拖航阻力计算 调整

恶劣海况下大型重载驳船拖航阻力和主拖缆悬垂度研究作者：韦涛来源：《航海》2019年第04期摘 ;要：常规风浪条件下，拖带重载驳船技术难度较拖带常规船舶更高。

面对恶劣海况下漂航失控的大型重载驳船，拖带的意义不仅仅是保护遇险财产不受更大损失，更重要的是保证驳船上人员的生命安全。

本文就东海救助局“东海救115”轮在恶劣海况下对搭载大型桥吊的某驳船实施救助过程中的拖航阻力和主拖缆悬垂度等进行实例验证分析，指出了对失控大型重载驳船实施人船同救的拖带救助技术难点和应对措施，供借鉴。

关键词：恶劣海况;重载驳船;拖航阻力;主拖缆悬垂度;拖带救助1 背景和基本情况2019年5月的一天，东海救助局接某公司信息，该公司拖轮拖带装载3台桥吊的某驳船在途经厦门外海水域时遭遇大风浪，导致主拖缆断裂，驳船失控，船上5名船员随驳船遇险。

为了确保遇险船舶人命和财产安全，东海救助局派遣“东海救115”轮对该船实施了拖带救助作业，全程225 n mile ，历时49 h成功将遇险船拖带至指定水域。

1.1 驳船及运驳概况驳船搭载3台桥吊，艏部2台，每台长35 m，宽80 m，高度50 m，重750 t/台。

艉部1 台，长28 m，宽145 m，高86 m，重1 638 t。

驳船配有2 条长20 m、直径60 mm、工作负荷为110 t的钢丝龙须缆和工作负荷55 t的三角板。

1.2 拖船的配备拖船配有2根长1 200 m，直径64 mm，工作负荷为130 ;t的主拖缆。

1.3 救助情况接到任务后，东海救助局指令距离现场最近的大马力救助船“东海救115”轮立即前往现场实施救助，应船方请求，接拖后计划将驳船拖往汕头广澳港，总航程90 n mile。

实际拖航分为两个阶段：一是接拖完成后，“东海救115”轮拖带驳船以航向西南，速度7 kn前往目的地，此时拖缆负荷只有20 t，被拖船的船体依然横在东北风中左右偏荡，存在被拖船与拖船的艏向相反的倒拖倾向;为了增加控制驳船的力度，常规情况下，可以进车增加拖航速度，提高拖力，但是考虑以下两个因素后拖轮决定调头顶风滞航：其一，高速拖航状态下波浪引发的突发应力造成拖船阻力骤然变化，对缆绳的冲击难以估算;其二，速度提高则需要继续放长主拖缆，由于接拖水域水深15 m，浪高4 m，通过计算该水域不满足增加拖缆长度的水深条件。

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。

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。

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。

钻井平台拖航阻力计算
李伟峰;史国友
【期刊名称】《船海工程》
【年(卷),期】2017(046)002
【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.
【总页数】4页(P121-123,134)
【作者】李伟峰;史国友
【作者单位】大连海事大学航海学院,辽宁大连 116026;大连海事大学航海学院,辽宁大连 116026
【正文语种】中文
【中图分类】U661.31
【相关文献】
1.半潜式钻井平台拖航阻力数值分析 [J], 杜庆贵;冯玮;宴绍枝;康见逊;张威
2.深水半潜式钻井平台横撑间距对拖航阻力的影响分析 [J], 杜庆贵;冯玮;晏绍枝;粟京;康见逊
3.半潜式钻井平台不同形状浮箱拖航阻力研究 [J], 杜庆贵;冯玮;宴绍枝;谢彬;李迅科
4.半潜式钻井平台几类横撑形式的拖航阻力对比研究 [J], 杜庆贵;冯玮;宴绍枝;康见逊;张威
5.基于CFD的半潜式钻井服务支持平台拖航阻力数值分析 [J], 刘为民;谷家扬;卢燕祥
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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：被拖船名L（m）B（m）D（m）δ华富708 91.5 24.5 2.5 0.95表二：被拖船名A1（m2）A2（m2）V（m/s）δR f（Kn）R b（Kn）华富708 2699.25 61.25 3.087 0.95 35.5 102.15．拖轮阻力计算：表三：拖轮名L B d δ华富219 44.0 10.4 4.8 0.63表四：拖轮名A1（m2）A2（m2）V（m/s）δR ft（Kn）R bt（Kn）华富219 647 33.8 3.087 0.63 8.5 29.8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。

“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。