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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=66m2S2甲板下于水面上=（3.6-3.1）×32=16m2S3沉箱迎风面积=18.15×17.2=312.18m2S满=S1+S2+S3=394.18m23、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=99.2m24、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=64.1kN6、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=103.03kN7、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。
海上拖航阻力计算注：“华富708”空船平均吃水1.0m，每厘米吃水吨数约20T/cm，本计算按货物1500T、压载水1500T，总计3000T计算，上述状态下平均吃水为2.5m。
货物正向迎风面积为14mX14m=196m2。
1．海上拖航总阻力经验计算公式：R t=1.15[R f+R b+(R ft+R bt)]式中：R f-----被拖船（物）的摩擦阻力R b-----被拖船（物）的剩余阻力R ft-----拖船的摩擦阻力R bt-----拖船的剩余阻力2.被拖船（物）的阻力近似计算公式R f=1.67A1V1.8310-3KNR b=0.147δA2v 1.74+0.15v KN式中：V---拖航速度m/sδ---方型系数A2----被拖船（物）浸水部分的中横面积其中：A1如无详细资料，按下方法求：正常船舶；A1=L（1.7d+δB）m2驳船/首尾有线形变化的箱型船；A1=0.92L（B+1.81d）m2无线形变化的箱型船及其他水上建筑A1=L（B+2d）L----被拖船（物）的长度；mB----被拖船（物）的宽度：md----被拖船（物）的吃水：m3．拖轮的阻力计算---用拖轮的资料，如无详细资料，也可按被拖船（正常船舶）的近似公式计算。
已知：V=6.0Kt（3.087m/s）4．被拖物的阻力计算：表一：表二：5．拖轮阻力计算：表三：表四：海上拖轮总阻力为：175.9KNR t=1.15[R f+R b+（R ft+R bt）]=20.6t结论一：当船组在静水中拖带航速为6节时，拖航阻力为20.6T，远小于“华富219”拖轮拖力38T，满足规范要求。
6．对于受风面积特别庞大的钻井平台或其他水上建筑，其拖航阻力尚应按下式计算，取较大值：∑R=0.7（R f + R b）+ R a KN式中：R f、R b——同上述（1）；R a ——空气阻力，按下式计算：R a=0.5 ρ V2 ∑C s A i 10-3KN式中：ρ——空气密度，kg/m3，按1.22 kg/m3计算；V——风速，m/s，取20.6 m/s；A i——受风面积，m2，按顶风计算；C s——受风面积A i的形状系数，按本指南第3章表3.2.1（2）选取。
拖航一.拖航术语1.拖航（Towing）——指平台作为被拖物由拖船拖带，从某一地理位置向另一地理位置转移时所处的状态或过程。
通常半潜式平台指自原井位（船位）处最后一个锚离底，至新井位（船位）处第一个锚到底止的作业期间；自升式平台指船体处于漂浮状态的作业期间。
2.自航（Transit）——指平台依靠自身的推进装置和动力从某一地理位置移往另一地理位置时所处的状态或过程。
3.起拖（Beginning of towing）——指平台接拖后开始驶离原位的作业。
4.就位（Towing/Transit to site）——指平台进入井场并向预定的位置接近和定位作业过程。
