浅谈拖轮在港内的配备及使用方法

朱正雷 天津港引航中心

随着航运经济的不断发展，港作拖轮作为协助船舶操纵最重要的外部手段，其重要性越来越明显。在港作拖轮作业过程中，结合拖轮的特点和作业内容选择合适的拖轮配置，以此优化拖轮作业方案，解决港作拖轮作业过程中出现的各类问题。

1.拖轮概述

拖轮也叫拖船，拖轮可以拖拽其他无动力船只，可以协助大型船舶进出港操作，顺利完成靠离泊，还可以用来救助遇难的船只等。拖轮在动力方面整体能力较强，结构较为坚固。由于拖轮的推动装置的不同拖轮也有不同的类别[1]。

1.1 港作拖轮的种类

现用的港作拖轮按其推进装置的不同可分为：可调螺距螺旋桨拖轮（controllable pitch pro -peller)，简称CPP型；平旋推进器拖轮（voith -schneider propeller），简称VSP型；Z型推进器拖轮，简称Z 型；固定螺距螺旋桨拖轮（fixed pitch propeler），简称FPP型。

1.2 港作拖轮特性

由表1可知：

表1 港作拖轮特性

（1）Z型拖轮的螺旋桨可360°平面旋转，故可向平面任意方向提供强有力的推力，而且操纵性能和耐波性也非常好。

（2）VSP型的操纵性能和耐波性良好，但拖力比CPP型略低，可横向推进，其横向推力可达直向的45%左右。

（3）CPP型前进推力虽比Z型微低，但也很大。其后退拉力和操纵性能以及耐波性稍差。

（4）FPP 型前进拖力很小，后退拉力也比Z型和VSP型要小，操纵性能和耐波性也差，已逐步被淘汰[2]。

1.3 港作拖轮作用

（1）协助慢航大船提高舵效，重载大船慢航时舵效往往较差，对港内操纵是非常不利的，这时候，请拖轮协助会大大提高大船的机动性，保证港内航行安全。

（2）由于港内水域狭窄，大船自行掉头往往非常困难，为安全起见，请拖轮协助掉头就比较妥当。

（3）协助大船靠泊离泊，随着船舶大型化，拖轮协助大船靠离泊是常有的事，特别是气象条件不好，泊位状况不好的时候。

（4）拖带不适航的船舶，比如无动力船舶、海上平台、失控船等。

2.拖轮配备原则

2.1 拖力问题

拖轮的配备需要结合多种因素，在船舶操纵过程中，针对具体情况为其提供合适拖轮配备，结合相应的计算公式对其进行分析，确定船舶所需要的总拖力和拖轮的个数。在拖轮作业过程中，水面和拖轮缆绳之间往往形成一定的角度，分解拖轮的一部分拖力，要考虑到这些拖力的丧失。另外拖轮需对相关机械设备进行保护，例如在主机旋转过程中主机转速不能超过每分钟六百转。同时应考虑到风力、风向、浪高等自然条件对拖轮作业的影响。

2.1.1 所需拖轮的数量和总功率主要考虑以下几个因素：

1）船舶条件，包括船舶的排水量、船舶的吃水、船舶的种类、是否装有侧推器，等等。

2）港口的水域条件，包括航道的入口回旋掉头水域、泊位前沿操纵水域、可供停船操纵的距离、水深情况、码头的结构和走向、其他系泊船、泊位外档抛锚船的情况。

3）自然环境条件，主要考虑风、流和浪三个主要因素。

2.1.2 拖轮总功率和数量的计算

所需拖轮总功率是指确保船舶操纵安全所需要的拖轮功率，首先计算所需拖轮总拖力根据不同种类拖船没100kw(或100hp)所给出的最大拖力，再换算为所需拖船的总功率。所需拖轮数量是指协助船舶安全操纵所需要的拖轮数量。

1）拖船总推力估算。对于大型船舶，如大型油船和散货船，由于其排水量巨大，所需拖船总推力也相应较大用下列基于船舶排水量的简单估算公式：

其中，YT---所需拖船总推力（t）;

