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海上拖航阻力及航速计算 海上拖航阻力及航速计算 上海打捞局陈鹤鸣 内容提要 此文就海上拖航活动中被拖物的阻力计算 相应拖轮马力的配备和拖航速度计算等方法进 行介绍 并以拖航实例进行演算和分析 关键词 马力 h o r s ep o w e r 系柱拖力 b o l l a r dp u l l 拖缆张力 w i r et e n s i o l l 阻力 r e s is t a n c e 拖航速度 t o w i n gs p e e d 为了最大限度地降低海上拖航的风险 每 拖航活动所配拖轮必须具有足够的有效输出马力 从而保证在恶劣的气象 海况情况下能有效地对被拖物进行控制 并能够满足最低航速的要求 对 于某一特定被拖物 首先必须计算出被拖物的拖带阻力 根据被拖物的阻力和航行海区的气象情况 考虑配备适当马力的拖轮 最后 根据所配拖轮的系柱拖力计算出可能达到的拖航速度 这就是海 上拖航阻力和航速计算 这项计算是制定拖航计划必不可少的工作 也是拖航检验时必须要提供的 数据资料 它对海上拖航安全和商业利益有着极为重要的意义 海上拖航阻力的计算公式有多种 但无论哪种公式都只是近似的估算 不可能十分精确 本文 仅根据中国船级社 海上拖航指南1 9 9 7 推荐的海上拖航阻力计算公式 参照国际上拖航同业的习 惯计算经验和方法 结合本人平时在这方面积累的资料和经验 以拖航实例简述被拖物的阻力和航 速计算的整个过程和方法 仅供拖航界同行参考 一 拖航实例简介 某拖轮拖带一大型海上石油储存加工船 f p s o 从某港至海上就位 中国沿海 5 月份 拖航时东南风2 3 级 被拖物微有偏藩 实际平均拖航速度5 5 节 拖轮 主要尺度 l 9 5 m b 1 5 2 md 7 5 m 拖航吃水d 6 5 m 主机马力 1 0 6 4 0 h p 系柱拖力 1 2 0 t f p s o 主要尺度 i 2 6 0 ml b p 2 4 5 mb 4 6 md 2 4 6 md f 6 0 m a 8 5 m8 0 8 6 9 4 f p s o 类型及其他 海船型 无推进器 无舷外突出物 被拖物的拖带阻力 r e s i s t a n c eo f t h e t o w 计算 1 f p s o 水线以下的湿表面积a 公式 a l l 1 7 d 艿b m 2 式中 b 一两柱间长 l b p 或水线面长 一船宽 d 一拖带吃水 d 取平均吃水7 2 5 米 5 一方型 系数 图表1 2 f p s o 浸水部分的中横剖面面积a 2 公式 a 2 b d m 2 9 7 救捞专业委员会2 0 0 4 年学术交藏会论文集 式中 d 取最大吃水8 5 米 舭部系数忽略不计 船体 4 6 8 53 9 1r i l l j t 他 0 合计 3 9 1m 图表2 3 f p s o 水线以上的受风面积a f 公式 a f b x h c s m 2 式中 b h 一受风面积的宽和高 c 一受风面积的形状系数 项目尺寸系数面积 船体 2 4 6 2 9 艏部高 6 0 x 4 6 i 09 8 9 船楼 4 6 x 1 6107 3 6 l 其他 o 合计1 7 2 5 0m 2 图表3 4 f p s o 正常气象条件下的拖带总阻力 r r t 根据公式列表计算 见图表4 公式 1 尺r 1 6 7 a v 1 1 0 d k n 2 r 8 o 1 4 7 副2 v o 7 g n 3 r o 5 p v 2 c s a r 1 0 删 4 岛 1 1 5 恤 r 8 j r m y 式中 r f 一被拖物的摩擦阻力 k n r r 被拖物的剩余阻力 k n r l 被拖物的空气阻力 k n 按顶风计算 6 一方形系数 p 一空气密度 k g m 3 按1 2 2 k