按OCIMF方法估算**30万吨原油码头VLCC风载荷流载荷（简）Ajy2002@ 200803121． 前言如何确定作用在大型油轮上的由风和流引起的环境载荷，一直是相关国内港口和航运届所关心的问题。

其实，这个问题在1990年代甚至更早些在国际上已经基本解决。

从目前检索到的资料看，早在上次石油危机之前，造船业就已经开始进行原型船的模型试验。

欧美包括日本的军界、大学、船厂和航海实验室进行了大量的试验工作，并在其基础上总结形成了丰富的经验公式和计算曲线。

其中最著名的机构有美国海军几个试验室、密歇根大学和荷兰航海研究所（MRIN）。

而OCIMF和SIGTTO则在世界范围内组织各届精英编写了相关标准规范，并得到了大多数国家政府管理部门、国际行业组织、各大石油公司及船厂和港口的认可。

2007年出版的OCIMF《系泊指南》第三版，在97年第二版基础上进一步进行了优化。

主要一点是采用系数图表型式取代了比较繁琐的水（风）动力计算公式，非常方便使用者进行相关船舶受力的估算。

本文结合**30万吨原油码头的环境条件，按照OCIMF推荐的方法计算了30万吨VLCC的受力情况。

计算结果可以比较清楚地显示所需的码头系泊约束。

各力值和转矩值还适合于系泊约束力的计算机分析。

下列几个问题需要说明：1. 计算过程中始终要使用的三个无量纲系数是：C X＝纵向力系数C Y＝横向力系数C XY＝偏航转矩系数而附加的下标 w 和 c 分别代表风和流。

2. OCIMF说明，风阻系数根据密歇根大学1960年代进行的风洞实验数据绘制。

流阻系数的数值取自荷兰航海研究所（MRIN）1975～1991年期间所进行的模型试验数据。

这些阻力系数摘自OCIMF文献“Prediction of Wind and Current Loads on VLCC.s, 2nd Edition (1994)”和OCIMF/SIGTTO 的合作文献“"Prediction of Wind Loads on Large Liquefied Gas Carriers,1st edition (1985)”，这两个文献均已正式出版。

计算所得的力值单位是牛顿，转矩单位为牛顿·米；其作用点位于油轮横轴和纵轴中心交叉点上。

3. 在OCIMF文献“Prediction of Wind and Current Loads on VLCC.s", 2nd Edition (1994)”中给出的风/流阻力系数，曾经规定只适用于15万吨以上的油轮。

但是近年来各船厂进行的原型船模型试验数据证明了，大多数情况下，因其有足够的精度，这些系数同样适用于小一些的船舶。

所以，这些系数的应用范围扩大到适用于1.6万吨左右的船舶。

而且，只要几何形状相似（“干舷/型宽”，“吃水/型宽”比必须相似），更小一些的船舶也能适用。

4.OCIMF规定的计算船舶设备系泊力的标准环境条件是：60节风（有具体定义，任意方向），同时加上：3节顺流；或者2节10o角（170o）横流；或者0.75节满载时来自任意最大横流方向。

这里为什么没有加入波浪条件的原因目前还没有查到确切的资料。

但是根据其它研究报告分析，可能是认为波浪条件主要影响船舶的起伏和纵摇，是设计护舷和码头水工结构时要考虑的。

这里的风速取60节，大大高于实际码头允许作业条件，其中就是考虑了船舶因波浪造成的横摇。

5.符号说明符号 说 明 单 位 A L纵向（舷侧）受风面积m2A T横向（正面）受风面积m2A HL水面上纵向船体投影面积m2A HT水面上横向向船体投影面积m2B型宽mC Xc纵向流阻系数无量纲C Yc横向流阻系数无量纲C XYc水流引起的偏航转矩系数无量纲C Xw纵向风阻系数无量纲C Yw 横向风阻系数无量纲C XYw风引起的偏航转矩系数无量纲F Xc纵向水流力NF YFc, F Yac分别作用在船艏和船艉的水流力NF YFw, F YAw分别作用在船艏和船艉的风力NF Yc横向水流力NF Xw纵向风力NF yw 横向风力Nh水面上高程mK 流速修正系数无量纲L BP垂线间距mL OA船长mMD型深mM XYc水流引起的偏航转矩N.M XYw风引起的偏航转矩N.s 水面下测得得水深mT （平均）吃水mV c（平均）流速m/sv c水深S时的流速m/sV w10米标高时的风速m/sv w标高h时的风速m/sWD水深mθc从船体纵轴方向测量的水流攻角o（度）θw风的攻角o（度）ρc水的密度kg/m3ρw空气密度kg/m3海水密度取1025 kg/m，空气密度取1.28 kg/m近似转换系数：取10 kN = 1t.f ，流速1 m/s = 2 节。