注：在进入井场过程中，拖航/移位与就位作业两者是互相交叉的。
5.定位（Location positioning）——指平台在预定的位置布锚或插桩的作业过程。
半潜式平台指自第一个锚到底至调整预张力、校准船位结束的作业过程；自升式平台指自桩脚入泥至升船到压载位置的作业过程。
6.作业极限（Operation limitation）——指平台的某一规定的作业临界点。
当作业条件或过程超过该临界点时，可能造成平台不可逆的受损状况，即无法恢复到安全的受控状态。
7.单拖（Single tug towing）――指一艘拖船拖带平台的形式，通常拖船主拖缆与平台过桥缆相连接。
8.串拖（Series tugs towing）――指两艘拖船首尾串联、后拖船主拖缆与平台过桥缆相连接拖带平台的形式。
9.并拖（Parallel tugs towing）――指两艘或两艘以上拖船的主拖缆分别与平台两条龙须缆和/或其他可作拖缆使用的链（缆）相连接、并排拖带平台的形式。
10.绑拖（Side fixed tug towing）――指拖船绑在平台左或右舷帮的拖带方式。
11.前后拖（Bow and stern tugs towing）――指一艘拖船牵引平台艏部，几条拖船牵引平台左或右舷尾部的拖带方式。
三用工作船拖带半潜式钻井平台拖航阻力计算◎ 徐书忠1 吴屯彪21.中海油田服务股份有限公司船舶事业部湛江作业公司；2.广东海洋大学摘 要：随着海洋工程技术的不断发展，三用工作船在海洋石油勘探和开发中扮演着至关重要的角色。
其中，拖带半潜式钻井平台是三用工作船常见的作业任务之一。
为了确保拖带过程的安全与效率，对拖带过程中产生的各种阻力进行计算显得尤为重要。
本文旨在探讨三用工作船拖带半潜式钻井平台时面临的各种阻力，包括摩擦阻力、剩余阻力以及由海浪、风等因素引起的空气阻力和波浪阻力。
以三用工作船“海洋石油XX船”短距离拖带半潜式钻井平台“深蓝XX号”为实例，深入分析主拖船与被拖物的受力情况及相互作用，以便在实际操作中调整拖带策略，优化船舶性能，确保拖带过程的安全顺利进行。
以期能够为实际拖带作业提供理论支持和实践指导。
关键词：三用工作船；钻井平台；拖航阻力1.引言随着全球能源需求的不断增长，海洋石油勘探和开发逐渐成为满足这一需求的重要途径。
在这一领域中，三用工作船以其多功能性和灵活性，成为了不可或缺的利器。
它们不仅能够在复杂的海洋环境中进行作业，还承担着拖带、运输、供应等多项重要任务。
其中，拖带半潜式钻井平台便是三用工作船常见的作业任务之一。
半潜式钻井平台作为海洋石油勘探和开发的重要装备，具有结构稳定、作业能力强等特点。
然而，由于其体积庞大、质量重，拖带过程中会面临巨大的阻力。
这些阻力不仅来自水流的摩擦，还来自空气、海流、风速等多种因素的综合作用。
谢松平等[1]以“海洋石油982”大型无动力钻井平台拖带进广州港为例，应用多因素约束的拖航阻力计算方法进行计算，结果表明，依据该方法选择拖带拖轮更为科学合理。
安涛等[2]通过自升式海洋平台拖航阻力计算分析，提出了适合的拖船选用安全系数。
王道广等[3]航速及吃水对六筒复合型基础静水拖航过程影响的试验研究，提出一种可自浮拖航的六筒型综合平台基础结构。
刘积甫[4]通过分析大型工程船舶的总阻力构成成分进一步说明各个相关阻力的计算方法，最终与多个经验公式对比分析，证明经验公式的计算结果存在较大误差。
拖带公式
1、拖带总阻力R＝K×D2/3×V2（吨）
其中K：阻力系数0.0020~0.0024 D：被拖船排水量（吨）V：拖航速度（节）
2、计算拖轮主机总功率Ne＝20.468×R×V
3、计算八字缆直径D＝4.686×(R×N)1/2(毫米) 其中N：安全系数5~7
4、计算拖轮拖缆直径
所列被拖船八字缆直径即为所需配的拖缆直径。
由于每艘拖轮拖缆直径是固定的，且一般大于八字缆,因此,要求被拖船八字缆直径应符合规定，则可满足拖航要求。
