基于機械控制的內河船舶無纜系泊裝置研究

王志鵬

摘要：當前我國普遍使用的內河船舶系纜方式多為傳統的手工式，使船舶通過人力勞動的方式停靠與港灣中，需要起航時再借助人力解纜離岸。隨著科技的進步發展，傳統的手工式系纜方式已經不能滿足時代的需求，內河船舶無纜系泊裝置可以通過全機械化的方式，將人力從無意義的機械勞動中解放出來，實現資源的優化配置。本文首先對內河船舶無纜系泊裝置做了較為詳細的介紹，分析了該裝置的基本結構與機械控制工作原理，然后列舉了內河船舶無纜系泊裝置的控制系統組成部分，最后簡述了該裝置的適用范圍，希望能對我國船舶運輸業今后的發展提供必要的幫助。

關鍵詞：機械控制；內河船舶；無纜系泊裝置

隨著科技的不斷進步，我國船舶運輸業的發展受到其帶動，逐漸向自動化方向發展。當前，現代化碼頭數量日益增多，傳統的手工系纜方式不僅效率低還存在較大的安全隱患，已經難以迎合時代的發展需求，正在逐漸退出歷史舞臺。遠程控制技術的普及使系泊過程成為了阻礙我國完成船舶全自動化的關鍵環節，如何早日擺脫人工的束縛，實現機械化控制成為了船舶運輸業關注的熱點問題。

1.內河船舶無纜系泊裝置機械控制工作原理

1.1.內河船舶無纜系泊裝置

無纜系泊裝置是一種不依靠任何人工勞動力，僅憑機械完成系纜泊船工作的新型機械裝置。它突破了纜繩對船舶停離岸的局限性，利用機械控制手段圓滿解決了纜繩不易操控的問題，盡量降低對設備的改動幅度，以此提升內河船舶無纜系泊裝置的通用性能。

1.2.無纜系泊裝置工作原理

為了最大程度上降低成本，無纜系泊裝置僅在船舷處做了細微調整，加設了一套機械系泊裝置，在確保船舶停岸、離岸安全性的前提下，實現了船舶系泊過程的全機械化，大大提高了船舶離岸過程的實際效率。

一般來說，內河船舶皆為逆水航行，在水中以特有的斜切角度逐漸向港灣靠近。在船舶安全靠岸后，碼頭工作人員會通過人力勞動將船頭纜繩套到系纜樁上，以固定船身。接著讓船尾向岸邊靠近，固定船尾纜繩，完成整套系纜流程。無纜系泊裝置巧妙利用了傳統手工系纜的工作原理，待船舶靠岸后，位于船首的油缸開始運轉，讓拉桿在系纜樁上運動，滑入固定的溝槽后自動鎖死，船尾同理。當船舶上所有拉桿都完成系纜任務后，油缸會自動收回這些拉桿，幫助船體緊靠岸邊。船舶需要離岸航行時，油缸會先將船體推離岸邊，然后統一松開系纜樁上的掛鉤，使船舶得以快速離港。

2.內河船舶無纜系泊裝置的基本結構

由圖一可知，無纜系泊裝置的主要構成部分有進步電機、減震彈簧、拉桿、液壓油缸、自動掛脫鉤等。在實際運用時，該裝置能架設在船舶的首尾與港灣系纜樁等高處，根據水位的變化，調整系泊裝置的角度，以確保系泊工作的順利開展。與柔軟的纜繩相比，系泊裝置可操作性得到較大提升，但是由于技術不夠成熟，仍舊存在一些問題急待解決。

圖一. 內河船舶無纜系泊裝置簡要圖示

2.1.緩沖減震處理

船舶在系泊過程中，掛鉤在與系纜樁進行碰撞時沖擊力較大，需要精良的緩沖減震裝置緩解機械部件受到的巨大沖擊力，以達到延長無纜系泊裝置使用壽命的目的。技術人員通過多次實驗，證明船舶在靠岸時受到的多為縱向沖擊力，在拉桿與船體的連接處安置韌性較強的減震彈簧，能極大程度降低無纜系泊裝置中部件的受損程度，減少沖擊噪音。

2.2.自動掛脫鉤與系纜樁的精確配合

如何將自動掛脫鉤與系纜樁進行精確對接，是系泊過程自動化需要面臨的關鍵問題。無纜系泊裝置為了有效解決這一問題，采用拉桿先與系纜樁接觸的方法，巧妙略過了精準定位環節，降低了對接難度，在一定程度上提升了無纜系泊裝置的實用性能。

2.3.滿足自由度的需求

船舶系泊裝置必須要滿足自由度的需求，才能承受多重彎曲應力，不至于發生明顯的形變或折損情況。無纜系泊裝置的拉力桿、移動套筒等零部件均具有較強的靈活性，可以根據實際需要進行移動和旋轉。

3.無纜系泊裝置的機械控制系統與適用范圍

3.1.無纜系泊裝置的機械控制系統組成部分

使用了無纜系泊裝置的內河船舶在即將靠岸前，會通過聲波傳感器對船舶的實際吃水深度和離岸距離進行實時探測，并采用轉換模塊與視頻轉換軟件將已獲取的數據、視頻信息準確輸入到PC104嵌入模塊中。PC104會遵循編程，將獲得的信息經過處理后，及時反饋給無纜系泊裝置，并由其執行操作命令（具體過程如圖二所示）。PC104在執行命令的過程中，會時刻與中繼站保持聯系，以中繼站為傳播媒介，同船艙中的操作人員進行溝通。駕駛人員也同樣能通過中繼站在船舶上監管系泊過程的每一個細節。

圖二、無纜系泊裝置的控制系統圖

3.2.內河船舶無纜系泊裝置的適用范圍

當前，無纜系泊裝置主要用于內河中部分中小型船舶的自動化系泊工作中，需要時常上下旅客或停靠、離港頻繁的游船、公安巡邏船等皆為該裝置的使用對象。由于技術方面研究不夠成熟，無纜系泊裝置在大型船舶中的使用效果較差，需要進一步完善。與內河相比，海洋的環境更為復雜多變，相關技術工作人員要充分考慮到波浪、風力等因素對船舶系纜力的影響作用，爭取不斷改進創新無纜系泊裝置，使其盡早投入到大型航海船舶的實際使用中，為我國實現船舶全自動化打下堅實的基礎。

結束語

綜上所述，經濟的騰飛帶動了我國船舶運輸業的發展，提升了船舶運輸業市場競爭的激烈程度，為各大船舶企業帶來機遇的同時也伴隨著巨大的挑戰。將內河船舶無纜系泊裝置應用于實際工作中后，大大節省了人工勞力，提升了船舶離岸的自動化程度，將繁復的系纜程序盡量簡化，最大程度提高了內河船舶離岸效率，使系泊觀念向前邁進了一大步。將內河船舶無纜系泊裝置與遠程控制技術結合使用，能真正實現航運事業船舶無人駕駛的發展需求。

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