拖轮在船舶靠离泊操纵中的应用

杨建山

（天津港引航中心　天津　300456）

拖轮在船舶靠离泊操纵中的应用

杨建山

（天津港引航中心天津300456）

随着国际航运市场的载货重量及船型尺寸的不断增长，港作拖轮在船舶操纵过程中发挥着越来越重要的作用。本文对拖轮的功能特性、操作条件、注意事项进行了总结和分析，结合在天津港的引航工作实践，阐述了正确使用拖轮的重要性及注意事项。

斜航；水动压力；力矩；转心；分力；动能；冲程

在引航工作中，由于船舶自身条件或外界条件限制等原因造成的船舶操纵困难，往往需要拖轮的协助才能使操纵得以顺利进行。因此拖轮成为引航工作中不可缺少的一部分，对拖轮的充分了解和熟练使用是确保船舶操纵工作顺利实施的重要条件。

拖轮协助大船操纵实质上是用拖力来克服大船运动中所受的风阻力和水阻力，因此应根据大船的排水量、水域条件、系泊方式等决定拖轮配备情况，在天津港一般由拖轮调度安排配置使用拖轮，但驾引人员也要综合各项因素判定拖轮配备是否合理，若拖力配备不够时一定要及时调配更换。在实际应用中，当风速低于15m/s、流速小于0.5Kn时，可利用经验公式估算所需拖轮的总功率：

DW万吨级船舶：（DWT）×10%（HP）

VLCC满载：（DWT）×5%（HP）

VLCC空载：（DWT）×7%（HP）

目前，天津港拖轮总体上说有两种，一是Z型传动推进器拖轮（简称Z型拖轮），另一种是固定螺距推进器拖轮（FPP型拖轮），其中FPP型拖轮主要作为交通工具，实际操纵中主要采用Z型拖轮，其功率从2600～7600HP不等。

日常港口作业中，Z型拖轮一般是带吊缆，因其拖缆是在拖轮的绞车上收放自如，在顶推时可收短缆绳，此时如同单首缆，而在拖带时又可松出一定长度的缆绳形如吊拖，拖轮可向各个方向施力，较为方便灵活。在吊拖时为了充分发挥拖轮的有效拖力同时使拖缆免受太大张力，拖轮出缆要足够长以使拖缆俯角小于15度，但是，受港内操纵水域的影响以及为了保证拖轮的灵活性，拖缆又不能太长，因此，实际上出缆长度控制在拖轮船长的两倍为宜。

协助船舶掉头是拖轮的主要用途之一，大型船舶转向进入港池靠泊及离泊掉头出港时，都离不开拖轮的协助。大型船舶重载入泊前的转向尤其困难，这时船速很慢又不能频繁用车，自身舵效基本为零，必须使用拖轮才能转向和保向。操作上一般都是首尾各带一条拖轮，转向时一顶一拖，由于直行的船舶受到拖力的影响会发生斜航，斜航会产生水动压力，水动压力是随船速和吃水的增大而增大，它的力矩与前端拖轮的力矩相反，与尾端拖轮的力矩一致，特别是船速过大时更明显。因此，大型重载船舶前进入泊时要多使用艉部拖轮，而当后退入泊时要多使用艏部拖轮。如采用后退法靠泊天津新港27#泊位（船长243米，吃水-11.8米）时，船在港池掉头后慢慢倒车，艏部用拖轮顶拖大船，可以象操纵舵一样控制大船慢慢退入泊位，整个操作过程比较方便灵活。

船舶靠离泊位时，为了确保安全，要尽量平行入（离）泊，常常需要两条拖轮在首尾同时顶或拖，以使大船横向移动。在实际操作中，拖轮很难垂直于大船首尾线施力，拖力在大船上产生纵向及横向两个分力，使大船在横向移动时也会产生纵向移动，由于横向移动时船舶的虚质量和水阻力远大于纵向移动力，所以大船的前冲后缩更加明显，当泊位水域狭窄时，往往需要频繁用车来控制船位。当拖轮使用得当时，纵向分力也会有利，如在船舶靠泊时，船首拖轮的顶推力将发挥减速作用，间接达到控制船速的目的。