g m 3 计算 a 被拖物的水线以下湿表面积 m 2 a r 被拖物浸水部分的中横剖面面积 m 2 f p s o l 2 6 0 ml b p 2 4 5 r nb 4 6 md 2 4 6 md f 6 0 m a 8 5 m5 0 8 6 9 4 丸 1 3 2 3 43 廿a 2 3 9 1 一a r 1 7 2 5 吖 v k n t v m s r k n i l b k n r k n r k n r t k n r t 0 00 0 0 0 00 0 00 0 005 1 5 65 l5 65 0 50 2 5 7 21 8 44 4 77 2 55 1 5 65 8 8 l6 1 00 5 1 4 46 5 51 4 9 32 4 7 05 1 5 67 6 2 78 1 5o 7 7 1 71 3 7 53 0 8 95 1 3 45 1 5 61 0 2 9 01 0 2 o1 0 2 8 92 3 2 85 2 7 誊磺 舔 5 k 鞴 1 1 3 颤谤 l 哇 2 51 2 8 6 1 3 5 0 3 8 1 2 71 3 3 7 45 l 5 61 8 5 3 01 9 3 01 5 4 3 34 8 9 01 1 7 5 61 9 1 4 35 1 5 62 4 2 9 92 5 3 51 8 0 0 66 4 8 41 6 2 9 72 6 1 9 75 1 5 63 1 3 5 33 2 4 02 0 5 7 88 2 7 82 1 9 1 63 4 7 2 35 1 5 63 9 8 7 94 1 4 52 3 1 5 01 0 2 6 92 8 8 1 54 4 9 4 75 1 5 65 0 1 0 35 l 5 02 5 7 2 21 2 4 5 33 7 2 3 65 7 1 4 25 1 5 66 2 2 9 86 4 5 52 8 2 9 41 4 8 2 64 7 4 6 67 i 6 3 65 1 5 87 8 7 9 27 8 6 03 0 8 6 71 7 3 8 55 9 8 4 98 8 8 2 05 1 5 69 3 9 7 69 6 6 53 3 4 3 92 0 1 2 87 4 7 9 41 0 9 1 6 05 1 5 61 1 4 3 1 61 1 7 7 03 6 0 1 12 3 0 5 l9 2 7 8 61 3 3 2 1 35 1 5 61 3 8 3 6 91 4 l 海上拖航阻力及航速计算 a f 被拖物的水线以上受风面积 m 2 c s 被拖物受风面积的形状系数 本例取1 0 v 一在公式 1 2 中为拖航速度 在公式 3 中为风速 单位均为m s 图表4 在图表4 中 风速 7 m s 按顶风计算 v 1 v 2 分别为航速节和每秒米 er t t t 为f p s o 在不 同拖航速度下的总阻力 单位为吨 1 t 9 8 k n 三 最低要求的系柱拖力 m i n i m u mr e q u i r e db o l l a r dp u r l 计算 最低要求的系柱拖力是指在比较恶劣的气象 海况条件下 执行拖带的拖轮以其有效输出拖力 必须能够控制被拖物保持原位或顶风滞航 其气象和海况条件可以根据航行海区和季节情况来确定 本例按顶流2 节 1 0 3 m s 顶风4 0 节 2 0 6 m s 计算 计算时 将最低要求的系柱拖力增加2 5 拖轮的有效输出拖力 拖轮系柱拖力x 7 5 顶流2 节 1 0 3m s r t 8 7 4 3r n8 9 2t 顶风4 0 节 2 0 6 s2 r k l o 8 1k n 4 1 9 1t 合计拖缆张力 t 4 9 8 2 4k n5 0 8 4t 最低要求的有效系柱拖力 2 5 计 t 6 3 5 5t 图表5 图表5 中 r o 5 1 2 2 2 0 6 2 1 7 2 5 0 1 0 0 0 r t 取图表4 