无动力船舶锚泊防台抗风能力研究

◎ 王艳杰 交通运输部水运科学研究院

无自航能力的驳船、打桩船、海上生活支持船和工程支持船等无动力船舶，避风过程中一旦走锚，无法动车进行抗风、顶浪等操作，可能随风漂移，从而威胁周围船舶、人员以及周边水域的安全，其防台问题至关重要。

船舶的抗风能力大小是防台安全的决定性因素，确定其抗风等级是防台安全的前提条件。

1.稳性衡准与船舶抗风能力

现行的船舶稳性衡准采用“确定性力学分析法”，先把船舶倾覆的物理因素简化为数学模型，通过解析计算，对船舶稳性作出定量评估。上述过程没有直接反映出风级风速的概念，但经过风压换算可以求出风速，即抗风能力，公式如下：

船舶抗风等级：

船舶最大抗风等级：

式中：V10—风压作用力臂10m高处的风速；Z—受风面积中心距水面距离，m；Lq—最小倾覆力臂，m；△—排水量，t；K—稳性横准值；Af—受风面积，m2。

2.基于船舶运动规律的抗风能力计算模型

一定载重状态下的无动力船舶，按一定锚泊方式锚泊防台时，船体受到的力主要为风力Fa、水动力Fw、锚链及锚抓力即锚泊力p。在不走锚的前提下，出一定链长时可抵御的船舶可受最大水平外力，称为船舶在该条件下的临界锚泊力。当锚泊力达到临界锚泊力时，船舶所承受的风力最大。此时，船舶受力满足如下条件：

式中：n—船舶实际锚泊状态下产生的锚泊力/单锚泊产生的锚泊力。

单锚泊状态下临界锚泊力prmax（t）可以通过下式计算：

式中：λα—锚抓力系数；λc—锚链抓力系数；……