在海河中，由于船小同时拖轮少，通常船的靠离泊操作仅使用一条拖轮进行协助，此时选择拖轮的带缆位置（拖轮施力点）尤为重要。船舶静止漂浮时，只要拖力作用点与大船中心不重合，其作用效果是使大船漂移并伴随偏转，通常拖力作用点与转心分别在大船重心的两侧，并且转心的位置因施力点位置的变化而变化。因此在进行船舶掉头操作时，拖轮要尽可能带在船首尾两端以获取最大的转船力矩。当船舶系有缆绳时，船舶的偏转方式与漂浮时是不一样的，如单拖开尾离泊，正常时船首留头缆及倒缆各一根，当拖轮起拖后大船船首肯定会压向码头直至接触，此后就以该点为支点继续回转，这一点就是转心，这样常常会造成码头或船舶的损坏，尤其有吹拢风时损坏更严重。因此可以采用另一种方法，把拖轮设置在船头位于系泊缆出缆孔与大船重心之间即可。离泊时大船留头缆及首倒缆，拖轮起拖后大船会向外恻横移，同时船尾会压向码头，但由于系缆的作用使出缆孔成了支点，大船会以该点为转心回转，适当时机松出系缆，船舶就安全地离开码头。

用拖轮减速制动也是拖轮的重要用途之一。当前，20万吨以上船舶频繁出入天津港已成为常态，随着船舶吨位的不断增大，其惯性也会随之加大，在港池及航道宽度没有改善时，船舶进港后的余速控制就显得尤为困难。如吃水在-15米以上、排水量达14万吨以上的船舶进靠新港二十六段时，船舶余速在4～5节左右时就没有舵效了，往往需要频繁进车来维持舵效，但这样船速往往过快。因此，可以把拖轮带在船尾，进港后拖轮倒车拖尾控速，大船则可以通过进车来维持舵效。当大船接近泊位时，船速应由4～5节降至1节左右，否则由于大船的质量及动能过大，倒车容易使船舶出现偏转、不易保向、丢掉船位等情况。在此情况下，由拖轮拖尾制动成为首选，其原理是通过拖力做功来消耗大船的动能，在余速较低的情况下，如果不考虑船体阻力和附加水质量等因素，可以得出：

式中，S为淌航距离（m），W为排水量（t），V.为余速（Kn），g为重力加速度，T代表拖轮拖力（t）。

由上式可估算出，排水量为14万吨的船舶在余速为4节时，如果用5000HP拖轮拖尾，拖力按每100HP为1吨计算，大约在700米内即可使船完全停住，在实地操作时，从新港三十一段附近起拖至接近二十六段前，大船的船速就接近零了。

在大船的靠离泊操作中，拖轮和大船是协作互助的关系。双方之间VHF联络要保持畅通无阻，以便遇到问题时及时协商解决。工作中，要认真收听对方的VHF信号和声号，发现错误要立即提醒和纠正，确保工作顺利进行。

在操作过程中，大船的驾引人员要充分注意拖轮的安全问题。尤其在拖轮吊拖时大船的前冲后缩距离过大，容易造成拖轮的横拖或倒拖，因此，大船驾引人员要随时注意拖轮所处位置，并在用车前提前提醒拖轮注意，如果发生危险时要马上解掉缆绳以防不测。同时，也要随时关注大船尾部的拖轮及拖缆位置，及时了解大船螺旋桨是否清爽，否则不能盲目动车。综上所述，大船的驾引人员必须要充分了解拖轮的功能和特性，综合考虑、统筹安排，合理配置拖轮，并根据现场情况发出正确指令，使拖轮能够及时、准确地完成引航作业，从而确保船舶操纵工作的顺利实施。

责任编辑：张明