2. 计算参数：2.1 船舶参数：30万吨油轮，椭圆筒（U）型船艏；尾桥楼；满载；代表船型主要参数： 船 型DWT(万吨)L OA(m)L BP(m)B(m)T(m)A L （注2） （m 2） A T （注2）（m 2） VLCC （注1） 30 334 321 59.4 22.43160 1200注 1. 采用日本国土技术政策研究所2006年资料《Study of Standards for Main Dimensions of the Design Ship》的统计数据，覆盖率75％。

注 2. VLCC 受风面积取值如下表：单位：m 2VLCC 船型 OCIMF 28万吨 DL2980型30万吨 DL3050型30万吨 计算取值舷侧受风面积（A L ） 3160 3272 3052 3160 正面受风面积（A T ）1130 － － 12002.2 码头相关参数：2.2.1 设计风速（V w ）：按OCIMF指南要求，取20米高程风速不小于60节（实测34m/s ），则10米高程平均风速为：1/710w w h V v⎛⎞⎜⎟⎝⎠=式中 V w ＝10米标高时的风速 v w ＝高程h 时的风速 h ＝水面上高程 带入上式，有 1/7102034w V ⎛⎞⎜⎟⎝⎠=＝30.9 (m/s)考虑风攻角: 0度，30度，90度，150度, 180度。

2.2.2 设计流速(V c )、流向：单位：（m/s ） 水流攻角 （新30万吨码头） 180度（0度） 顺 流 170度（10度）开 流 150度（30度）开 流 135度（45度）开 流流速(V c )1.661.11.31.3注：括号内为0号码头的攻角。

2.2.3 泊位水深(WD )： WD/T 码 头设计水深 WD （m ） VLCC满载吃水T （m ）ULCC满载吃水T （m ）VLCC ULCCA 码头 25 22.4 1.1B 码头2722.424.51.21.1坐标与符号约定如图1。

风和流与船体平行从船艉流向船艏时在船体纵轴上表示为0度方 向。

角度按逆时针正向增加。

纵向 艉垂线艏垂线中心线船艏船尾横向 中心线风或流的 攻角图1. 符号和坐标系统3. 风载荷计算1. 查图表，求风阻系数（θw ＝1500） 查图2得， C Xw ＝－0.73 查图3得， C Yw ＝0. 31 查图4得， C XYw ＝－0.032将相关数值带入下面公式： （单位：N, Nm）212xw xw w w T F C V A ρ=212yw yw w w L F C V A ρ=212xyw xyw w w L BP M C V A L ρ=将有：风载荷计算θw ＝1500单位：kN, kN.mC XwC Yw C XYw ρwV w2A TA L L BP=F Xw = 1/2 ×-0.73 1.28954.811200-535F yw = 1/2 ×0.311.28954.813160598M xyw = 1/2 ×-0.03 1.28954.813160325-20082同理可得：风载荷计算θw =1800单位：kN, kN.mC XwC YwC XYw ρwV w2A TA L L BP=F Xw = 1/2 ×-0.95 1.28954.811200-696F yw = 1/2 ×01.28954.8131600M xyw = 1/2 ×0 1.28954.8131603250风载荷计算θw = 90o单位：kN, kN.mC XwC Yw C XYw ρwV w2A TA L L BP=F Xw = 1/2 ×0.05 1.28954.81120036F yw = 1/2 ×0.721.28954.8131601390M xyw = 1/2 ×-0.11 1.28954.813160325-69033风载荷计算θw = 30o单位：kN, kN.mC XwC YwC XYw ρwV w2A TA L L BP=F Xw = 1/2 ×0.651.28954.811200476F yw = 1/2 ×0.45 1.28954.813160868M xyw = 1/2 ×-0.15 1.28954.813160325-90998风载荷计算θw =0o单位：kN, kN.mC XwC YwC XYw ρwV w2A TA L L BP=F Xw = 1/2 ×0.751.28954.811200549F yw = 1/2 ×0 1.28954.8131600M xyw = 1/2 ×0 1.28954.81316032504. 水流载荷计算4.1 a 码头系泊30万吨油轮水流载荷计算1. 查图表，求流阻系数（θc ＝100）。

根据WD/T =25/22.4=1.10，及圆筒型船艏， 查图A5得，C Xc ＝0.00 查图A6得，C Yc ＝0. 5 查图A7得，C XYw ＝-0.172. 将上述数值带入下面的公式， （单位：N, Nm）2BP 12xc xc F C cVc L ρ=Τ2BP 12yc yc F C cVc L ρ=Τ2212xyc xyc BP M C cVc L ρ=Τ得：3. F Xc 修正由于图标中C Xc是基于长宽比（L/B）为6.3～6.5做出的，而本项目的L/B为5.5。

按 照指南规定，对F Xc增加0.3（最大）的系数进行修正，有：纵向水流力角度 0o 45o180oF Xc 修正后数值 406×1.3＝ -527(kN) 934×1.3＝ -1214(kN)-355×1.3＝ -461(kN)5. 风载荷和水流载荷计算汇总根据上述方法计算该船风载和流载数据汇总如下面两表（折算成t和t.m）。