∆---船舶排水量（t）。

确定了所需拖船总推力后，可以根据拖船的种类和功率进一步确定所需要拖船的数量。

2）拖船总功率的估算。由于估算总推力之后仍需进一步估算所需拖船的总功率和数量，因此实践中一般使用更为简单直接的总功率估算方法：

DWT1万吨级船舶：

DW Tx10%（hp）或GTx15（hp）

DWTx7.4%（kW）或GTx11（kW）

VLCC满载时：DWTx7%（hp）

VLCC空载时：DWTx5%（hp）

2.1.3 使用拖轮时被拖船的运动

1）静止中船舶被垂直（吊拖）时的运动。如图1，设一拖轮垂直大船首尾线方向顶推（或吊拖）大船，拖力为T，作用点C。根据力的平移，T’使船舶平移，T与-T’构成力矩使船舶回转。为使船舶得到最大的转船力矩，作用点C应该远离重心G的首尾处；为使船舶得到较快的横移，较小的偏转，作用点应选在重心G附近。

图1

2）静止中大船一拖轮斜向拖带时的运动。如图2，拖轮拖力T平行和垂直大船方向为T1和T2，T1使船舶前移和回转，T2使船舶横移和回转。总回转力矩M=T。由于横向的船舶虚质量和阻力远大于纵向，所以拖力的效果是纵向移动大于横向移动。转头和移动的效果是使船舶朝着较拖拽方向偏于首尾方向T”移动。

图2

3）静止中的大船首尾被两条拖轮斜向拖带时的运动。如图，设两拖力方向相同大小相等，此时船舶合力矩为零，由于船舶纵向虛质量和阻力比横向小的多，所以船舶船舶将沿拖力方向更靠近船舶首尾线的某一方向斜航。

4）船舶低速前进中拖轮顶船尾时的运动。此时，船舶转心位于重心之前，水动压力横向风力产生的力矩与拖轮推力产生的力矩方向相同，这就加速了船舶的回转。

5）船舶低速前进时拖轮拖船首时的运动。此时，水动压力横向分力产生的力矩与拖轮拖力产生的力矩方向相反，船舶回转效果差。

2.2 船舶实际操作中得到的一些经验

2.2.1 一般船舶的的拖轮配备

在实际的拖轮作业中，为了避免作业中马力太大对小船的影响，此类不符合经济节约的需求，也不方便用于对小船细微运动的控制，或者马力太小不能满足大型船只的需求，此类行为不符合安全性行为，因此船舶需要合适功率的拖轮配备。经过多年的船舶操纵的实践可得出，港口船舶载重吨每高出一万吨则需在拖轮马力方面增加1000马力。如果单个拖轮不能满足需求，则需选择两组以上或者多组进行协同作业，尽可能达到相应标准[3]。

2.2.2 大型船舶拖轮配置

大型船舶在靠离泊作业时容易出现功率不足的问题，作业时必须由拖轮协助才能安全地完成作业，港内拖轮的配置不仅要满足总功率的需求，还要满足数量的要求，同时还必需船长或引航员的操纵技术的支持。如果遇到总载重超过十五万吨及以

上的船舶，则安排四艘拖轮或四艘以上拖轮协助，并且要求每艘拖轮的拖力达到5000马力，这才能满足大型船舶的需求。

3.拖轮配备的探讨

船舶操纵所需要的拖轮数量和功率需要考虑许多要素，下面主要分析船舶的自身条件对港作拖轮配备的影响。船舶种类对拖轮的影响，比如说滚装船、国际游轮的配备比一般的船舶拖轮数量多；吃水深度对拖轮配备的影响，同样的船舶吃水大的比吃水小的配备的拖轮多。总而言之，船舶的载重吨位直接决定拖轮的配备，也是精细化拖轮配备的关键因素。表2为天津港的拖轮配备。

