学文网集装箱码头是供集装箱船停靠和装卸的水工建筑物。为保证船舶停靠安全和码头使用安全，避免船舶靠离码头时发生碰撞事故，需要按照码头泊位停靠船舶的设计吨位，在码头胸墙上安装防冲设备，即护舷。本文以大连港大窑湾集装箱码头为例，分析码头护舷的特性及船舶靠离泊作业的特点，提出码头护舷的维护建议。
1护舷的特性
船舶在靠离泊时会不可避免地撞击到码头，由于船舶的撞击力很大，使码头和船舶面临潜在的破坏风险；此外，当船舶停靠码头时，在强风、浪和流等的作用下，船舶对码头产生体积压、碰撞、揉搓等复杂的力学作用，由此给船舶和码头带来损坏隐患。因此，有必要为码头安装合适的防冲设备，以吸收船舶动能，减小船舶与码头的相互作用力。
护舷是主要的码头防冲设备。大窑湾集装箱码头目前使用的护舷主要有筒形、鼓形、D形和拱形等4种。护舷的选用是根据码头和船舶的特性确定的，需要考虑的因素包括码头水平方向的承载力和吸能量以及船舶的形状、吃水、曲率和面压等。筒形和鼓形护舷用于承受船舶靠泊时的第一次撞击，由于撞击力度较大，因此要求护舷具有较大的吸能量和较强的反力特性；D形和拱形护舷作为二级护舷承受的撞击力不大，因此，大型码头的D形和拱形护舷应与筒形和鼓形护舷配合使用。此外，D形和拱形护舷在码头上边缘防护和抗剪切方面有其独特的优势。
吸能量和反力特性是衡量护舷优劣的主要指标，理想状态下船体动能的约70%能被护舷吸收。为维护码头的稳固性及船舶的安全性，船舶对码头的撞击力应低于一定的标准。在护舷的缓冲作用下，船舶对码头的撞击力减弱，使码头和船舶不至于受到损坏，因而护舷被撞击压缩后应维持一定大小的反力。筒形护舷和鼓形护舷垂直受压下的反力和吸能量曲线。
2护舷的使用
2.1护舷的受压情况
筒形护舷悬挂于码头前沿，只受铁链向上拉力和码头壁垂向力的约束，如果考虑护舷与码头前沿壁及船体的摩擦，还受沿码头壁水平方向力的约束。按材质分，目前使用的有橡胶筒形护舷和聚氨酯筒形护舷。由于聚氨酯护舷的摩擦因数较小（仅0.12），而且沿码头壁水平方向为筒形护舷的轴线方向，摩擦力产生的剪切破坏力不会很大，所以只需考虑垂向压缩力即可。
对于鼓形护舷来讲，由于其体积较大，垂向压缩量也就很大，因而其吸能量在现有护舷中是最大的，但缺点是容易受到船体的侧向撞击而产生较大的剪切力，因此考虑其水平受力显得十分必要。由于船舶的体积较大，同时护舷在布置上遵循一定的规律，所以鼓形护舷直接受到水平推力的可能性很小，主要会受侧压力及摩擦等产生的剪切力的作用。
通过利用有限元软件ANSYS模拟分析护舷受压情况可知，摩擦引起护舷的侧向位移比纯压缩量大，但是船舶对护舷的作用力是体积压和侧向摩擦同时进行，考虑到护舷压缩后的体积变化，摩擦导致的侧向位移应按比例逐渐减小。
从现有护舷的使用情况来看，筒形护舷在吸能量方面较难满足使用要求；在船舶正常停靠的情况下，鼓形护舷在吸能量方面能够满足使用要求，但为防止鼓形护舷受到剪切破坏，应在其适当位置加上钢链。
2.2船舶对护舷的作用力
由于风、浪、流的作用以及驾驶员的驾驶技术等多方面原因，船舶在靠泊时对码头前沿产生不同角度和速度的作用力，其中某些角度和速度组合下的力对护舷及码头具有较大的破坏作用。
