節(jié)能減排背景下船舶綠色引航方法探索

范增科

（上海港引航站，上海 200086）

綠色引航的基本目的是切實(shí)執(zhí)行港口的規(guī)章制度、保障港口運(yùn)行安全而推出的，其在保證港口穩(wěn)定、船舶順利運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)揮了難以替代的作用，雖然在節(jié)能減排要求下，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保目標(biāo)是關(guān)鍵，但一味追求節(jié)能減排而忽略了安全風(fēng)險(xiǎn)，同樣對(duì)港口安全有重要威脅，甚至?xí)斐蓢?yán)重的環(huán)境污染事故。所以在實(shí)行船舶綠色引航過程中，堅(jiān)持遵守港口各項(xiàng)安全制度、管理?xiàng)l例是基礎(chǔ)，嚴(yán)格規(guī)范相關(guān)行為，杜絕違規(guī)操作，是綠色引航的關(guān)鍵。

1 推動(dòng)船舶綠色引航方法落實(shí)過程中應(yīng)遵循的要點(diǎn)

1.1 認(rèn)真落實(shí)綠色引航意識(shí)

綠色引航并非強(qiáng)制要求內(nèi)容，而屬于一種自發(fā)性行為，也就是需要相關(guān)人員自行在頭腦中形成綠色意識(shí)，從而由思想引導(dǎo)行為，促進(jìn)相關(guān)活動(dòng)遵循綠色理念落實(shí)執(zhí)行，這才是真正取得成效的關(guān)鍵。基于此，在探索船舶綠色引航方法時(shí)，指導(dǎo)相關(guān)人員樹立綠色意識(shí)是基礎(chǔ)性工作[1]。

1.2 積極推行綠色引航技術(shù)

除了思想之外，綠色引航技術(shù)也是關(guān)鍵，在船舶港口中，缺乏優(yōu)秀、先進(jìn)的技術(shù)提供支持，則綠色引航如“水中月”，缺乏立身之本，因此在推動(dòng)綠色引航方法落實(shí)過程中，應(yīng)積極探索相應(yīng)方法，總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)，并在實(shí)踐中嘗試研究出更多新的操作方法。

2 綠色引航方法分析

2.1 引航接送作業(yè)

結(jié)合當(dāng)前我國(guó)國(guó)內(nèi)實(shí)際情況分析，目前國(guó)內(nèi)引航站主要通過引航艇和拖輪兩種方法接送引航員。立足于當(dāng)前的引航接送作業(yè)方式，基于綠色環(huán)保角度進(jìn)行深入分析，以一艘2844kW 功率的拖輪和896 kW 功率的引航艇為例進(jìn)行對(duì)比，綜合多方面影響因素，以實(shí)際耗油為基礎(chǔ)，拖輪按平均功率的60%、引航艇按平均功率90%進(jìn)行計(jì)算，然后對(duì)最終獲得的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，可知拖輪的每小時(shí)油耗大約是引航艇的4.06 倍，因此從節(jié)能減排角度來看，大面積推行引航艇接送引航員的方式占據(jù)更多優(yōu)勢(shì)。

2.2 引航計(jì)劃

（1）富余水深。船舶在港口水域進(jìn)行航行時(shí)，由于水域的寬度和水深會(huì)由于多種因素影響而呈現(xiàn)局限條件，這些限制條件會(huì)促使黏性阻力和興波阻力產(chǎn)生，從而形成淺水效應(yīng)。此時(shí)水面阻力增加，為了應(yīng)對(duì)阻力，船舶需要發(fā)揮更大的動(dòng)力，運(yùn)行油耗呈現(xiàn)增加狀態(tài)。與深水區(qū)域相比，船舶需要更大的油耗和排放才能實(shí)現(xiàn)保持相同速度額目標(biāo)，因此，在制定引航計(jì)劃時(shí)，結(jié)合實(shí)際情況，考慮水深及水域?qū)挾鹊纫蛩兀⒈M最大可能留出合理的富余水深是推動(dòng)節(jié)能減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要途徑。

（2）潮汐港?；谖覈?guó)實(shí)際條件，國(guó)內(nèi)的大部分港口都屬于潮汐港，這便導(dǎo)致船舶在港口運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會(huì)需要考慮潮汐的影響。潮汐周期性產(chǎn)生的潮流會(huì)對(duì)船舶的航速產(chǎn)生影響，通常情況下，逆流航行時(shí)需要克服潮汐流速，此時(shí)需要船舶發(fā)揮更大的動(dòng)力；順流航行時(shí)，潮汐流速為船舶提供一定的動(dòng)力，船舶在更小的油耗中便能保持同樣速度，因此在推動(dòng)節(jié)能減排目標(biāo)落實(shí)過程中，重視潮汐流的影響，可發(fā)揮更好的效果。

