港作拖轮协助大型船靠离泊时的操纵特点及应用探索

郑凯

（天津港引航中心，天津 300456）

在船舶引航操纵工作中，由于船舶自身动力条件或外部环境条件等多种原因，船舶进行操纵的往往需要船舶拖轮的大力协助才有可能使船舶操纵工作顺利进行。因此，拖轮已逐渐成为船舶引航运输工作中一个不可或缺少的一部分。充分深入了解和熟练掌握使用自动拖轮技术是能够保证大型船舶自动操纵顺利进行实施的重要技术条件。大型船舶在靠离码头过程中，受到码头前方平面条件和水深条件的限制，以及大型船舶重量大、吃水深度大、尺度大、惯性大的限制、行程大、风流影响大等特点，对于运动状态难以控制的大型船舶，必须配备足够数量或动力的拖轮协助船舶靠泊和离泊，作业方法必须合理有效，才能足以有效确保码头大型船舶的靠泊和离泊作业安全。

1 拖轮简介

港口拖轮(以下具体简称港口拖轮)设备是支撑港口基础设施的重要支撑设备。在各种船舶自动操纵中，拖船与其他车辆、舵、锚、缆一样，是船舶驾驶员的辅助设备。拖船自动协助船舶操纵的操作方法可能有很多种。要正确灵活运用各种拖船进行操纵，首先，就需要熟练掌握各种拖船及其操作相关专业知识和不同船舶的性能特点，做到知己知彼；其次，在拖船作业进行过程中，要与轮船拖轮机的衔接相互辅助沟通工作协调，最大限度地发挥轮船拖轮机的作用。

现有大型拖船各种类型大致以上可以细分为z型(或全循环型)、vsp型(或老式水平可变螺旋桨型)、cpp型(或不可变螺旋桨距水平螺旋桨型)和老式普通水平螺旋桨型再加上头尾水管桨型拖船(FPP型)。目前，我国fpp型港口柴油运输拖轮已基本全部停产退出进入国内港口柴油运输拖轮市场。然而，z型液力传动汽车拖轮在整个现代我国汽车市场上的应用广泛，主机轴型传动拖轮功率逐渐逐步得到增大，一般在2354kW以上，有的甚至大到可以直接达到3677kW。以东风z型直流电力机车拖轮柴油机车为第一例，对其与大型船舶合作过程中应注意的问题进行了分析和探讨。

2 正确安排使用拖轮协助大船安全操作

2.1 港作拖轮基本使用方式

港口拖船最基本的方法是起重和顶推。现在，拖船通常由大型拖船进行布置，并将其固定在大型运输船舶的内部电缆桩上。铺设电缆的长度取决于水域。为了能够充分发挥拖船的有效航行拖力，保证飞机拖船的航行灵活性，拖缆的近岸艏面夹角越小越好，一般不应小于15°，也就是说，拖缆的夹角长度大小应该是被飞机拖曳的船舶从进出口距离到近岸水面航行距离的4倍以上。顶推拖轮是一种指将拖轮的整个船头直接向顶推到大型拖轮船舶的整个船体上，使大型船舶船体能够迅速进行改变或连续保持一定航速和改变航向。起重拖航和放缆推航推是目前港口拖船作为运输拖船的基本拖航方式，通过利用拖船起轻回缆和起重放缆，可以快速地轻松实现两种拖航方式的动力互换。拖船的日常使用因地而异。必须充分考虑油轮拖船的侧向动力、方向传动舵和其他船舶的侧向运动推力。只有这样，才能自由、方便的使用。

2.2 拖轮作用点的选择

使用拖船辅助掉头时，拖船作用点的选择一般是使大船有最大的掉头力矩，最好远离大船中心。同时，牵引力或推力的方向应尽可能垂直于拖轮尾部；当用拖船控制船速时，拖船的作用点应尽量选择在船尾中部，使拖船的船尾面与大船的船尾面在同一平面上；使用拖船横移时，如需少用一艘拖船时，拖船作用点应尽可能位于船舶中心。如果使用两艘拖船，前后作用点的选择应与船舶中心对称。

3 拖轮在协助大船作业时应注意的几种现象

拖船在协助大型船舶作业时，由于各自航速和位置的变化，往往会产生一些临界现象。这些临界现象的出现将对拖轮和大型船舶的安全产生一定的影响。因此，船舶驾驶员应意识到并关注这些关键现象，采取积极措施防止其发生，并采取适当、正确的措施避免事故的发生。