大窑湾集装箱码头的3号、4号、5号泊位设计停靠最大载质量为的第二代集装箱船，6号、7号泊位设计停靠最大载质量为的第四代集装箱船，8号、9号、10号泊位设计停靠最大载质量为的第一代集装箱船。在选择护舷时，首先应确定船舶靠泊时的有效撞击能量，所选用护舷在其设计压缩变形时的吸能量应大于船舶的有效撞击能量，而护舷反力应小于船舶旁板的容许面压力。船舶靠泊时有效撞击能量的计算公式为
式中：为船舶靠泊时的有效撞击能量；为有效动能系数；M为船舶质量，按满载排水量计算；Vn为船舶靠泊法向速度。
根据大窑湾集装箱码头的实际情况，取＝0.7，此时：当2.5万t船舶的靠泊法向速度取/s时，其有效撞击能量为；当5.0万t船舶的靠泊法向速度取/s时，其有效撞击能量为；当船舶的靠泊法向速度取/s时，其有效撞击能量为。经测试，高反力型筒形护舷满足压缩变形时的吸能量大于船舶有效撞击能量的条件，此时护舷的压缩变形量达到48%左右。
在大窑湾集装箱码头的6~10号泊位，鼓形护舷的最大吸能量为，5.0万t船舶的靠泊法向速度最大值为/s，2.5万t船舶的靠泊法向速度最大值为/s；从护舷吸能量的角度来看，船体的前1/3~1/4撞击护舷。船舶靠泊鼓形护舷码头时一定靠泊角度内的最大法向速度如。
最大法向速度
在大窑湾集装箱码头的3~4号泊位，筒形护舷的最大吸能量为，2.5万t船舶的靠泊法向速度最大值为/s。2.5万t船舶靠泊筒形护舷时一定靠泊角度内的最大法向速度如表2所示。
表22.5万t船舶靠泊筒形护舷时一定靠泊角度内的
最大法向速度
D形、拱形护舷作为二级护舷不承受船舶的最大撞击力，其作用在于防止船舶在将鼓形或筒形护舷压缩到一定程度后与码头上边缘发生接触，所以不能以这两种护舷的特性来定义船舶的靠泊速度及角度。
2.3护舷在使用中存在的问题
（1）筒形护舷在使用中的常见问题。筒形护舷的安装一般采用钢棒（辊轴）与铁链（锚链）吊挂的形式，在使用中常发生铁链与钢棒的连接卡环（卸扣）脱扣或铁链与胸墙锚固筋连接卡环脱扣的情况，导致筒形护舷脱落。
（2）鼓形护舷在使用中的常见问题。①防冲板损坏或脱落；②防冲板锚链断裂；③护舷出现裂纹。
3护舷损坏原因及维护方法
（1）泊位超负荷运行。大窑湾集装箱码头3~7号泊位的设计使用功能如表3所示。
表3大窑湾集装箱码头3~7号泊位的设计使用功能
近年来，随着国际集装箱航运业的迅猛发展，大批新造第五代、第六代、第七代集装箱船投入使用，其载质量在5万~10万t，导致码头泊位超载饱和作业；同时，各码头公司为保证班轮班期，船舶作业量大大超出泊位设计能力，导致配套护舷经常发生过载使用，造成护舷、护舷链损坏。对此，应加快泊位和配套护舷的升级改造。目前大窑湾集装箱码头的6号、7号泊位已完成升级改造，改造后护舷的损坏频率显著减少。
（2）操作不规范。少数船公司为了经济效益，往往采用自行靠泊的方式，不依靠港内引航和拖船，船舶的停靠靠护舷缓冲，导致护舷损坏的现象时有发生。为此，码头公司应与船公司达成协议，促使船公司在停靠船舶时采取强制引航措施，并用拖船协助靠泊。
（3）恶劣的海况，如台风、风暴潮等，也会对护舷造成损坏。因此，在恶劣天气情况下，码头公司应尽量减少作业或停止作业，避免护舷受损风险加大。
（4）码头公司应建立护舷定期巡检制度，如月检制度，以预防护舷损坏，对遭到损坏的护舷也可以做到早发现、早维修。
（编辑：曹莉琼收稿日期：2011-07-08）
转载请注明出处学文网 » 集装箱码头护舷的使用及维护