表2 天津港的拖轮配备

3.1 港作拖轮协助船舶靠泊的系带方法

3.1.1 单拖轮协助船舶靠泊

1）将拖轮系于船舶船首（bow）外档，这种系带方式利于稳定船舶船首，即控制船舶航向。这种方式注意防止锚和锚链触碰拖轮。

2）将拖轮系于船舶船尾(quarter)外档，这种系带方式不仅可以控制船舶航向，而且能够协助船舶降速。

3）将拖轮系于船舶船中附近，这种系带方式最利于船舶的平移，而对船舶航向控制影响最小。

3.1.2 双拖轮协助船舶靠泊

将拖轮系于船舶外档的bow位和quarter位，这种系带方式不仅较好的给船提供横移的动力，而且能够协助船舶控制航向和降低船速。在靠离泊过程中，这种系带方式被广泛运用。

3.1.3 三条拖轮协助船舶靠泊

将第一和第二条拖轮系于船舶外档bow位和quarter位，第三条拖轮系于船舶尾部正中，这种系带方式弥补两条拖轮的系带方式不能同时协助船舶减速和提供横移动力的缺点。在船舶速度在控制的安全范围内，又可以解掉第三条拖轮，到船舶的bow或quarter附近，帮助其他两条拖轮控制船舶的航向和提供横向动力。

3.1.4 四条拖轮协助船舶靠泊

将第一和第二条拖轮系于船舶外档bow位，第三条系于船舶外档quarter位，第四条系于船舶尾部正中，这种系带方式既可以控制船舶航向，船位，又可以帮助船舶降速。在船舶速度在安全范围内，解掉地四条拖轮，到船舶的quarter附近，协助第三条拖轮给船舶提供更大横向的动力。

3.1.5 五条拖轮协助船舶靠泊

将第一和第二条拖轮系于船舶外档bow位，第三和第四条系于船舶外档quarter位，第五条系于船尾正中，这种系带方式适合于30万吨满载vlcc，和超大型满载散货船，这种方式既能够给船舶提供控制航向和船位的动力，又能随时协助船舶降低速度。

3.2 港作拖轮协助船舶离泊的系带方法

3.2.1 单拖轮协助船舶离泊

1）将拖轮系于船舶外档bow位，此系带方式适合船舶的首先离，船舶泊位前清爽，顶流，吹开风且风力较小时，留船舶首倒缆，利用车、舵、锚和拖轮的拖力平行离开码头至安全距离时，解掉船舶首倒缆，完成离泊作业。

2）将拖轮系于船舶外档中靠前的位置，此系带方式需船舶留首缆，船舶在拖轮拖力和首缆的作用下缓慢离开码头至安全的位置。

3）将拖轮系于船舶外档quarter位，此系带方式适合尾先离，将船尾缆绳全部解掉，船头缆绳单绑，拖轮拖力使船舶首部内档倚向码头，船尾驶离码头，适时解掉船头部缆绳，倒车驶向安全水域。

3.2.2 双拖轮协助船舶离泊

将两拖轮分布系带与船舶外档的bow和quarter位，此系带方式协助船舶离泊较为简单。

3.2.3 三条或四条拖轮协助船舶离泊

将第一条和第二条拖轮分布系于船舶外档bow和quarter位，第三条于船舶外档中部，在船舶解完缆绳，船舶首尾两个拖轮放完缆绳做好拖带准备前，顶推住船舶，不让船舶船首或船尾倚向码头。此系带方式适用于吹拢风较大，两条拖轮不能安全协助船舶离泊时，比如大型的集装箱船、滚装船、空载的大型散货船。对于吃水较大的大型船舶，在船舶离码头有安全横距时，第三条拖轮可以到船舶的内档顶推船舶的首部或尾部，提供更多的转向动力。

当三条拖轮不能安全协助船舶离泊时，可以用四条协助离泊，分别将两条拖轮系于船舶外档bow和quarter位。

港作拖轮作为协助船舶操纵的最重要手段，要最大程度发挥好这个手段，就必须考虑许多因素，包括船舶状况、水域条件、天气情况、拖轮的特性等因素。合理地使用，科学配置拖轮以期达到船舶顺利地完成其操纵。