基于重大件货物拖拉作业装船的抛双锚船尾靠泊方法

吴卫兵, 孙 诚

(1. 大连海事大学 航海学院， 辽宁 大连 116026；2. 大连海达船员管理有限公司， 辽宁 大连 116026)

重大件货物装船的方法很多，如大型吊机吊装[1]、滚装、横向拖拉及纵向拖拉等。考虑到作业难度、安全性及经济效益，目前国际上普遍采用拖拉作业方式完成重大件货物的装载。拖拉作业装载重大件货物对运输船舶的靠泊要求很高，尤其是纵向拖拉作业。负责运输重大件货物的船舶需抛双锚控制船首，利用缆绳控制船尾，使船上滑道与码头滑道严格对齐，最终完成拖拉作业装船工作。

根据相关的国际规则，船舶所载运的重大件货物是指质量超过40 t，或长度超过12 m，或高度超过3 m的单件货物。[2]随着科技的不断发展，需整体运输的各种大型设备越来越多，如跨海大桥的桥墩构件、造船分段、大型港口机械及海上石油平台等。针对这些重大件货物的甲板运输，拖拉作业装货方式因具有作业难度较低、装货成本较低和安全系数相对较高等优点而被国内外很多船舶所有人及租船人采用。甲板上装载重大件货物的船舶一般将生活楼布置在船首，因此拖拉作业又可分为横向拖拉和纵向拖拉2种。[3]

横向拖拉作业(见图1)是指通过拖拉钢丝牵引将重大件货物从船舶的一舷拖拉上船的作业方式，这种装货方式只需船舶舷侧靠泊，利用艏艉缆绳使船上滑道与码头滑道严格对齐，与普通商船的靠泊方式无异。纵向拖拉作业(见图2)是指通过拖拉钢丝牵引将重大件货物从船尾拖拉上船的作业方式，这种装货方式需船尾靠泊，利用双锚控制船首，利用缆绳控制船尾，使船上滑道与码头滑道严格对齐。纵向拖拉作业方式对船舶的靠泊要求相对较高，不仅要在靠泊时使船上铺设的滑道与码头滑道精确对齐，还要在整个拖拉作业过程中使其保持对齐并贴紧，这对受风和流等外界因素影响的船舶而言要求很高。船舶在进行船尾靠泊作业时，需根据港口的风和流的条件寻找合适的时机抛双锚，只有具备合适的出链长度和角度才能稳定住船首，并实现对船首在左右2个方向上的小幅度调整。

根据水深、风力、风向、流速和流向等港口水文气象条件确定抛锚时机及锚链的长度和角度是保证船尾靠泊拖拉作业成功完成的一个关键点。此外，在操纵船舶靠泊时确定合适的出链长度和角度是另一个关键点。以下对纵向拖拉作业在船尾靠泊时的出链长度和角度的确定方法及靠泊方法进行研究。

1 建立数学模型

在一般情况下，抛双锚船尾靠泊时出链长度与角度的关系见图3。由图3可得关系式

DSS=LSsinβ-B/2

(4)

式(1)～式(4)中：DPC和DSC分别为左锚及右锚与艏艉线的垂距；DPP为左锚偏开左舷侧的横距；DSS为右锚偏开右舷侧的横距；B为船宽；LP和LS分别为左锚及右锚的出链长度；α和β分别为左锚链及右锚链偏开艏艉线的角度。若出链长度(LP，LS)一定，则锚链角度(α，β)越大，锚与艏艉线的垂距(DPC，DSC)越大，锚偏开舷侧的横距(DPP，DSS)也越大；若锚链角度(α，β)一定，则出链长度(LP，LS)越长，锚与艏艉线的垂距(DPC，DSC)越大，锚偏开舷侧的横距(DPP，DSS)也就越大。

2 确定出链长度和角度

出链长度(LP，LS)主要由船舶的大小、港口的风和流、泊位水深及底质等参数来确定。采用船尾靠泊进行拖拉作业装载重大件货物的船舶一般将驾驶台布置在船首，船首受风比较明显，风力越大所需锚链就越长。水流的方向和流速可从海图或相关的图书资料中获取，在一般情况下若潮差>3 m，则潮流较大，应适当增加出链长度。泊位水深越深，所需锚链越长。在一般情况下，泊位前沿及调头水域内的底质都适宜抛锚，无需作过多考虑。综合以上情况，一艘2万～3万t排水量的重大件货物运输船，在泊位水深10 m左右，船舶吃水7 m左右，风和流影响不是特别明显的情况下，双锚出链长度均可设定为4节(1节=27.5 m)左右，与单锚锚泊出链长度的经验算法(3倍水深加上90 m)基本吻合。

