大型船舶靠離泊操縱中拖輪助操的分析

耿志兵

(武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院,湖北武漢 430063)

在大型船舶靠離泊過程中,由于碼頭前沿水域平面條件和水深條件的限制以及大型船舶載重質(zhì)量大、吃水深、尺度大、慣性大、沖程大,受風(fēng)流的影響大、運(yùn)動狀態(tài)不易控制等特點(diǎn),使得大型船舶在靠離泊操縱時必須配備足夠數(shù)量或功率的拖輪協(xié)助船舶操縱,并且操作方法必須合理有效,以確保碼頭以及大型船舶靠離泊操縱的安全。但是,目前國內(nèi)各港口對于大型船舶拖輪的配備和協(xié)調(diào)聯(lián)系方法沒有統(tǒng)一的規(guī)定,各自都是按照自己的習(xí)慣做法配備和聯(lián)系拖輪。[1]

本文結(jié)合“木蘭灣石英砂及海洋地質(zhì)調(diào)查補(bǔ)給碼頭通航安全評估模擬試驗”課題項目,運(yùn)用大型船舶操縱模擬器對大型船舶靠離泊操縱作業(yè)中拖輪助操方法進(jìn)行了分析和探討。

1 大型船舶靠離泊操縱拖輪助操方法[2]

(1)尾拖制動。由于大型船舶質(zhì)量較大,一般帶纜位置在大船的船尾正中,由全回轉(zhuǎn)拖輪的船頭出纜。放纜長度應(yīng)超過被拖纜出口至水面高度的4倍。操縱經(jīng)驗表明,當(dāng)大船的船速達(dá)到6kn以上時,拖輪如果全速倒車將對拖輪造成嚴(yán)重的后果。因此當(dāng)大船的船速達(dá)到6kn或以上時拖輪只能采用低速,這需要較長的制動時間并沖過較長的制動航程。因此用拖輪制動只能在大船低速時有很好的效果。

(2)吊拖:吊拖又稱直拖。由大船的船頭出纜系于拖輪的尾部拖鉤上。這是拖帶無動力大船的主要工作方式。吊拖最大的問題容易使拖輪出現(xiàn)“倒拖”現(xiàn)象。這需要大船的操縱者在作業(yè)中給予足夠的重視。

(3)頂推:即在大船外舷前后適當(dāng)?shù)奈恢孟道|,從旋回轉(zhuǎn)拖輪的船頭出纜既可以頂又可以拖的工作方式。這是拖輪在港內(nèi)協(xié)助大船靠離泊時的主要操縱方式。

(4)傍拖:這是拖輪船首向偏于內(nèi)側(cè)傍靠在大船舷邊的拖帶方式。拖輪既可作為動力船也可起到一定的舵的作用。傍拖時,拖輪除了帶頭纜和尾拖之外還應(yīng)帶走纜,三根拖繩的強(qiáng)度應(yīng)足夠大,應(yīng)保證用拖輪倒車進(jìn)車及轉(zhuǎn)舵時纜繩的受力。這種方式對小型船舶非常有效,對大型船的作用不大。

2 大型船舶靠離泊操縱中拖輪助操的模擬仿真

2.1 拖輪協(xié)助下靠泊

本工程中進(jìn)港的20000DW T散貨船基本為壓載狀態(tài)受風(fēng)的影響較大,選取在風(fēng)速較小時進(jìn)行作業(yè),拖輪配備根據(jù)計算值選取一艘2500匹馬力的全回旋拖輪,選取漲潮東北風(fēng)為例說明實際的靠泊過程,見圖1。

圖1 木蘭灣石英砂碼頭模擬仿真圖

(1)船舶進(jìn)入到進(jìn)出港航道后,需要根據(jù)實際的距離控制船舶速度并在合適的地方帶妥拖輪,模擬試驗在離防波堤口門大約1海里處速度降至5kn左右并帶妥拖輪,因為船舶壓載進(jìn)港受風(fēng)影響較大,而且進(jìn)港轉(zhuǎn)向角度較大,故拖輪需要在船首頂推協(xié)助轉(zhuǎn)向,如圖2所示。

圖2 靠泊過程示意圖

(2)船舶慢速進(jìn)港時,在防波堤口門前開始操舵轉(zhuǎn)向,此時可以根據(jù)當(dāng)時風(fēng)流情況來確定拖輪是否需要慢車頂推大船船首。如圖3所示。

