港作拖輪協助大型船靠離泊時的操縱特點及應用探索

鄭凱

（天津港引航中心，天津 300456）

在船舶引航操縱工作中，由于船舶自身動力條件或外部環境條件等多種原因，船舶進行操縱的往往需要船舶拖輪的大力協助才有可能使船舶操縱工作順利進行。因此，拖輪已逐漸成為船舶引航運輸工作中一個不可或缺少的一部分。充分深入了解和熟練掌握使用自動拖輪技術是能夠保證大型船舶自動操縱順利進行實施的重要技術條件。大型船舶在靠離碼頭過程中，受到碼頭前方平面條件和水深條件的限制，以及大型船舶重量大、吃水深度大、尺度大、慣性大的限制、行程大、風流影響大等特點，對于運動狀態難以控制的大型船舶，必須配備足夠數量或動力的拖輪協助船舶靠泊和離泊，作業方法必須合理有效，才能足以有效確保碼頭大型船舶的靠泊和離泊作業安全。

1 拖輪簡介

港口拖輪(以下具體簡稱港口拖輪)設備是支撐港口基礎設施的重要支撐設備。在各種船舶自動操縱中，拖船與其他車輛、舵、錨、纜一樣，是船舶駕駛員的輔助設備。拖船自動協助船舶操縱的操作方法可能有很多種。要正確靈活運用各種拖船進行操縱，首先，就需要熟練掌握各種拖船及其操作相關專業知識和不同船舶的性能特點，做到知己知彼；其次，在拖船作業進行過程中，要與輪船拖輪機的銜接相互輔助溝通工作協調，最大限度地發揮輪船拖輪機的作用。

現有大型拖船各種類型大致以上可以細分為z型(或全循環型)、vsp型(或老式水平可變螺旋槳型)、cpp型(或不可變螺旋槳距水平螺旋槳型)和老式普通水平螺旋槳型再加上頭尾水管槳型拖船(FPP型)。目前，我國fpp型港口柴油運輸拖輪已基本全部停產退出進入國內港口柴油運輸拖輪市場。然而，z型液力傳動汽車拖輪在整個現代我國汽車市場上的應用廣泛，主機軸型傳動拖輪功率逐漸逐步得到增大，一般在2354kW以上，有的甚至大到可以直接達到3677kW。以東風z型直流電力機車拖輪柴油機車為第一例，對其與大型船舶合作過程中應注意的問題進行了分析和探討。

2 正確安排使用拖輪協助大船安全操作

2.1 港作拖輪基本使用方式

港口拖船最基本的方法是起重和頂推?，F在，拖船通常由大型拖船進行布置，并將其固定在大型運輸船舶的內部電纜樁上。鋪設電纜的長度取決于水域。為了能夠充分發揮拖船的有效航行拖力，保證飛機拖船的航行靈活性，拖纜的近岸艏面夾角越小越好，一般不應小于15°，也就是說，拖纜的夾角長度大小應該是被飛機拖曳的船舶從進出口距離到近岸水面航行距離的4倍以上。頂推拖輪是一種指將拖輪的整個船頭直接向頂推到大型拖輪船舶的整個船體上，使大型船舶船體能夠迅速進行改變或連續保持一定航速和改變航向。起重拖航和放纜推航推是目前港口拖船作為運輸拖船的基本拖航方式，通過利用拖船起輕回纜和起重放纜，可以快速地輕松實現兩種拖航方式的動力互換。拖船的日常使用因地而異。必須充分考慮油輪拖船的側向動力、方向傳動舵和其他船舶的側向運動推力。只有這樣，才能自由、方便的使用。

2.2 拖輪作用點的選擇

使用拖船輔助掉頭時，拖船作用點的選擇一般是使大船有最大的掉頭力矩，最好遠離大船中心。同時，牽引力或推力的方向應盡可能垂直于拖輪尾部；當用拖船控制船速時，拖船的作用點應盡量選擇在船尾中部，使拖船的船尾面與大船的船尾面在同一平面上；使用拖船橫移時，如需少用一艘拖船時，拖船作用點應盡可能位于船舶中心。如果使用兩艘拖船，前后作用點的選擇應與船舶中心對稱。

3 拖輪在協助大船作業時應注意的幾種現象

拖船在協助大型船舶作業時，由于各自航速和位置的變化，往往會產生一些臨界現象。這些臨界現象的出現將對拖輪和大型船舶的安全產生一定的影響。因此，船舶駕駛員應意識到并關注這些關鍵現象，采取積極措施防止其發生，并采取適當、正確的措施避免事故的發生。