锚链角度(α，β)通常由水流的方向和速度来确定。在一般情况下，泊位的走向与流向基本平行，因船尾靠泊导致船舶舷侧受流(即横流)。在有遮蔽的港池水域，流速较小，而河道等沿航道两侧布置的泊位受水流影响较为明显。流速的大小可根据潮差估算，潮差<2 m时水流的影响不大，建议锚链角度取5°左右；潮差>3 m时水流的影响较为明显，建议锚链角度取10°～20°。

3 确定抛锚时机

抛锚时机[7]是指出链长度和角度达到预设值的时机。出链长度可利用雷达或电子海图进行简单的计算，利用抛锚时驾驶台(雷达扫描中心或指挥位置)与码头的垂距确定出链长度相对较为容易。由于锚链角度无法直接在船上确定，因此为保证抛锚时机的准确性，一般将锚链角度转换为锚偏开舷侧的距离(即DPP和DSS)来确定。

以“海洋石油225”轮的参数为例分析抛锚时机的确定方法。船宽B=38 m，锚链孔距离驾驶台12 m，驾驶台距离船尾141 m，确定好出链长度为4节，即LP=LS=110 m。锚链角度为20°，即α=β=20°，将以上数据代入式(3)得到：DPP=DSS=18.6 m。

按照码头标示出的船尾靠泊位置向两侧各延伸DPP值和DSS值，在雷达或电子海图上标绘出2条电子方位线，方位线走向与码头走向相垂直，位置为码头标示出的左右舷位置分别向左和向右延伸DPP值及DSS值后的位置。设置以扫描位置为圆心的活动距标圈半径为B/2+DPP=37.6 m。抛锚时确保左锚位于左侧电子方位线上，右锚位于右侧电子方位线上，即活动距标圈与电子方位线相切。此外，也可在码头标示的左右舷位置向两侧延伸DPP值和DSS值找到缆桩、房屋、电线杆等相应的参照物，抛锚时确保锚位与参照物的连线与码头走向相垂直。

为控制出链长度，抛锚时锚距离码头的垂距应为110 m+12 m+141 m=263 m。

在用雷达或电子海图确定距离时，以驾驶台位置(即雷达扫描中心或指挥位置)为基准点较为方便。抛锚时驾驶台距离码头的垂距应为110 m+141 m=251 m。

设定以扫描位置为圆心的雷达或电子海图活动距标圈半径为抛锚时驾驶台距离码头的垂距值，抛锚时只要确保设定好的活动距标圈与码头岸线或回波相切即可。同时，满足出链长度和角度的要求即可较为准确地确定抛双锚时机。

4 抛双锚船尾靠泊方法

在实践中，抛双锚船尾靠泊的锚泊方式主要有以下3种：

1) 一点锚，即双锚同时抛下，适用于有防波堤的港池等泊位风和流影响很小的水域。此时锚链主要用来控制船舶前后方向上的运动，对左右方向上的运动控制效果不好，因此靠妥后如需对船首进行小幅度的横向移动，仅依靠锚链基本无法实现。该方式对船舶靠泊操纵的要求不高，是抛双锚船尾靠泊操纵中难度最小的一种。

2) 八字锚，即双锚偏开艏艉线一定角度，适用于风和流影响较明显的泊位。在一般情况下，双锚出链长度及角度基本相同，这样有利于控制船首的横向运动，靠妥后依靠双锚链可实现船首左右2个方向上的小幅移动。该方式在常见的3种锚泊方式中操纵难度最大。[4]

3) 长短锚，八字锚的另一种形态，操纵方便，能在一定程度上节省靠泊时间，在实践中被广泛采用。长短锚通常将一个锚作为主锚，锚链稍长；将另一个锚作为辅助锚，锚链稍短。船尾靠泊操纵时先抛下锚，使船舶在有退速的情况下摆正船位之后再抛辅助锚。这种抛锚方式容易出现辅助锚角度比主锚角度小的问题，若靠妥之后船首需较大幅度地向辅助锚一侧横向移动，则较难实现。

