引航中失控船舶的應(yīng)急拖帶分析

◎ 佘浩 廈門港引航站

1.引言

拖船所提供的力可對失去控制的船舶的速度與船首向進行有效控制，因此，有必要加強對引航中失控船舶應(yīng)急拖帶的研究，探尋更多的拖船應(yīng)急拖帶搶險方式，以便能夠有效幫助失控船舶迅速恢復(fù)正常，維護好船舶上全體人員的生命財產(chǎn)安全。

2.引航中失控船舶的受力

為有效了解引航中失去控制的船舶自身受力情況，本文通過參考相關(guān)研究資料，并運用專業(yè)的工具軟件，為船舶建立如圖1所示的運動坐標(biāo)系。依照船舶操縱運動方程，當(dāng)處于拖船拖帶作業(yè)時，可建立引航中失控船舶此時的運動模型，即有：

在上述公式當(dāng)中，Ox軸與Oy軸方向上，拖船拖帶過程中失控船舶產(chǎn)生的分力，各自用Fx與Fy進行表示，除拖船拖力外，兩個軸方向上外力所產(chǎn)生的分力則分別表示為Fx0與Fy0。兩個軸上失控船舶的加速度各為ax、ay。拖船拖力及其以外的外力，對Oz軸的力矩分別為NF與N，而繞該軸轉(zhuǎn)動下船舶所產(chǎn)生的角加速度則為γ，船舶質(zhì)量及其對軸的慣性力矩則分別表示為m與IZ。失控船舶受到除拖船拖力以外所產(chǎn)生的各種外力，且受力一定的情況下，繞Oz軸轉(zhuǎn)動時船舶所受的力以及其沿著Ox軸與Oy軸方向做水平運動時所受的力，均取決于拖船拖力作用。力自身的大小與方向、Oy軸上分布的作用點則直接影響著拖船拖力對引航中失控船舶所產(chǎn)生的力的作用效果。

3.引航中失控船舶的應(yīng)急拖帶及應(yīng)用分析

3.1 大中型船舶

3.1.1 基于空載狀態(tài)

針對引航中失去控制的船舶，當(dāng)船舶體型較大且處于空載狀態(tài)時，拖船頂推不建議選擇船尾干舷，而是需要選擇在船尾的中央，否則在拖船拖帶過程中，失控船舶產(chǎn)生大角度偏蕩。具體來說，工作人員首先在設(shè)置于船首中央位置處的巴拿馬導(dǎo)纜孔處，規(guī)范安設(shè)拖船帶纜，用以帶一艘拖船負(fù)責(zé)進行拖帶搶險，令失控船舶重新獲得前進動力，而該搜拖船也是主拖船。其次，需要將另一拖船帶纜設(shè)置在船尾下風(fēng)流舷側(cè)，再帶一艘拖船，為保障失控船舶行進方向與轉(zhuǎn)向以及制動提供輔助，在該拖船的拖帶作用下，失控船舶橫移速度可以得到有效控制。最后，工作人員應(yīng)當(dāng)將拖船帶纜設(shè)置在船首下風(fēng)流舷側(cè)，此時所帶拖船將主要負(fù)責(zé)在引航中。對前進以及橫向移動時的失控船舶的速度進行相應(yīng)控制。其與船尾拖船協(xié)同合作，可以進一步有效操縱失控船舶正確完成保向或是轉(zhuǎn)向。

圖1 船舶的運動坐標(biāo)系示意圖

值得注意的是，在拖船對失控船舶進行吊拖作業(yè)且在轉(zhuǎn)向時，應(yīng)當(dāng)對連續(xù)轉(zhuǎn)向角度進行嚴(yán)格控制，避免出現(xiàn)角度過大而加劇船舶失控。帶拖纜時，則需要對其自帶注意拖纜所帶纜樁工作負(fù)荷予以充分考量。為拖船即將與失控船舶相靠近時，可以在最短時間內(nèi)規(guī)范完成帶拖纜，失控船舶在等待拖船抵達期間內(nèi)，需要依照拖船實際帶纜位置提前備好多根纜繩。必要時，失控船舶也可以選擇采用拋單、雙錨的方式對船位進行有效穩(wěn)定，以便拖船能夠順利靠近失控船舶，并為后續(xù)拖船救援創(chuàng)造良好條件。

3.1.2 基于滿載狀態(tài)

針對引航中失去控制的船舶，當(dāng)船舶體型較大且處于滿空載狀態(tài)時，同樣需要采用至少三條拖船相互配合，共同完成引航作業(yè)。與空載狀態(tài)下的大中型船舶不同的是，當(dāng)其處于滿載狀態(tài)且需要進行拖船拖帶時，拖船頂推位置應(yīng)當(dāng)與船尾干舷保持一致。而在設(shè)置拖船帶纜時，工作人員首先需要船尾中間處設(shè)拖船帶纜，用以帶一艘拖船，對準(zhǔn)失控船舶的船尾干舷位置處進行頂推，使得原本失去控制的船舶能夠重新獲得動力。其次，工作人員需要將拖船帶纜設(shè)置在船尾下風(fēng)流舷側(cè)，此時在拖船拖帶作用下，失控船舶可以有效實現(xiàn)保向和轉(zhuǎn)向，其橫移速度同樣也能夠得到相應(yīng)控制。最后，工作人員應(yīng)當(dāng)將拖船帶纜設(shè)置在船首下風(fēng)流舷側(cè)，該處所帶拖船不僅負(fù)責(zé)對橫移運動時的失控船舶運動速度進行有效控制，同時其與剩余拖船尤其是船尾拖船相互配合，也能夠順利操縱失控船舶精準(zhǔn)完成保向與轉(zhuǎn)向。工作人員在實際操縱拖帶的過程中，需高度重視對拖帶失控船舶的速度的控制，特別是將拖船設(shè)置在船首位置處進行倒拖時，應(yīng)當(dāng)對負(fù)責(zé)倒拖的拖船操縱性能予以充分考慮。對于失去控制且處于滿載狀態(tài)的大中型船舶，工作人員在船首處設(shè)置拖船時應(yīng)動作迅速，以便能夠提早對失控船舶進行有效控制。