（3）靠離泊方式。船舶進(jìn)港之后在沒有特殊情況下，都是按照原路出港，因此在碼頭邊掉頭的行為幾乎必不可少，在掉頭過程中也需要能耗提供支持，所以探究進(jìn)港掉頭靠泊和離泊掉頭出港過程中哪種方式更加符合節(jié)能減排目標(biāo)要求有實(shí)際意義。由于碼頭邊水域有限，再加上其他因素的影響，進(jìn)港掉頭靠泊需要在車舵、側(cè)推器和拖輪的協(xié)助才能完成，而在離泊掉頭出港時(shí)需要利用纜繩的受力、絞錨（靠泊時(shí)已拋下外擋錨）以及內(nèi)舷受流的作用力提供支持，先促使船舶在泊位邊轉(zhuǎn)出一個(gè)大的角度，然后再借助少量的車舵、側(cè)推器和拖輪等協(xié)助完成掉頭作業(yè)。從能耗角度分析，選擇“進(jìn)港（不掉頭）直接靠泊、出港離泊時(shí)掉頭”是有效地節(jié)約能耗的方法。

（4）集中進(jìn)港時(shí)船舶編隊(duì)。結(jié)合相關(guān)研究思考，當(dāng)前的關(guān)于集中進(jìn)港船舶編隊(duì)的研究取得了一定的研究成果，例如沈建華便利用遺傳算法建模方式，提出來優(yōu)化上海港北槽集中進(jìn)港編隊(duì)的方案，提出了船舶隊(duì)伍進(jìn)港中總能消耗最小的編制遵循原則。

2.3 船舶航行

（1）港內(nèi)“燃料選擇”。結(jié)合交通運(yùn)輸部門發(fā)布的相關(guān)文件分析，目前船舶應(yīng)用的原來哦選擇范圍受到限制，例如《2020 年全球船用燃油限硫令實(shí)施方案》中明確提出要求，在2020 年1 月1 日起，我國(guó)管轄范圍內(nèi)的水域所有船舶不得在使用含硫量超過0.5%m/m的燃油，這一要求的提出，對(duì)保護(hù)海洋環(huán)境、維持生態(tài)平衡發(fā)揮重要作用，有效降低污染物在港口的排放量?；诖?，引航員應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，接受新的職能要求，從節(jié)能減排角度入手，督促相關(guān)船舶遵循國(guó)家規(guī)定，使用合規(guī)的低硫燃油作為燃料[2]。

（2）航速分配。一般情況下，船舶對(duì)水速度大小與船舶瞬時(shí)能耗呈現(xiàn)立方關(guān)系，在船舶變速航行過程中，高航速與平均航速相比，能耗的增加量較低航速航行與平均速度相對(duì)的能耗減少量，基于此，在總航程固定情況下，變速航行的能耗較勻速航行多，所以在堅(jiān)持節(jié)能減排原則時(shí)，保持船舶勻速前進(jìn)有重要價(jià)值。

（3）主機(jī)操作。船舶的廢氣排放量與船舶主機(jī)油耗有關(guān)，兩者成正比關(guān)系，且主機(jī)燃燒越充分，則產(chǎn)生的廢氣越少，所以提升主機(jī)操作效率也是推動(dòng)節(jié)能減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的有效措施。通常船舶主機(jī)在加速和啟動(dòng)時(shí)，容易產(chǎn)生燃燒不充分的問題，因此盡可能避免多次啟停主機(jī)也是有效途徑。

2.4 船舶靠離泊

（1）側(cè)推器與拖輪的選擇。結(jié)合上海港引航站的相關(guān)研究，當(dāng)船舶速度為0 時(shí)，同時(shí)有效輸出功率為398 kW/h，側(cè)推器的油耗為199 kg/h，拖輪油耗為388 kg/h，兩相對(duì)比，側(cè)推器較拖輪節(jié)省了大約一半的油耗。同時(shí)側(cè)推器更加接近船舶的船尾，在相同作用力下，使用側(cè)推器可以更好地發(fā)揮效果，助力船舶獲得更大的轉(zhuǎn)船力矩，因此在相似作業(yè)環(huán)境中，應(yīng)優(yōu)先選擇側(cè)推器協(xié)助船舶完成靠離泊行為[3]。

（2）拖輪與被引船動(dòng)車舵的選擇。正常情況下，大船的主機(jī)功率幾乎都會(huì)較拖輪的主機(jī)功率大，且大船主機(jī)重新啟動(dòng)需要耗費(fèi)大量的空氣，而與之相比，拖輪多數(shù)主機(jī)處于一直運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，在應(yīng)用時(shí)無需重啟，所以在存在拖輪時(shí)，選擇應(yīng)用拖輪更符合節(jié)能減排的要求。

（3）用拖輪頂還是拖的選擇。在船舶靠泊、離泊時(shí)，利用拖輪采用拖行的方式主要是為船舶提供水平分力，此時(shí)力度大小會(huì)受到拖纜仰角的影響，而采用拖輪頂?shù)姆绞綍r(shí)，有效分力大幅度增加，因此在兩種方式均可選擇時(shí)，采用頂?shù)姆绞礁庸?jié)能。

