拖輪在大型船舶靠離泊及操縱中需注意的問題

一、拖輪簡介港作拖輪（下稱拖輪），屬于港口設施配套的重要設備。在船舶操縱中，拖輪和車、舵、錨、纜一樣，作為一種操作手段、操作設備供船舶駕駛?cè)藛T使用。拖輪協(xié)助操縱的方式是多種多樣的，要作到在操縱中靈活運用拖輪，首先要掌握拖輪及其相關(guān)知識和本船的特性，作到知己知彼；其次在作業(yè)過程中，要多與拖輪聯(lián)系溝通、相互協(xié)調(diào)，最大限度的發(fā)揮拖輪的作用。二、目前各大港拖輪的種類現(xiàn)有拖輪種類大致可分為Z型（或稱全旋回型）、VSP型（或稱平旋推進器型拖輪）、CPP型（或稱可變螺距推進器型）及老式普通螺旋槳加導流管的拖輪（FPP型），F(xiàn)PP型拖輪現(xiàn)在已經(jīng)基本退出港作市場。目前國內(nèi)普遍采用的拖輪多以Z型拖輪為主，配備的主機功率逐漸增大,普遍在2354kW或以上，有的甚至達到3677kW。下面以Z型拖輪為例,分析并探討其與大型船舶（以下稱大船）相互配合過程中需要引起注意的問題。三正確安排使用拖輪協(xié)助大船安全操縱（一）港作拖輪的基本使用方式港作拖輪的最基本使用方式是吊拖和頂推。吊拖亦稱直拖，現(xiàn)在拖輪一般由拖輪出纜，固定在大船的纜樁上，出纜長度視水域而定。為了充分發(fā)揮拖輪的有效拖力并保證拖輪的靈活性，拖纜的俯角越小越好，一般要求小于15°，即拖纜的長度應大于被拖船出口至水面距離的4倍。頂推是指拖輪船首直接頂在大船船身上，通過頂推可迅速的實現(xiàn)大船的改變或保持航速和方向的目的。吊拖和頂推是使用港作拖輪基本方式，這兩種方式通過拖輪的收放纜可迅速實現(xiàn)互換。使用拖輪要因地而異，要把拖輪看成本船的特殊車、特殊舵和本船的側(cè)推，只有這樣才能運用自如，使用起來得心應手。（二）拖輪作用點的選擇當利用拖輪協(xié)助掉頭時，拖輪作用點的選擇一般為使大船具有最大的轉(zhuǎn)船力矩，以遠距離大船中心為好，同時拖力或推力方向盡量與被拖船首尾面垂直；當利用拖輪控制船速時，拖輪作用點的選擇盡可能的在船尾中間，使拖輪的首尾面和大船的首尾面在同一平面內(nèi)；當利用拖輪橫移時，如果需要一條拖輪，拖輪作用點盡可能的在大船中心，如果用兩條拖輪，則前后兩個作用點的選擇應對船中心對稱。四、拖輪在協(xié)助大船作業(yè)時應注意的幾種現(xiàn)象拖輪在協(xié)助大船作業(yè)時,由于各自的速度和相互位置的變化等關(guān)系,往往會產(chǎn)生一些臨界現(xiàn)象。這些臨界現(xiàn)象的產(chǎn)生會給拖輪和大船作業(yè)的安全帶來一定的影響。為此,船舶駕引人員應清楚并重視這些臨界現(xiàn)象,應采取積極措施預防它們的產(chǎn)生,并在一旦產(chǎn)生時能采取相應正確的行動,避免意外事故的發(fā)生。（一）拖輪協(xié)助轉(zhuǎn)向注意問題拖輪在航行中所能發(fā)揮的拖力是減去拖輪本身阻力以后的剩余拖力，它是隨著船速的增大呈非線性遞減的。當大船船速超過6?7節(jié)時,如將拖輪配置在大船船尾協(xié)助轉(zhuǎn)向,在拖輪的剩余拖力與大船的舵力共同作用下,可能還有某些轉(zhuǎn)向效果;若把拖輪配置在大船船首,就可能會完全失去效果。大船的這一船速,稱為拖輪效果的“臨界船速”。當大船在后退中拖輪頂尾時,類似的現(xiàn)象也會出現(xiàn),而且產(chǎn)生這種現(xiàn)象的船速將因車、舵均在船尾而變得更低。（二）拖輪全速倒車以制動大船注意問題除集裝箱船以外的大型或超大型船在倒車時螺旋槳的偏轉(zhuǎn)效應十分明顯,并且在停車低速淌航過程中,所要求的最低保向船速也較高,加上巨大的慣性,往往需要較長的時間和較大的制動距離才能達到減速制動的目的。為了更容易更安全地操控大船,建議采用安排一拖輪拖拉大船船尾中間的方法。