计算拖缆长度T1＝K（L1＋L2）（米）其中K：风浪系数（通常在拖缆垂曲度不小于8米情况下取系数值为3。
）
L1：拖轮总长度L2：被拖轮总长度
根据“海船稳性规范”要求，船舶在各种装载条件下应满足：
1）稳性衡准数≥1；
2）初稳性高度＞0.15米(被拖船初稳性高度不得小于0.3米)；3）稳性消失角＞55°；
4）Lmax(最大稳性力臂)≥0.2米
下面为缆绳强度参考表。
拖带公式
1、拖带总阻力R＝K×D2/3×V2（吨）
其中K：阻力系数0.0020~0.0024 D：被拖船排水量（吨）V：拖航速度（节）
2、计算拖轮主机总功率Ne＝20.468×R×V
3、计算八字缆直径D＝4.686×(R×N)1/2(毫米) 其中N：安全系数5~7
4、计算拖轮拖缆直径
所列被拖船八字缆直径即为所需配的拖缆直径。
由于每艘拖轮拖缆直径是固定的，且一般大于八字缆,因此,要求被拖船八字缆直径应符合规定，则可满足拖航要求。
计算拖缆长度T1＝K（L1＋L2）（米）其中K：风浪系数（通常在拖缆垂曲度不小于8米情况下取系数值为3。
）
L1：拖轮总长度L2：被拖轮总长度
根据“海船稳性规范”要求，船舶在各种装载条件下应满足：
1）稳性衡准数≥1；
2）初稳性高度＞0.15米(被拖船初稳性高度不得小于0.3米)；3）稳性消失角＞55°；
4）Lmax(最大稳性力臂)≥0.2米
下面为缆绳强度参考表。
第46卷第2期2017年4月船海工程SHIP & OCEAN ENGINEERINGVol.46 No.2Apr.2017DOI：10. 3963/j. issn. 1671-7953. 2017.02.028钻井平台拖航阻力计算李伟峰,史国友(大连海事大学航海学院，辽宁大连116026)摘要:为有效计算已知条件下钻井平台所受外界环境的合作用力，以确定拖航时拖船数量和功率的配 备或评估拖航作业是否安全，参照相关行业领域的规范，对拖航时钻井平台所受风、流和浪作用力分别进行计算，并通过力的合成原理计算其所受合外力，并以某钻井平台为例进行计算，计算结果与实际情况基本一致，证明该计算方法可行。
关键词:钻井平台;拖航;阻力;风作用力;流作用力;波浪作用力中图分类号：U661.31 文献标志码:A 文章编号= 1671-7953(2017)02-0121^04在海上拖航运输中，通过理论计算得到拖航阻力的准确数据是比较困难的，它涉及到风、浪、流等外部作用力及平台的具体形式，但较准确估 算被拖物的拖航阻力，对选择合适的拖船，满足规范的要求，确保整个拖航航次的安全、经济和有效 都具有十分重要的意义[1]。
中国船级社指导性 文件《海上牵航指南》[2] (1977)对保证海上拖航 作业安全起到了非常重要的作用，其推荐的“海上拖航阻力估算方法”是目前拖航运输中对被拖 物进行阻力估算最常用的方法之一。
但这种方法 仅仅估算了摩擦阻力、剩余阻力以及风阻，并没有 给出波浪阻力的计算方法;Nobel Denton的《海上 牵航规范》[3]中对牵航阻力有明确的要求，但并 没有给出具体的计算方法;流体力学（CFD)软件 可以用来计算海上结构物的受力情况[4]，但需要 首先建立结构物的三维模型，钻井平台结构复杂，建立完善的三维结构模型并进行合理的网格划分 需要耗费很大的精力和时间，在应用中受到很大 限制;一些海工组织或机构通过软件DrillWind和 FnGWind来计算海上建筑物的风荷载[5]，但这些软件需要建立海上结构物的外部轮廓模型，比较 复杂，使用不便;另外，钻井平台拖航阻力还可以 通过模型水池实验方法进行求取，虽然计算精度较收稿日期=2016 -06 -20修回日期=2016 -07 -25基金项目：中央高校基本科研业务费专项经费资助(3132015009)第_作者:李伟峰（1983—），男，硕士，讲师研究方向：船舶与海洋工程、船舶智能避碰高，但该方法需要大量的人力和物力，经济性较差。