（4）拖輪帶纜位置和纜長(zhǎng)的選擇。船舶轉(zhuǎn)頭時(shí)發(fā)揮效用的轉(zhuǎn)船力矩與拖力方向有關(guān)，當(dāng)拖力沿著豎直方向和水平方向進(jìn)行分解時(shí)，產(chǎn)生的有效拖力便是產(chǎn)生轉(zhuǎn)船力矩的基礎(chǔ)。為了最大限度發(fā)揮拖輪功能，拖纜的仰角都在15°以下，且拖輪帶纜位置都會(huì)遠(yuǎn)離船舶轉(zhuǎn)心位置。另外由于拖纜過長(zhǎng)或延長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間，因此多數(shù)都是結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

（5）拖輪協(xié)助時(shí)大船的控速。船舶掉頭過程中，拖輪進(jìn)行協(xié)助時(shí)需要注意待掉頭船只對(duì)水速度的影響，一般情況下，待掉頭船只對(duì)水速度越低拖輪發(fā)揮的作用越發(fā)明顯，所以在應(yīng)用拖輪協(xié)助掉頭時(shí)，適當(dāng)降速配合拖輪是提升能效的有效方法。

2.5 岸基支持和多方協(xié)作

想要充分發(fā)揮船舶引航作業(yè)效能，更為全面的展現(xiàn)船舶引航作業(yè)岸基價(jià)值，做好引航監(jiān)控有重要作用，通過引航監(jiān)控，調(diào)度員可充分掌握船舶進(jìn)出港的實(shí)際情況，并利用監(jiān)控關(guān)注最新動(dòng)態(tài)，在出現(xiàn)意外事故時(shí)，第一時(shí)間與港區(qū)碼頭進(jìn)行聯(lián)系，通知相關(guān)的引航員、拖輪公司等，從而確保引航員可以盡早了解相關(guān)信息，輔助拖輪不至于空駛，碼頭等可做好做足船舶停靠離泊的準(zhǔn)備。另外提升引航站各部門的協(xié)作能力至關(guān)重要，引航站領(lǐng)導(dǎo)重視船舶靠離泊時(shí)的協(xié)調(diào)性展現(xiàn)效果，利用監(jiān)控等多渠道，做好引航員和拖輪、碼頭管理人員之間的交流溝通，確定各方對(duì)好對(duì)講機(jī)頻道，并保證各方人員的指令等簡(jiǎn)單明了、接收流暢，養(yǎng)成及時(shí)回復(fù)的良好習(xí)慣，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)綠色引航有重要支持[4]。

3 踐行綠色引航的可行性策略

（1）堅(jiān)持安全第一原則，遵守國(guó)家各項(xiàng)相關(guān)法律法規(guī)，樹立綠色環(huán)保及節(jié)能減排意識(shí)，將其與日常工作上年度融合，成為指導(dǎo)日常工作落實(shí)的有效指導(dǎo)。

（2）堅(jiān)持新技術(shù)開發(fā)及研究實(shí)踐，結(jié)合當(dāng)前飛速發(fā)展的現(xiàn)代化技術(shù)手段和信息化技術(shù)，探索更為優(yōu)良的綠色引航技術(shù)，積極推廣先進(jìn)的引航方法。同時(shí)各引航站結(jié)合自身實(shí)際管控碼頭具體情況，設(shè)計(jì)具有特色的綠色引航方案也是有效策略。

（3）推薦采用引航艇接送，結(jié)合上文的分析對(duì)比，在同等情況下，應(yīng)用引航艇接引航員更符合節(jié)能減排的要求，同時(shí)盡可能合理設(shè)計(jì)引航員出行方案，避免出現(xiàn)單獨(dú)利用拖輪接送的局面，這也是踐行綠色引航的要求。

（4）引航調(diào)度員在制定引航計(jì)劃時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合規(guī)章制度、安全性能要求及節(jié)能減排和綠色環(huán)保等方面的影響進(jìn)行綜合思考，并確保最終設(shè)計(jì)的計(jì)劃確保船舶處于合理富余水深位置，同時(shí)處于潮汐港口的船舶可以滿足順流航行的要求，另外堅(jiān)持進(jìn)港不掉頭直接靠泊，出港時(shí)離泊掉頭。上述這些措施都是踐行綠色引航的有效途徑[5]。

（5）引航員參與“燃料選擇”行動(dòng)，在港內(nèi)碼頭航行時(shí)督促船舶選擇符合國(guó)家規(guī)定的低硫燃油，并在保持安全前提下，采用勻速方式航行。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段能源不足問題是各國(guó)面臨的重要挑戰(zhàn)之一，同時(shí)由于人類行為的影響，自然環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境日益嚴(yán)峻，基于此，保護(hù)地球環(huán)境，成為世界各國(guó)的共識(shí)，綠色環(huán)保、節(jié)能減排成為時(shí)代發(fā)展的主題。引航界也結(jié)合實(shí)際情況，提出綠色引航理念，從自身日常工作中思考節(jié)能減排、綠色環(huán)保的策略。本文從實(shí)際出發(fā)，充分思考綠色引航方法并提出幾點(diǎn)可行建議，通過本文的研究，可為引航站實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展提供更多參考。