實踐表明,采用這一方法的實際操縱效果是十分理想的。主要表現(xiàn)在:可以減低大船的制動時間及距離,減輕因倒車產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)效應;減少大船動車的次數(shù),減低壓縮空氣的消耗,延長大船進車的時間,提高大船的操控性及安全性;提高大船的航向穩(wěn)定性;若要求拖輪拖拉時拖纜的方向與大船的首尾線方向形成一夾角,在增加大船的制動效果同時,還可以提高大船向相反一舷轉(zhuǎn)向的效果。若船尾部外舷沒有其他拖輪協(xié)助,當大船速度降到一定程度后,必要時,還可令該拖輪在不解纜的情況下,繞到大船的外舷頂推大船的船尾。需要注意的是:當大船船速超過6?7節(jié)左右時,拖輪若采用全速倒車來制動大船將會造成危險的后果,因為拖輪不允許較長時間的超負荷工作。所以在這種情況下,應先較早地令拖輪采用低速倒車,并隨著大船船速的逐步降低,再令拖輪提高倒車功率,以增加制動力及制動效果。特定情況下大船的臨界船速當拖輪系好拖纜后隨大船航進時,因操作需要,駕引人員通常會要求拖輪保持與大船首尾線垂直,此時拖輪所受力的情況及臨界的船速分析如圖1所示。拖輪隨大船前進,并保持與大船的首尾線垂直時,拖輪螺旋槳產(chǎn)生的推力Tp的橫向分力Y(Tp),除了克服隨大船前進時所受的部分水阻力外,旋轉(zhuǎn)力矩還要克服由于使拖輪與大船保持垂直而產(chǎn)生的水動力橫向分力的轉(zhuǎn)船力矩N(w)。假設以拖輪的船首端為支點(見圖1),Y(Tp)的力臂相對水動力橫向分力Y(w)的力臂要長。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過拖輪與大船的摩擦力Ft、拖輪拖纜產(chǎn)生的拉力F1,或者兩者之和來彌補(即Y(Tp)+Ft+Fl=Y(w))。只有這樣,才能保持拖輪隨大船一起同步前進。要充分注意到拖輪協(xié)助大船轉(zhuǎn)向時大船會產(chǎn)生橫移當大船在靠泊時,在首、尾兩拖輪的協(xié)助下抵達泊位,并以某一適當?shù)娜氩唇锹虼a頭靠攏,為了保證平行地靠上碼頭,在接觸碼頭前需要調(diào)整大船的方向。此時,若大船橫向靠攏碼頭的速度較快,則應首先考慮使用船首的拖輪拖拉大船船頭使之外擺;反之,則應首先考慮使用船尾的拖輪頂推大船的船尾。利用拖輪協(xié)助作低速直進運動的大船轉(zhuǎn)向時,當一舷水道的條件不允許大船向該側(cè)外擺（或稱甩尾）,或者前方一舷橫向較近的距離內(nèi)有他船或礙航物時,應首先考慮采用船首相同一舷的拖輪頂推或相反一舷的拖輪拖拉大船船頭的方式。這和用舵轉(zhuǎn)向避讓時,需要注意船尾反移量的道理是一致的。無論是摩擦力,還是拖輪拖纜產(chǎn)生的拉力,根據(jù)作用力與反作用力的原理，它們都有一個作用于大船的反向作用力F'。這個力跟大船的運動方向相反,因而會使大船的速度受到一定程度的減小,減小的程度跟大船的慣性或質(zhì)量大小直接相關(guān)。所不同的是:摩擦力是通過拖輪對大船船體表面的壓力即拖輪頂推大船的力而產(chǎn)生的，而該壓力同時會使大船產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)船力矩，因此不利于大船的保向;拖纜的拉力則沒有這種不良的附加影響。即使有，也可以忽略不計。因為船體橫向的力臂很小。根據(jù)實踐經(jīng)驗，因拖輪的橫向阻力比其它方向的阻力都要大，估計能夠使拖輪與大船保持垂直的臨界船速在4節(jié)左右。超過這一速度后，拖輪將無法做到與大船保持垂直。即使勉強能夠保持垂直，因剩余拖力已消耗殆盡，所以較難達到應有的操縱目的。

圖1參考文獻：1.古文賢.《船舶操縱》.大連海事大學出版社.1993.2.陳家輝、張吉平.《航海