等，有的还装有自动操作系统。工程船舶自身一般不具有动力，箱式船型也使得其航行的阻力很大，一般工程船舶移位、起抛锚等都有辅助拖轮来完成。

2、海上拖航的定义和种类

海上拖航是指承拖方用拖船将被拖物经海路由一地拖至另一地的行为，其中，承拖方是指用其自有或租用船舶为他人提供海上拖航服务并收取拖航费用的人；被拖物通常包括驳船或其他无动力的船舶、平台等海上装置和设施以及失去动力或发生海损的船舶等。

常规拖航可分为一般拖航和拖驳拖航：

(1) 一般拖航，是指由一艘拖船拖带一艘被拖船，是一般商业性常规拖航。

(2) 拖驳拖航，是货物(如平台模块、导管架)装运在甲板驳或半潜驳上，由拖船拖带驳船，完成货物运输任务。拖船和甲板驳组成拖驳船组常用于运输常规的重大件货物如大型的工业设备；拖船和半潜驳组成拖驳船组除承运常规的重大件货物外，还可用于承运工程船舶的商业性常规拖航。

非常规拖航主要包括救助拖航、超大型船舶拖航以及非拖船拖航、全球跨洋远距离拖航等特殊拖航。

拖行案例的分析

1、拖航方案的选择

海上拖航一般分为常规拖航和非常规拖航两种，包括一拖一、一拖多、多拖一三种方式。

（1）“一拖一”

“一拖一”也称“单拖”是一艘拖船拖带一艘被拖物，也就是常规拖航的拖航方式。在这种拖航过程中，拖船需要按照标准配备拖航索具，被拖物的拖力点也是专门配备或经过计算与校核的，从而有助于保障强度和安全。

（2）“一拖多”

“一拖多”是一艘拖船拖带两艘及以上数量的被拖物，是非常规拖航的一种拖航方式。主要有串拖和并拖两种形式。如图2.1所示。

图2.1 “一拖多”示意图

（3）“多拖一”

“多拖一”是两艘及以上数量的拖船拖带单个大型被拖物，是非常规拖航的另一种拖航方式。与“一拖多”相同，“多拖一”也分为串拖和并拖两种形式，如果拖船和被拖物前后依次连接拖缆，则是串拖；拖船与被拖物均有拖缆连接，则是并拖，如图2.2所示。

图2.2 “多拖一”示意图

在这种拖航中，被拖物尺寸或排水量明显大于拖船，一条拖船拖力不够，只有采用两艘及以上的拖船才能拖带。对于特大型被拖物，有时甚至采用3艘以上拖船参加拖带，这种情况下，一般布置拖力最大拖船在中间主拖，布置拖力较小拖船在两翼辅拖。由于非自航工程船舶一般船型较大，拖航阻力大，所以多采用一拖一或多拖一的方式。在实际拖航案例中，鉴于降低成本，保证安全等方面的考虑，配备一艘足够功率的拖轮单独拖航工程船舶是最常见的方式。

2、非自航工程船拖航实例

（1）拖航背景

2013年9月初，烟台打捞局“德瀛”号完成秦皇岛32-6导管架安装工程后，需要到锦州9-3进行CEPD导管架安装作业。“德瀛”是非自航起重船，起重能力1700吨，船长115米，型宽45米，型深9米，最大吃水6.8米，总吨14511吨，配备150吨过桥缆，120吨卸扣，55吨三角板。

（2）拖航阻力计算

选择最优拖航方案时，拖航阻力估算是很重要的一步。阻力估算后，了解了所需要拖力的大小，选择提供系住拖力合适的拖轮，防止造成船舶设备损坏等情况。所以，估算拖航阻力是很有必要的。根据前文《海上拖航指南》提供的经验公式，计算德瀛的拖航阻力。根据相关规定，拖带非自航工程船舶“德瀛”的拖航速度必须满足在静水中不小于5kn。下面通过计算核定德洁能否胜任本次拖航。

基本数据:

拖船“德洁”： L= 65.5m B= 13.8m d= 3m = 0.64

被拖船“德瀛”：L= 115m B= 45m d= 5m = 0.8959

拖航速度: 2.572 （取5海里/小时）

5.6337

7.4496

阻力估算:

a 被拖船舶或被拖物

水下湿表面积按（公式 6）得

115×（45+10） ＝ 6325

被拖船舶的摩擦阻力

＝1.67×6325×5.6337×10ˉ³

＝59.5

浸水部分的船中横剖面积 45×5 ＝ 225

被拖船舶的剩余阻力

＝0.147×0.8959×225×7.4496

＝220.8

b 拖船

水下湿表面积按（公式4）得 65.5×（1.7×3+0.64×13.8） ＝913

拖船的摩擦阻力

＝ 1.67×913×5.6337×10ˉ³

＝ 8.6

浸水部分的船中横剖面积 13.8×3 ＝ 41.4

拖船的剩余阻力

＝0.147×0.64×41.4×7.4496

＝ 29

因此，拖航的总阻力

＝1.15×（59.5+220.8+8.6+29）

＝365.6 （约为36.56 t）

“德洁”的系柱拖力为 103t ，由此可见，上述计算结果满足本航次拖航要求，所以可以选定由“德洁”拖带“德瀛”到锦州9-3工区就位。德洁”配备的拖缆强度为300t，拖缆长度为1500m，德瀛的过桥缆破断力为150吨，三角板55吨，均可满足拖航要求。

结论

海洋石油资源的开发需要越来越多的海上建筑物，这增加了市场对工程船舶工作的需求，非自航工程船舶的拖航问题需要理论的支持和经验的总结，以保障拖航安全和节约拖航成本。本文通过理论分析及实际操作两部分内容论述了非自航工程船舶拖航设计中应考虑到的因素和注意的问题。在拖航开始前应制定一个完整的拖航计划，拖航计划制定过程中需要注意的问题以及在解拖时的一些实际操作和规范操作。

参 考 文 献

[1] 船舶检验局. 海上拖航法定检验技术规则[S].北京:人民交通出版社,

1999

[2] ]程科学.狭水道大型拖带[J].航海技术，2012

[3] 中国船级社. 海上拖航指南［M］. 北京：人民交通出版社，1997.

[4] 孙丽娜.大型构件海上运输安全分析[D].大连理工大学硕士学位论文，2006.

[5] 沈浦根. 拖航阻力的分类与计算[J].航海技术，2008，(2):26-27.

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