在实践中，应根据港口和泊位的具体情况决定采用何种抛锚方式。以下选定靠泊难度较大的抛八字锚方式，并设定较困难的外界条件(横风横流)来分析抛双锚船尾靠泊方法。

4.1 抛锚后转向法

图4为抛锚后转向靠泊方法示意，靠泊水域的风向(东风)和流向(西流)与码头走向平行，标注的船舶所处位置编号为船舶最前点。

船舶顶风顶流到达右锚抛锚点(图4中位置①)，这时应将船舶停住，抛下右锚，随着风和流对船舶的作用，船体向西漂移，漂移过程中用锚链控制漂移速度，锚链方向基本上与码头走向平行。利用船首拖船拖拉、船尾拖船顶推，并配合使用侧推器使船舶左转，转向过程中适时用主机控制船舶，使其没有前进或后退的速度，转向速度也不宜太快。当船舶到达预定的左锚抛锚点(图4中位置②)时，抛下左锚，利用主机使船舶有微小的退速，松左锚链，绞右锚链，同时利用艏艉拖船和侧推器控制船舶向西漂移，并使船上滑道与码头滑道对齐。当双锚出链长度和角度基本一致，且船上滑道与码头滑道严格对齐时，船舶到达图4中的位置③，此时船位已摆正。若出链长度一致但角度不一致，说明锚链在水中没有拉直，船舶应稍微退速使双锚链受力，直至双锚出链长度和角度都基本一致。之后应保持微小退速，同时松双锚链，当船尾距离码头20 m左右时，将双锚链刹住，船尾尽快带上缆绳，保持船上滑道与码头滑道始终对齐。在带缆过程中应利用艏艉拖船及侧推器使船舶航向与码头走向始终保持垂直。缆绳上桩之后，绞缆绳使船舶后退，同时慢松双锚链，在后退过程中一直保持船上滑道与码头滑道严格对齐，直至船尾与码头间距为3 m左右，到达图4中的位置④，锚链和缆绳都绞紧，靠泊作业结束。

这种靠泊方法在实践中经常被采用，但抛锚的顺序应根据泊位处的风流情况来确定。通常先顶风顶流抛远端锚，图4为东风西流先抛右锚，若为西风东流，则当船舶顺风顺流接近泊位时，应先抛左锚，风流协助船舶漂移到右锚抛锚点之后再抛右锚，其他操纵方法一致。该方法的优点是靠泊作业耗时相对较短，船首容易控制；缺点是操纵人员从视觉上确定抛锚时机较为困难，必须依靠助航仪器协助。该方法适用于风和流影响较明显的水域。

4.2 摆正船位后抛锚法

利用车、舵、艏艉拖船和侧推器将船舶控制到图5中的位置①，将船停住；利用艏艉拖船及侧推器将船舶调整至右锚抛锚点(图5中的位置②)，抛右锚，松锚链；利用艏艉拖船和侧推器将船舶位置调整至左锚抛锚点(图5中的位置③)，抛左锚，绞右锚链，松左锚链，用车使船舶有轻微退速；利用拖船及侧推器控制船舶在位置①稍后的位置，直至双锚出链长度和角度基本一致。之后的操纵方法与“4.1”节中的操纵方法一致。

这种靠泊方法在实践中也经常被采用，一般都是摆正位置之后先转向顶风流一侧抛锚，借助风和流的作用使船舶向另一侧漂移，到达另一抛锚点时再抛下另一锚。图5为西风东流，船舶在顺风顺流接近泊位时，应先抛左锚，利用风和流使船舶向东漂移到右锚抛锚点，其他操纵方法一致。该方法的优点是易于确定抛锚点，利用码头上的参照物，凭视觉就可判断抛锚时机；缺点是在风流较大的情况下，船舶横移比较困难，靠泊作业耗时较长。因此，该方法一般用于风和流影响不是很明显的靠泊水域。

5 船尾靠泊方案的制订及风险评估

不同船舶的操纵性能各不相同，因此在进行船尾靠泊作业前应根据船舶自身的操纵性能和外界风流的影响，合理地制订靠泊方案，尤其是在船舶倒车、抛锚、转向和系泊过程中要充分考虑到相关因素，包括：船舶的倒车性能；单车进车倒车所致的偏转效果、侧推器性能；拖船的数量、功率及其操纵性能；锚设备及系泊设备的工况等。车、舵、侧推器、锚、缆绳和拖船配合良好是保证靠泊作业成功的另一关键点。