圖3 靠泊過程示意圖

(3)拖輪作用下擺正船位

船舶繼續(xù)左舵轉(zhuǎn)向,此時船舶速度應(yīng)該進(jìn)一步降低至大約2-3kn左右,進(jìn)一步控制船位,在船舶轉(zhuǎn)向大約40左右時,此時船位離防波堤大約一倍船長時,可以停車,船首拖輪全速頂推,使得船舶繼續(xù)轉(zhuǎn)向,如圖4所示。

圖4 靠泊過程示意圖

(4)當(dāng)船舶航線轉(zhuǎn)至90°時,此時船舶已經(jīng)獲得了一定的轉(zhuǎn)向慣性,船首拖輪可以開托,利用剩余慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)向,拖輪可以換位在船中頂推,使得船舶向靠近碼頭方向橫向移動。如圖5所示。

圖5 靠泊過程示意圖

(5)拖輪轉(zhuǎn)至船中后繼續(xù)頂推,需要根據(jù)當(dāng)時的風(fēng)況來進(jìn)一步調(diào)整頂推功率,直至船舶獲得合適的橫移速度。當(dāng)船舶快接近碼頭,離碼頭大約一倍船長處時需要注意進(jìn)一步利用車舵來調(diào)整船位,使得船舶與碼頭基本平行以減小靠泊角度,同時注意控制余速與船舶橫向移動的速度,使得船舶安全入泊,如圖6所示。

圖6 靠泊過程示意圖

2.2 拖輪協(xié)助下駛離操作方法

出港的20000DW T散貨船基本為滿載狀態(tài)受流的影響較大,選取在漲潮最大前流速較小時進(jìn)行作業(yè),拖輪配備根據(jù)計算值選取一艘2500匹馬力的全回旋拖輪,選取漲潮東南風(fēng)為例說明實際的離泊過程。

(1)首先單綁,因為方向為東南風(fēng),故在單綁之前應(yīng)該先帶妥拖輪,并根據(jù)風(fēng)力的大小調(diào)整拖輪馬力,使得船舶不至于由于風(fēng)力作用而與碼頭發(fā)生碰撞,所有纜繩解除之后迅速加大拖輪的馬力,使船舶快速平行離開碼頭,如圖7所示。

圖7 離泊過程示意圖

(2)在拖輪平拖的過程中,根據(jù)風(fēng)流情況船舶適當(dāng)開出倒車,使得船舶在平拖離開碼頭的過程中慢速向后移動,獲取旋回的有利船位,如圖8所示。

圖8 離泊過程示意圖

(3)當(dāng)船舶后退至接近旋回區(qū)域邊緣時,迅速停車。此時,將船中拖帶的拖輪換至船首頂推,使得船舶快速轉(zhuǎn)向,如圖9所示。

圖9 離泊過程示意圖

(4)當(dāng)船舶有一定的向右轉(zhuǎn)向的角速度后,把船首的頂推拖輪換到船中位置,全速頂推,并微車前進(jìn),如圖10所示。

圖10 離泊過程示意圖

(5)繼續(xù)頂推船舶向右運(yùn)動,當(dāng)接近航道邊緣時,頂推拖輪根據(jù)環(huán)境情況馬力減小或停止頂推,并有微車前進(jìn)馬力加大,迅速進(jìn)入航道通過防波堤口門,如圖11所示。

圖11 離泊過程示意圖

3 結(jié) 語

港口持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展是沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)繁榮的基本保證.當(dāng)前,各沿海城市的港口建設(shè)規(guī)模正日益擴(kuò)大,新建了許多大型船舶靠泊碼頭,本文根據(jù)大型船舶操縱運(yùn)動的特性,給出了大型船舶靠離泊操縱中拖輪具體的助操作方法。在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用大型船舶操縱模擬器,根據(jù)碼頭所在地理位置、水文氣象條件,利用拖輪協(xié)助操縱,對20000 t級大型散貨船舶靠離泊操縱中拖輪應(yīng)用進(jìn)行多次實時動態(tài)仿真試驗,并在對仿真試驗的結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化分析的基礎(chǔ)上,得出所需的可行性方案,該方案對船長、引航員實際操船具有參考價值,為港口建設(shè)和超大型船舶的靠離泊問題的解決提供了科學(xué)的依據(jù)。