等待拖船靠近時的失控船舶，立即將自身動態(tài)及時發(fā)布給VTS以及其它過往船舶，且需要失控船舶對其號燈與號型進行精準(zhǔn)顯示。在船舶體型較大且處于滿載狀態(tài)下，需要采用多艘拖船相互配和，協(xié)同完成對失控船舶的應(yīng)急拖帶。在此過程中，工作人員需要密切觀察拖船頂拖位置，避免其之間互相干擾，從而增加拖船出現(xiàn)危險的可能性，使得拖船在有效操縱失控船舶中的效用得以發(fā)揮至最大。

3.2 小微型船舶

3.2.1 基于空載狀態(tài)

針對引航中失去控制的船舶，當(dāng)船舶體型較小且處于滿空載狀態(tài)時，從理論上來說可以采用一艘拖船完成拖帶，但為了能夠確保拖船順利操縱失控船舶，本文仍然建議采用多搜拖船相互協(xié)助進行拖帶的作業(yè)方式。對于空載狀態(tài)下的小微型船舶，在拖船拖帶過程中，工作人員可直接選擇船舶的船尾干舷位置進行拖船頂推。在設(shè)置拖船帶纜時，工作人員首先將拖船帶纜安設(shè)在船尾中間，用以帶一艘拖船，該拖船作為主拖船負(fù)責(zé)對準(zhǔn)失控船舶船尾干舷位置進行頂推，使得失控船舶可以重獲動力從而順利前進。其次，工作人員還需將拖船帶纜設(shè)置在船首下風(fēng)流舷側(cè)，該處所帶拖船需要為失控船舶實現(xiàn)保向和轉(zhuǎn)向提供必要輔助作用，并達到對失控船舶在橫移時的速度進行有效控制的目的。這主要是由于拖船在逐漸與失控船舶相靠近并最終靠泊后，呈90°對失控船舶船首處進行拖曳，由此產(chǎn)生的力可以對失控船舶船首在進行快速橫向移動時，起到一定減速作用。對引航中的小微型船舶，在對其進行應(yīng)急拖帶的過程中，需要對失控船舶自身船體強度予以高度重視，當(dāng)拖船拖帶用力超過船體自身強度時，將極易導(dǎo)致失控船舶船體被破壞，并對船上人員的生命財產(chǎn)安全造成極大威脅。

3.2.2 基于滿載狀態(tài)

針對引航中失去控制的船舶，當(dāng)船舶體型較小且處于滿載狀態(tài)時，應(yīng)當(dāng)采用至少兩條拖船完成拖帶作業(yè)。此時處于滿載狀態(tài)下的小微型船舶，其在失控情況下，拖船不應(yīng)選擇船舶的船尾干舷進行頂推，否則容易導(dǎo)致船舶出現(xiàn)偏蕩，且偏蕩角度相對較大。在設(shè)置拖船帶纜的過程中，與處于滿載狀態(tài)下的大中型船舶相似，工作人員同樣首先需要在船尾中間處設(shè)拖船帶纜，用以帶一艘拖船，要求該拖船對準(zhǔn)失控船舶的船尾干舷位置處進行頂推，使得原本失去控制的船舶能夠重新獲得動力。其次，工作人員需要將拖船帶纜設(shè)置在船尾下風(fēng)流舷側(cè)，此時在拖船拖帶作用下，失控船舶可以順利操縱船體保向和轉(zhuǎn)向，其橫移速度同樣也能夠得到相應(yīng)控制。這主要是由于當(dāng)拖船拖力值與具體方向一定，力矩值直接取決于拖船拖力作用點，通常處于行進狀態(tài)的船舶，其轉(zhuǎn)心位于船首至船中范圍內(nèi)，拖船在船首兩舷側(cè)時，其對轉(zhuǎn)心的力臂明顯短于拖船在船尾兩舷側(cè)時，由此增大了力矩，可有效達到拖船操縱失控船舶實現(xiàn)保向與轉(zhuǎn)向的效果。同樣，如果失控船舶向后退，工作人員應(yīng)當(dāng)將主拖船設(shè)置在船首位置處，由此獲得更加理想的失控船舶保向與轉(zhuǎn)向效果。但在實際進行拖船頂推時，相關(guān)工作人員需要充分考慮失控船舶自身承載情況，并對拖船纜繩強度予以相應(yīng)考量，確保拖船拖曳力比其頂推力要小，否則也難以充分發(fā)揮拖船頂推的應(yīng)有效用。

4.結(jié)束語

綜上所述，在引航中拖船應(yīng)急拖帶對失控船舶的速度、方向等均具有一定的控制作用，有助于失控船舶更好地完成保向與轉(zhuǎn)向操縱。在具體操作時，需要工作人員對失控船舶以及拖船自身的實際情況及其拖帶要求予以全面考量，在認(rèn)真遵循相關(guān)作業(yè)規(guī)范要求后，合理設(shè)置拖船與拖帶纜繩位置，并盡可能選用多條拖船相互協(xié)同、配合作業(yè)的工作模式，從而有效完成對失控船舶正確引航，保障船舶營運安全可靠。