3.1 拖輪協助轉向注意問題

拖輪高速運動引起的拖曳力減小是由于扣除拖輪本身的運動阻力值后，拖輪的剩余拖曳力隨著拖輪速度的增加而非線性減小。當大船航速速度超過6～7kn時，如果將一艘拖輪只是布置在一艘船尾上以輔助進行操舵，在一艘拖輪以上剩余船的拖曳力和其他船舶余操舵力的共同推動作用下，可能會同時產生一定的輔助操舵作用效果；如果一艘拖船是安放在一艘大船的船頭，可能會完全同時失去操舵作用。大型貨運船舶的這一運動速度也被稱為“拖船效應臨界速度”。當一艘大船開始后退時，拖船在船尾時也會出現類似的現象，由于舵在船尾，拖船的航速會降低。

3.2 拖輪全速倒車以制動大船注意問題

除小型集裝箱船外，大型或超大型貨運船舶進行倒車時，螺旋槳的橫向偏轉擺動效應也非常明顯。在緊急停車和低速轉向行駛過程中，要求的最低轉向角和速度也會比較高。加之行駛慣性大，往往需要較長的制動時間和較大的停止制動減速距離，這才能真正達到制動減速停止制動的主要目的。為了更方便、更安全地航行操縱其他船舶，建議在船尾中部布置拖船。實踐結果表明，該方法的實際劑量控制治療效果非常理想。其主要技術表現特點在：（1）它不僅可以有效縮短機動船舶的倒車制動偏轉時間和航行距離，減少船舶倒車制動引起的船舶偏轉制動效應。（2）可以減少拖行裝載數量，減少船舶壓縮空氣的能量消耗，延長空氣進入拖船的運行時間，提高拖行船舶的機動操縱性和航行安全性。（3）可以提高機動船舶改變航向時的穩定性。（4）當機動拖船進行拖航時，如果它所要求的船拖纜線的方向與機動船舶上的艉線方向成一定垂直角度，可以增加船舶的制動效果和船舶轉向對側的效果。如果船尾外側沒有其他拖船，當大船速度降低到一定程度時，必要時可使拖船繞過大船外側，推動大船的船尾。需要特別注意的一點是，當大型船舶最高航速速度超過6～7kn時，如果大型拖船沒有采用全速自動倒車緊急制動，將可能造成危險行駛后果，因為大型拖船根本不能保證長時間保持超負荷進行工作。因此，在這種緊急情況下，有必要考慮提前對所使用的拖輪低速進行后退，然后，隨著拖輪船速的逐漸降低，增加拖輪后退舵的功率，以大大增加制舵的動力和續航效果。

3.3 特定情況下大船的臨界船速

當拖船系泊并隨大船航行時，引航員通常要求拖船與船首和船尾線垂直。除了克服拖船隨大船運動時的部分水阻力外，轉動力矩還需要克服拖船垂直于大船時產生的水動力橫向分量的轉動力矩。

4 要充分注意拖輪協助大船轉向時大船產生的橫移

大船碼頭靠泊時，在前部后拖輪轉動和尾部前拖輪的配合協助下迅速到達泊位，以適當的速度靠泊位和角度緩慢航行接近碼頭。為了有效保證大船平行航向靠泊，大船在再次接觸靠泊碼頭前必須及時調整啟航方向。此時，如果沒有船舶快速航行接近港口碼頭，應首先使用一個帶掛式船頭的電動拖船把手拉住船頭后并使其向外左右擺動；反之，應先用尾拖船推動船尾。

當拖船協助大船低速直行轉彎時，當船舶一側航道條件不允許船舶向外擺動（或拋艉），或在船舶前部短距離內有其他船舶或障礙物時，應首先考慮拖船推到一側或拖船拖到另一側。這與我們在使用方向舵轉向和避碰時應注意艉部的反向位移的原則是一致的。根據實踐經驗，由于拖輪的橫向阻力大于其他方向的阻力，拖輪與大船保持垂直的臨界速度約為4kn。超過這個速度，拖船將不能與船保持垂直。即使它幾乎不能保持垂直，也很難達到預期的目的，因為剩余的阻力已經耗盡。

5 結語

港口的建設持續穩定健康發展是沿海地區社會經濟繁榮的重要基本保障。目前，各沿海重點城市綜合港口碼頭建設業務規模日益不斷擴大，已初步建成多個大型貨運船舶綜合靠泊貨運碼頭。根據超大型民用船舶靠泊操縱的功能特點，給出了超大型民用船舶靠泊或離泊進行操縱的主要拖輪裝置數量、設備配置要求和具體操作管理方法。