惡劣海況下大型重載駁船拖航阻力和主拖纜懸垂度研究

韋濤

摘 ?要：常規風浪條件下，拖帶重載駁船技術難度較拖帶常規船舶更高。面對惡劣海況下漂航失控的大型重載駁船，拖帶的意義不僅僅是保護遇險財產不受更大損失，更重要的是保證駁船上人員的生命安全。本文就東海救助局“東海救115”輪在惡劣海況下對搭載大型橋吊的某駁船實施救助過程中的拖航阻力和主拖纜懸垂度等進行實例驗證分析，指出了對失控大型重載駁船實施人船同救的拖帶救助技術難點和應對措施，供借鑒。

關鍵詞：惡劣海況;重載駁船;拖航阻力;主拖纜懸垂度;拖帶救助

1 背景和基本情況

2019年5月的一天，東海救助局接某公司信息，該公司拖輪拖帶裝載3臺橋吊的某駁船在途經廈門外海水域時遭遇大風浪，導致主拖纜斷裂，駁船失控，船上5名船員隨駁船遇險。為了確保遇險船舶人命和財產安全，東海救助局派遣“東海救115”輪對該船實施了拖帶救助作業，全程225 n mile ，歷時49 h成功將遇險船拖帶至指定水域。

1.1 駁船及運駁概況

駁船搭載3臺橋吊，艏部2臺，每臺長35 m，寬80 m，高度50 m，重750 t/臺。艉部1 臺，長28 m，寬145 m，高86 m，重1 638 t。駁船配有2 條長20 m、直徑60 mm、工作負荷為110 t的鋼絲龍須纜和工作負荷55 t的三角板。

1.2 拖船的配備

拖船配有2根長1 200 m，直徑64 mm，工作負荷為130 ?t的主拖纜。

1.3 救助情況

接到任務后，東海救助局指令距離現場最近的大馬力救助船“東海救115”輪立即前往現場實施救助，應船方請求，接拖后計劃將駁船拖往汕頭廣澳港，總航程90 n mile。實際拖航分為兩個階段：一是接拖完成后，“東海救115”輪拖帶駁船以航向西南，速度7 kn前往目的地，此時拖纜負荷只有20 t，被拖船的船體依然橫在東北風中左右偏蕩，存在被拖船與拖船的艏向相反的倒拖傾向;為了增加控制駁船的力度，常規情況下，可以進車增加拖航速度，提高拖力，但是考慮以下兩個因素后拖輪決定調頭頂風滯航：其一，高速拖航狀態下波浪引發的突發應力造成拖船阻力驟然變化，對纜繩的沖擊難以估算;其二，速度提高則需要繼續放長主拖纜，由于接拖水域水深15 m，浪高4 m，通過計算該水域不滿足增加拖纜長度的水深條件。二是在海上滯航近27 h后，拖航編組再次調頭按計劃航線順風前往汕頭廣澳港。

2 救助難點

2.1正常拖航時，拖輪會選擇與被拖船艏向一致的方式帶纜接拖。在此案例中，受冷鋒南下和狹管效應影響，臺灣海峽風力達到8級，瞬時風力達9級，浪高3～4 m，原拖輪主拖纜斷裂后，正值漲潮流，流速1 kn，駁船受風影響，船舶艏向向左偏轉90°，正橫受風的姿態下以5 kn速度向西南方向漂航，此時若拖輪采取常規方式接拖，須在正橫受8～9級風的情況下穩住船位，救助船不具備這樣的操縱性能;若采取船頭頂風的方式接拖，需要拖輪倒車跟隨被拖船，但是船舶后退過程中，船舶排出流對舵葉作用力減小，舵效變差，同時受船型影響，船舶“艉找風”現象明顯，穩住船位困難。

綜合考慮采用以下態勢接拖，如圖1所示。

2.2如圖（1）所示，接拖時，拖船艉受風，后甲板上浪嚴重，加之涌浪使拖船橫搖劇烈，甲板人員工作難度大，安全風險高。拖船須保持一定的速度使兩船盡量保持相對靜止，對船長操縱船舶提出了很高的要求。

2.3雖然主拖船的系柱拖力為110 t，但駁船三角板的安全工作負荷為55 t，主拖無法充分發揮其自身系柱拖力。

3 拖航阻力計算

考慮惡劣的海況和駁船三角板的負荷限制對拖帶救助帶來的影響，須對被拖船阻力進行計算以確定是否需要更換駁船現有三角板，同時評估“東海救115”輪的系柱拖力能否滿足拖航要求和拖航速度的上限，以便為安排部署后續救助工作提供理論基礎。

根據中國船級社《海上拖航指南》附錄2海上拖航阻力估算方法，駁船裝載的3臺橋吊受風面積大，根據斷纜后駁船的漂移速度初步判斷，風阻在慢速拖航的情況下遠遠大于被拖船的摩擦阻力和剩余阻力，需要將是否考慮風阻的兩種計算方式進行比較，以獲取最切合實際的阻力參考值，為制定拖航方案提供基礎。

本次計劃航線的主體為順風航段，由于駁船失控狀態下順風漂速較大，可以預見起拖后拖航速度較快，大風浪情況下，拖速過快存在纜繩瞬間應力較大導致纜繩斷裂的風險，故在頂風滯航的可能性存在的前提下需計算頂風拖航阻力。

3.1 駁船的拖航阻力

船長可根據被拖船阻力和纜繩釋放長度通過表3估算拖纜懸垂量，結合浪高和測深儀水深操縱船速加以控制，當懸垂量過大時適當加車以避免纜繩拖底。

5 計算拖航阻力和懸垂度在實際拖帶救助中的應用分析

計算拖航阻力的考慮因子不同得到的結果各有差異，本文采用的是中國船籍社《海上拖航指南》中的阻力經驗公式，在計算重載大型駁船阻力時，公式中因子的計算選取尤為重要，在沒有阻力資料的前提下，只能通過經驗算法和實際情況相互比對的方式確定因子值。本案例中，接到任務至拖輪抵達現場的時間間隔為3 h，救助方在此期間可根據駁船的數據，用多種經驗公式進行計算，根據駁船失控狀態下運動形態確定考慮風阻的計算公式以及公式中因子值，為成功實施救助奠定良好基礎。

實際接拖釋放纜繩階段，拖輪與被拖船相對速度較小，公式（13）中的被拖船阻力并未完全地作用于纜繩之上，此時利用公式（1）算出的被拖船阻力與纜繩所受的應力有一定的誤差，應審慎采用。目前主流拖船都配有主拖纜負荷顯示器，可將主拖纜負荷約作被拖船阻力進行懸垂量計算。通過公式（13）獲得纜繩懸垂量的計算方式依托于拖輪具有主拖纜負荷顯示設備，且對顯示負荷的精確性有一定的要求。

6 結束語

本文對被拖船的阻力計算是在沒有阻力資料的前提下進行的，當有船舶阻力資料時，應另行計算。

惡劣天氣救助是一項非常復雜工程，需要良好的救助設備設施，精干的救助船員，科學完備的計劃和默契的團隊協作，多方合力共同完成人船同救，實現海上人命、財產、環境安全。本文僅提供計算救助受風面積較大的重載駁船時拖航阻力和主拖纜懸垂量的思路，所作計算的結果只作為工具輔助船長作科學決策。

參考文獻

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