“xx轮”拖带“xx轮”拖航阻力计算依据：中国船级社《海上拖航指南》附录 2 海上拖航阻力估算方法：1.海上拖航总阻力 R T可按以下经验公式计算：R T=1.15[R f+R B+(R ft+R Bt)] KN------被拖船的摩擦阻力，kN；其中：RfR------被拖船的剩余阻力，kN；B------拖船的摩擦阻力，kN；Rft------拖船的剩余阻力，kN；RBt（1）被拖物的阻力按如下近似方法确定：a、摩擦阻力R f=1.67A1V1.83×10-3（kN）b、剩余阻力R B=0.147δA2V1.74+0.15v（kN）船舶或水上建筑物的水下湿表面积，㎡；式中：A1V 拖航速度，m/s （1 节=0.514m/s）；δ方型系数 0.8A2浸水部分的船中横剖面积，㎡（舯剖面系数×船宽×吃水）；如无详细资料，可按如下方法求得：其中：湿表面积A1正常船舶：A= L（1.7d+δB）m21=0.92L（B+1.81d）m2运输驳船、首尾有线形变化的箱型船：A1=L（B+2d）m2没有任何载重线型变化的箱型船及水上结构：A1式中：L,B,d 分别为船长、船宽、拖航吃水，m；δ=方型系数 0.8（2）拖船阻力R ft和R Bt可使用拖船的设计资料，如无资料也可按上述（1）的近似计算公式计算。
R f=R B=R ft=R Bt=R T=1.15[R f+R B+(R ft+R Bt)] KN= T2.对于受风面积庞大的钻井平台或其他水上建筑，其拖航阻力尚应按下式计算，与R T取较大值：∑R=0.7（R f+R B）+ R a + 1.15(R ft+R Bt) KN式中：R f，R B，R ft，R Bt同上述计算R a空气阻力，按下式计算：R a=0.5ρV w2ΣCsA i×10-3 KN其中：ρ空气密度，按1.22kg/m³计算；V w风速，取20.6m/sA i受风面积，按顶风计算；Cs 受风面积A i的形状系数，取1.01.受风数据受风面数据如下：总宽： m 总高： m2.空气阻力Ra =0.5ρV w2ΣCsA i×10-3 KNRa= KN总拖航阻力：∑R=0.7（R f+R B）+R a+1.15(R ft+R Bt)KN= KN= T∑R＜或＞Rt因此拖航总阻力：∑R或Rt结论：xx号系柱拖力xxT,在主机发挥85%功率的情况下，拖力为xxT，远大于拖航阻力xxT，根据《海上拖航指南》要求，满足此次拖航。
拖航状态拖力计算书一、说明1.本船拖船状态根据稳性计算提供两柱间长Lpp = 84m型宽 B =15m吃水 d =2.8m方形系数δ=0.67舯剖面系数Cm = 0.9852.本船拖航航速为V = 7kn =3.601 m/s3.本船采用艏部十字带缆桩，其承受力为406kN。
4.本船拖带必须在白天且良好气候条件下实施。
二、被拖船舶阻力计算根据法规规定的（附录2）《海上拖航阻力估算法》被拖船舶阻力Rt =1.15（Rf+Rb）knRf –被拖船舶的摩擦阻力knRb–被拖船舶的剩余阻力knA1 —船舶或水上建筑物的水下湿表面积V —拖航速度m/sδ—方形系数A2 —浸水部分的船中横剖面积㎡湿表面积A1 = L（1.7D+δ B）㎡=84×(1.7×2.8+0.67×15)=1244.04㎡A2 = BdCm ㎡= 15×2.8×0.985= 41.37㎡Rf = 1.67A1V1.83×10-3 kN= 1.67×1244.04×3.6011.83×10-3=21.668 kNRb = 0.147δA2V1.74+0.15V kN=0.147×0.67×41.37×3.6011.74+0.15×3.601=75.62kNRt = 1.15(Rf+Rb) kN=1.15(21.668+75.62)=111.8812 kN三、结论本船带缆桩能承受406kN拖带力，考虑安全系数、拖带分力及总阻力111.8812kN影响，拖带安全。
