拖轮在大型船舶靠离泊及操纵中需注意的问题

拖轮在大型船舶靠离泊及操纵中应注意的问题拖轮在大型船舶靠离泊及操纵中应注意的问题 一 拖轮简介一 拖轮简介 港作拖轮 下称拖轮 属于港口设施配套的重要设备 在船舶操纵中 拖 轮和车 舵 锚 缆一样 作为一种操作手段 操作设备供船舶驾驶人员使用 拖轮协助操纵的方式是多种多样的 要作到在操纵中灵活运用拖轮 首先要掌 握拖轮及其相关知识和本船的特性 作到知己知彼 其次在作业过程中 要多 与拖轮联系沟通 相互协调 最大限度的发挥拖轮的作用 二 目前各大港拖轮的种类二 目前各大港拖轮的种类 现有拖轮种类大致可分为 Z 型 或称全旋回型 VSP 型 或称平旋推进器 型拖轮 CPP 型 或称可变螺距推进器型 及老式普通螺旋桨加导流管的拖轮 FPP 型 FPP 型拖轮现在已经基本退出港作市场 目前国内普遍采用的拖轮 多以 Z 型拖轮为主 配备的主机功率逐渐增大 普遍在 2354kW 或以上 有的甚至 达到 3677kW 下面以 Z 型拖轮为例 分析并探讨其与大型船舶 以下称大船 相互配合过程中需要引起注意的问题 三正确安排使用拖轮协助大船安全操纵三正确安排使用拖轮协助大船安全操纵 一 港作拖轮的基本使用方式 一 港作拖轮的基本使用方式 港作拖轮的最基本使用方式是吊拖和顶推 吊拖亦称直拖 现在拖轮一般 由拖轮出缆 固定在大船的缆桩上 出缆长度视水域而定 为了充分发挥拖轮 的有效拖力并保证拖轮的灵活性 拖缆的俯角越小越好 一般要求小于 15 即拖缆的长度应大于被拖船出口至水面距离的 4 倍 顶推是指拖轮船首直接顶 在大船船身上 通过顶推可迅速的实现大船的改变或保持航速和方向的目的 吊拖和顶推是使用港作拖轮基本方式 这两种方式通过拖轮的收放缆可迅速实 现互换 使用拖轮要因地而异 要把拖轮看成本船的特殊车 特殊舵和本船的 侧推 只有这样才能运用自如 使用起来得心应手 二 拖轮作用点的选择 二 拖轮作用点的选择 当利用拖轮协助掉头时 拖轮作用点的选择一般为使大船具有最大的转船 力矩 以远距离大船中心为好 同时拖力或推力方向尽量与被拖船首尾面垂直 当利用拖轮控制船速时 拖轮作用点的选择尽可能的在船尾中间 使拖轮的首 尾面和大船的首尾面在同一平面内 当利用拖轮横移时 如果需要一条拖轮 拖轮作用点尽可能的在大船中心 如果用两条拖轮 则前后两个作用点的选择 应对船中心对称 四 拖轮在协助大船作业时应注意的几种现象四 拖轮在协助大船作业时应注意的几种现象 拖轮在协助大船作业时 由于各自的速度和相互位置的变化等关系 往往会 产生一些临界现象 这些临界现象的产生会给拖轮和大船作业的安全带来一定 的影响 为此 船舶驾引人员应清楚并重视这些临界现象 应采取积极措施预防 它们的产生 并在一旦产生时能采取相应正确的行动 避免意外事故的发生 一 拖轮协助转向注意问题 一 拖轮协助转向注意问题 拖轮在航行中所能发挥的拖力是减去拖轮本身阻力以后的剩余拖力 它是随 着船速的增大呈非线性递减的 当大船船速超过 6 7 节时 如将拖轮配置在大 船船尾协助转向 在拖轮的剩余拖力与大船的舵力共同作用下 可能还有某些转 向效果 若把拖轮配置在大船船首 就可能会完全失去效果 大船的这一船速 称 为拖轮效果的 临界船速 当大船在后退中拖轮顶尾时 类似的现象也会出现 而且产生这种现象的船速将因车 舵均在船尾而变得更低 二 拖轮全速倒车以制动大船注意问题 二 拖轮全速倒车以制动大船注意问题 除集装箱船以外的大型或超大型船在倒车时螺旋桨的偏转效应十分明显 并 且在停车低速淌航过程中 所要求的最低保向船速也较高 加上巨大的惯性 往往 需要较长的时间和较大的制动距离才能达到减速制动的目的 