中2 节速度时的阻力 根据计算结果 确定配备多大马力的拖轮来执行拖航任务并验算所配拖轮是否满足拖航检验的 要求 按照图表5 的计算结果 在顶流2 节 顶风8 级的情况下所需最低系柱拖力为6 3 5 5 吨 本例 中所使用的拖轮系柱拖力为1 2 0 吨 按7 5 计算有效输出拖力为9 0 吨 也就是说 即使在比较恶劣 的气象 海况条件下所配拖轮仍有足够的富余拖力控制f p s o 顶风滞航 四 拖轮的阻力计算 拖轮的阻力可从拖轮的设计资料中查得 如果没有现成资料 亦可用上述阻力计算公式进行计 算 为方便说明 本例亦以公式方法计算 图表6 某拖轮阻力计算 l o a 9 5 ml b p 8 5 mb 1 5 2 md 7 5 md 6 5 m6 0 6 5 7 5 站 1 7 8 8 7 缸2a 2 9 8 8 酽a 2 4 7 8 4 ft o i l a r dp a l l 1 2 0 t v k n t v m s r k n r b k n r t k n i c r t k n e r t 0 0 0 0 00 0 00 0 00 0 07 4 l7 4 10 8 0 5 0 2 60 2 50 8 51 2 77 4 18 6 7o 9 1 o0 5 l0 8 92 8 54 3 07 4 l1 1 7 l1 2 1 50 7 71 8 65 9 08 9 37 4 l1 6 3 31 7 2 01 0 33 1 51 0 0 81 5 2 l7 4 12 2 6 22 3 2 51 2 94 7 31 5 5 32 3 3 07 4 13 0 7 l3 1 3 01 5 46 6 l2 2 4 73 3 4 47 4 14 0 8 44 2 3 5l 8 08 7 63 1 1 44 5 8 97 4 l5 3 3 05 4 4 02 0 61 1 1 94 1 8 86 1 0 37 4 16 8 4 47 0 4 52 3 21 3 8 85 5 0 77 9 2 97 4 l8 6 6 98 8 5 0 2 5 7 1 6 8 37 1 1 61 0 l 1 9 7 4 l 1 0 8 5 91 1 1 5 5 2 8 32 0 0 49 0 7 l 1 2 7 3 6 74 l 1 3 4 7 61 3 8 6 0 3 0 92 3 5 01 1 4 3 71 5 8 6 57 4 11 6 5 9 61 6 9 6 53 3 42 7 2 01 4 2 9 31 9 5 6 67 4 l2 0 3 0 62 0 7 7 o3 6 03 1 1 61 7 7 3 l2 3 9 7 4 7 4 1 2 4 7 1 42 5 2 r e s i 舛懒a n d 卿o f 删g a ts e a c h e r th e m i n g 1 0 0 d d 删扑 咖 删删 砸 昏 抟 舞一 l 商 耐胛 m 僻筹一 蛳 删心 卅 一 一一 一 她m 心 油 时 恶搿 嚣豢 海上拖航阻力及航速计算海上拖航阻力及航速计算 作者 陈鹤鸣 作者单位 上海打捞局 相似文献 1条 相似文献 1条 1 学位论文 金培鑫 德宏轮 设计与使用中的若干技术经济问题研究 2002 近年来 随着世界经济的迅猛发展和技术的不断进步 世界航运市场上对大型远洋救助拖轮的需求日趋增 强 当前发展具备功率大 性能强 功能多 续航能力强的拖轮已是当务之急 从未来的发展方向也可以看到 需要这样的拖轮来满足市场的发展需求 本文主要就大马力海洋救助拖轮 德宏轮 的建造设计和运营过程所 涉及的一系列技术经济问题作一系统分析和总结 对其技术先进性和经济合理性方面作了重点的阐述和分析 其中 在技术先进性方面 德宏 轮采用了当今世界较为先进的技术和设备 如cpp顺桨 中央海水冷却系统 电子海图 热油锅炉 轴带发电机 cjbw中央监测报警系统 艏艉侧推等 在经济合理性方面 德宏轮 采用了cp