在制订靠泊方案时，应对各种可能出现的应急情况进行风险评估，并有针对性地制订出相应的预案及风险控制措施。在未充分了解船舶的操纵性能的情况下，倒车时的余速不宜过大，靠泊时进车和倒车速度均不宜太大，并尽量增加拖船的数量及增大其功率。由于甲板重大件货物运输船的干舷一般都较低，因此在申请拖船时要充分考虑拖船是否可正常实施顶推作业。

6 船尾靠泊的注意事项

实施拖拉作业的泊位一般不设碰垫，靠泊时船尾不能直接贴上码头，否则会导致码头滑道及码头结构物遭到损坏。

在进行拖拉作业时，要求船上滑道与码头滑道严格对齐并贴紧，仅靠船舶自身的缆绳基本无法实现。一般码头上都会准备4根系泊缆(如图2所示)，由码头操作人员操纵，使船舶向后移动，直至船上滑道与码头滑道严格对齐并贴紧。船上缆绳主要用来控制船尾的左右移动。一般船上左右舷至少各带2根缆绳，外当和里当各1根，俗称外八缆和内八缆。若码头风流影响较大，还应适当增加缆绳。

抛锚点要控制好，船舶在后退入泊过程中应尽可能地保证船上滑道与码头滑道始终处于对齐状态。在图4的情况下，若右锚位置不合适，或靠泊过程中船位偏在泊位西侧半个船宽以上，且船舶有退速，直到船尾缆绳带上岸之后才将船位摆正，这样靠泊后双锚链可能均指向右前方。由于风和流同时作用在船舶右舷，此时仅靠码头上的2根系泊缆不一定能将船上滑道与码头滑道严格对齐。在拖拉作业中要求船舶的锚链和船岸所有的缆绳都绞紧且处于受力平衡状态，防止进行重大件货物拖拉作业时因船舶移动而导致断缆，造成严重事故。

出链长度不宜太长，角度不宜太大，否则会影响其他船舶通航或锚泊。此外，出链长度不宜太短，角度不宜太小，出链长度太短可能会因卧底链长太短而抓力不够，角度太小会导致船首偏荡幅度较大，船尾两舷与码头的距离差较大，这样有一舷可能会触碰码头。以船宽为38 m的船舶为例，若其航向偏差5°，则船尾左右两舷与码头的距离差约为3.3 m，而靠好后船尾与码头的距离一般控制在3 m左右。此外，出链长度越长、锚链角度越大，则图4中从位置①到位置②，图5中从位置②到位置③，船首需摆动的幅度越大，耗时越长，操纵的难度就越大。

船尾缆绳应尽早上岸，这样即使在靠泊过程中船上滑道与码头滑道有错开现象，因缆绳可控制船尾，仍有足够远的距离利用拖船和侧推器来调整船首位置及锚链的方向。

摆正位置后要核对艏向是否垂直于码头走向，因为对于将驾驶台设置在船首的船舶，无法在驾驶台上通过视觉观察到船尾是否与码头平行。

对于受水流影响较明显的泊位，双锚出链长度和角度应基本相同，且靠妥后缆绳和锚链一定要绞紧，否则因涨落潮导致的水流方向变化会导致船首在左右2个方向上小幅摆动，从而无法实现船上滑道与码头滑道的严格对齐。

在根据出链长度及角度确定抛锚时机时，采用前述数学模型的计算值及雷达和电子海图的航海测量功能来实现，不可避免地存在各种误差，在实际工作中应留有足够的安全余量。

7 结束语

重大件货物拖拉作业装船作为一种省时且相对经济的作业方法，被广泛采用。这种作业方法对船舶的靠泊要求很高，会给港口引航员及重大件货物运输船的船长带来很大压力。从理论的角度出发，针对抛双锚船尾靠泊建立出链长度与角度关系的数学模型，结合实践经验将该模型应用到船舶实践中，提出典型的靠泊方法及注意事项，以期为重大件货物运输船的从业人员、从事重大件货物运输的港航企事业单位人员及港口引航员等提供参考。

[1] 姜传吉. 甲板船重大件装卸及运输探讨[J].船艇，2016(3):86.

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[3] 宋波伟. 超大型矿船定点抛锚的方法和技巧[J].港口科技，2012(5):15-19.

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[7] 戚勇英,邵建国.泊位垂直方位线在船舶靠泊中的应用[J].航海,2015(1):37-39.

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