为了更容易更安 全地操控大船 建议采用安排一拖轮拖拉大船船尾中间的方法 实践表明 采用 这一方法的实际操纵效果是十分理想的 主要表现在 1 可以减低大船的制动时间及距离 减轻因倒车产生的偏转效应 2 减少大船动车的次数 减低压缩空气的消耗 延长大船进车的时间 提高大 船的操控性及安全性 3 提高大船的航向稳定性 4 若要求拖轮拖拉时拖缆的方向与大船的首尾线方向形成一夹角 在增加大 船的制动效果同时 还可以提高大船向相反一舷转向的效果 若船尾部外舷没有 其他拖轮协助 当大船速度降到一定程度后 必要时 还可令该拖轮在不解缆的情 况下 绕到大船的外舷顶推大船的船尾 需要注意的是 当大船船速超过 6 7 节 左右时 拖轮若采用全速倒车来制动大船将会造成危险的后果 因为拖轮不允许 较长时间的超负荷工作 所以在这种情况下 应先较早地令拖轮采用低速倒车 并随着大船船速的逐步降低 再令拖轮提高倒车功率 以增加制动力及制动效果 三 特定情况下大船的临界船速 三 特定情况下大船的临界船速 当拖轮系好拖缆后随大船航进时 因操作需要 驾引人员通常会要求拖轮保 持与大船首尾线垂直 此时拖轮所受力的情况及临界的船速分析如图 1 所示 拖 轮随大船前进 并保持与大船的首尾线垂直时 拖轮螺旋桨产生的推力 Tp 的横向 分力 Y Tp 除了克服随大船前进时所受的部分水阻力外 旋转力矩还要克服由 于使拖轮与大船保持垂直而产生的水动力横向分力的转船力矩 N w 假设以 拖轮的船首端为支点 见图 1 Y Tp 的力臂相对水动力横向分力 Y w 的 力臂要长 按照 N Tp N w 的原理 可以得出 Y w 要比 Y Tp 大 其 所大出的部分需要通过拖轮与大船的摩擦力 Ft 拖轮拖缆产生的拉力 Fl 或者 两者之和来弥补 即 Y Tp Ft Fl Y w 只有这样 才能保持拖轮随大船 一起同步前进 四 要充分注意到拖轮协助大船转向时大船会产生横移 四 要充分注意到拖轮协助大船转向时大船会产生横移 1 当大船在靠泊时 在首 尾两拖轮的协助下抵达泊位 并以某一适当的入 泊角慢慢向码头靠拢 为了保证平行地靠上码头 在接触码头前需要调整大船的 方向 此时 若大船横向靠拢码头的速度较快 则应首先考虑使用船首的拖轮拖 拉大船船头使之外摆 反之 则应首先考虑使用船尾的拖轮顶推大船的船尾 2 利用拖轮协助作低速直进运动的大船转向时 当一舷水道的条件不允许大 船向该侧外摆 或称甩尾 或者前方一舷横向较近的距离内有他船或碍航物时 应首先考虑采用船首相同一舷的拖轮顶推或相反一舷的拖轮拖拉大船船头的方 式 这和用舵转向避让时 需要注意船尾反移量的道理是一致的 无论是摩擦力 还是拖轮拖缆产生的拉力 根据作用力与反作用力的原理 它 们都有一个作用于大船的反向作用力 F 这个力跟大船的运动方向相反 因而 会使大船的速度受到一定程度的减小 减小的程度跟大船的惯性或质量大小直接 相关 所不同的是 摩擦力是通过拖轮对大船船体表面的压力即拖轮顶推大船的 力而产生的 而该压力同时会使大船产生一个转船力矩 因此不利于大船的保向 拖缆的拉力则没有这种不良的附加影响 即使有 也可以忽略不计 因为船体横 向的力臂很小 根据实践经验 因拖轮的横向阻力比其它方向的阻力都要大 估 计能够使拖轮与大船保持垂直的临界船速在 4 节左右 超过这一速度后 拖轮将 无法做到与大船保持垂直 即使勉强能够保持垂直 因剩余拖力已消耗殆尽 所 以较难达到应有的操纵目的 F Ft F1 F 为 F 的反作用力 Y Tp F Y w G V s 图 1 参考文献 参考文献 1 古文贤 船舶操纵 大连海事大学出版社 1993