3.1 拖轮协助转向注意问题

拖轮高速运动引起的拖曳力减小是由于扣除拖轮本身的运动阻力值后，拖轮的剩余拖曳力随着拖轮速度的增加而非线性减小。当大船航速速度超过6～7kn时，如果将一艘拖轮只是布置在一艘船尾上以辅助进行操舵，在一艘拖轮以上剩余船的拖曳力和其他船舶余操舵力的共同推动作用下，可能会同时产生一定的辅助操舵作用效果；如果一艘拖船是安放在一艘大船的船头，可能会完全同时失去操舵作用。大型货运船舶的这一运动速度也被称为“拖船效应临界速度”。当一艘大船开始后退时，拖船在船尾时也会出现类似的现象，由于舵在船尾，拖船的航速会降低。

3.2 拖轮全速倒车以制动大船注意问题

除小型集装箱船外，大型或超大型货运船舶进行倒车时，螺旋桨的横向偏转摆动效应也非常明显。在紧急停车和低速转向行驶过程中，要求的最低转向角和速度也会比较高。加之行驶惯性大，往往需要较长的制动时间和较大的停止制动减速距离，这才能真正达到制动减速停止制动的主要目的。为了更方便、更安全地航行操纵其他船舶，建议在船尾中部布置拖船。实践结果表明，该方法的实际剂量控制治疗效果非常理想。其主要技术表现特点在：（1）它不仅可以有效缩短机动船舶的倒车制动偏转时间和航行距离，减少船舶倒车制动引起的船舶偏转制动效应。（2）可以减少拖行装载数量，减少船舶压缩空气的能量消耗，延长空气进入拖船的运行时间，提高拖行船舶的机动操纵性和航行安全性。（3）可以提高机动船舶改变航向时的稳定性。（4）当机动拖船进行拖航时，如果它所要求的船拖缆线的方向与机动船舶上的艉线方向成一定垂直角度，可以增加船舶的制动效果和船舶转向对侧的效果。如果船尾外侧没有其他拖船，当大船速度降低到一定程度时，必要时可使拖船绕过大船外侧，推动大船的船尾。需要特别注意的一点是，当大型船舶最高航速速度超过6～7kn时，如果大型拖船没有采用全速自动倒车紧急制动，将可能造成危险行驶后果，因为大型拖船根本不能保证长时间保持超负荷进行工作。因此，在这种紧急情况下，有必要考虑提前对所使用的拖轮低速进行后退，然后，随着拖轮船速的逐渐降低，增加拖轮后退舵的功率，以大大增加制舵的动力和续航效果。

3.3 特定情况下大船的临界船速

当拖船系泊并随大船航行时，引航员通常要求拖船与船首和船尾线垂直。除了克服拖船随大船运动时的部分水阻力外，转动力矩还需要克服拖船垂直于大船时产生的水动力横向分量的转动力矩。

4 要充分注意拖轮协助大船转向时大船产生的横移

大船码头靠泊时，在前部后拖轮转动和尾部前拖轮的配合协助下迅速到达泊位，以适当的速度靠泊位和角度缓慢航行接近码头。为了有效保证大船平行航向靠泊，大船在再次接触靠泊码头前必须及时调整启航方向。此时，如果没有船舶快速航行接近港口码头，应首先使用一个带挂式船头的电动拖船把手拉住船头后并使其向外左右摆动；反之，应先用尾拖船推动船尾。

当拖船协助大船低速直行转弯时，当船舶一侧航道条件不允许船舶向外摆动（或抛艉），或在船舶前部短距离内有其他船舶或障碍物时，应首先考虑拖船推到一侧或拖船拖到另一侧。这与我们在使用方向舵转向和避碰时应注意艉部的反向位移的原则是一致的。根据实践经验，由于拖轮的横向阻力大于其他方向的阻力，拖轮与大船保持垂直的临界速度约为4kn。超过这个速度，拖船将不能与船保持垂直。即使它几乎不能保持垂直，也很难达到预期的目的，因为剩余的阻力已经耗尽。

5 结语

港口的建设持续稳定健康发展是沿海地区社会经济繁荣的重要基本保障。目前，各沿海重点城市综合港口码头建设业务规模日益不断扩大，已初步建成多个大型货运船舶综合靠泊货运码头。根据超大型民用船舶靠泊操纵的功能特点，给出了超大型民用船舶靠泊或离泊进行操纵的主要拖轮装置数量、设备配置要求和具体操作管理方法。