護航拖輪在引航操縱中的應(yīng)用

周曉軒　林健

（1.天津港引航中心　天津　300456；2.青島海事局船舶交通管理中心　山東青島　266002）

護航拖輪在引航操縱中的應(yīng)用

周曉軒1林健2

（1.天津港引航中心天津300456；2.青島海事局船舶交通管理中心山東青島266002）

護航拖輪（Escort Tug Boat）的主要作用是為操縱困難或處于緊急情況下的船舶提供護航服務(wù)。本文從護航拖輪的設(shè)計工藝和使用要求兩方面對護航拖輪的操縱性能進行介紹，以供參考。

護航拖輪；設(shè)計工藝；操縱性能

海上事故尤其是大型船舶事故的發(fā)生，給海上運輸帶來了很大風(fēng)險。在進入港內(nèi)航道或狹窄水道時，船舶因主機發(fā)生故障或主要設(shè)備工作不穩(wěn)定而失去操縱能力的情況時有發(fā)生，極易發(fā)生擱淺事故，影響他船進出港航行。挪威船級社（DNV）就船舶擱淺事故進行了綜合風(fēng)險評估，對降低擱淺風(fēng)險的措施進行了研究。在分析大量航海數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上指明了可能降低擱淺風(fēng)險的多種措施。其中，在引航作業(yè)中使用護航拖輪被證明是最有效的防控措施。目前美國和歐洲許多國家都已立法規(guī)定ULCC、VLCC、大型LNG船舶必須在護航拖輪的監(jiān)護下進行航行。

一、護航拖輪的作用

隨著船舶大型化趨勢日益明顯，船舶吃水、噸位的逐漸增加，在碼頭及航道條件沒有改善的情況下，海上運輸風(fēng)險進一步提高，護航拖輪所起到的安全護航作用越來越被港方所重視。護航船舶同普通拖輪一樣通過頂拖緩沖船舶靠泊速度，也可在較高的航速下，通過纜索協(xié)助被引船舶進行轉(zhuǎn)向及航行。在近岸危險水域為船舶護航協(xié)助時，如果大船在航道上發(fā)生故障，護航拖輪也可及時將大船拖頂?shù)桨踩颉?/p>

在天津港，吃水大于15米的大型散貨船舶、VLCC以及所有LNG船舶進出港時均使用拖輪進行護航，護航拖輪通常采用全回轉(zhuǎn)拖輪，其護航作用通常包括協(xié)助大船清障與避讓、提高低速大船舵效、協(xié)助轉(zhuǎn)向及控速等。實踐表明，在全回轉(zhuǎn)拖輪的護航過程中，當大船速度大于6節(jié)使用拖輪倒車制動減速時，不但減速效果不明顯，而且極易發(fā)生拖輪斷纜和主機超負荷等情況，因此普通全回轉(zhuǎn)拖輪難以起到護航作用。因此，目前可采取的有效方法是采用大功率全回轉(zhuǎn)拖輪進行護航監(jiān)護，有效降低船舶航行過程中發(fā)生事故的概率，一旦大船因設(shè)備故障失去控制，護航拖輪可利用其發(fā)出的推力和水動力組合，產(chǎn)生操舵力和制動力，以作用于拖纜和被引船舶，從而使失控船舶重新獲得控制，確保被引船舶安全。同時，在使用護航拖輪協(xié)助引航時，操船者除了要具有豐富的駕引經(jīng)驗外，還需要熟練掌握拖輪的操縱性能和使用要求。此外，在港方條件允許的前提下，應(yīng)積極重視新型護航拖輪的引進和設(shè)計研發(fā)。

二、護航拖輪的工藝性能

目前從工藝上來講，主要有兩種拖輪適用于護航作業(yè)，一種是牽引拖輪（Tractor Tug Boat），典型的牽引型拖輪又分為Z型驅(qū)動（Z-Drive）拖輪和擺線型拖輪（Cycloidal Voith-Schneider）兩種，它們的拖纜絞車位于后甲板上，推進裝置位于拖纜絞車的前面，接近船首。另一種是尾機驅(qū)動拖輪（Stern Drive Tug Boat），它的拖纜絞車位于前甲板，推進裝置位于船尾。牽引拖輪和尾機驅(qū)動拖輪都采用了較為先進的造船工藝技術(shù)。從設(shè)計上來講，護航拖輪的“應(yīng)急舵”的操縱動力并非來自于拖輪的推進器，而是來自護航拖輪船體線型在水中所產(chǎn)生的水動力。所以，在其船體線型和導(dǎo)向滑板的設(shè)計上有了進一步提高。通常在10節(jié)航速下，護航拖輪的獨立轉(zhuǎn)向協(xié)助力可以達到本身系纜的兩倍拖力。當護航拖輪使用“應(yīng)急舵”時，拖輪自身能夠迅速從被引船舶的右舷轉(zhuǎn)移到左舷，并始終保證拖纜的右側(cè)張力。在護航拖輪的設(shè)計上，由于采用了最佳化的排水量，更低的高度和更低的船甲板，從而降低了在橫向拖纜力上的傾斜力矩。鰭狀應(yīng)急舵的精確位置、形狀以及Voith推進系統(tǒng)則保證了護航拖輪最佳的護航性能。以典型的Velox護航拖輪為例，其船舶工藝性能屬于擺線型拖輪，船首設(shè)計形態(tài)可以有效增大水下側(cè)面積。導(dǎo)流尾鰭可以顯著提高間接轉(zhuǎn)向操縱力，從更好的角度打擊水流并且不會產(chǎn)生失速停轉(zhuǎn)。為了滿足護航和拖曳兩種功能，拖纜柱有兩種特定不同的孔徑，在拖纜導(dǎo)纜孔上方中心處又有一個導(dǎo)纜孔，專門供護航鋼絲纜使用。在間接操作模式下，鋼絲纜孔可以允許鋼絲纜伸出船外受力一側(cè)很長距離，從而減小了拖輪的傾斜力矩也增大了纜繩的可承受能力。因此，在10節(jié)船速下Velox的間接轉(zhuǎn)向操縱力可以達到150噸。

三、護航拖輪的使用要求

相比被置于被引船舶船尾時才能發(fā)揮護航效果的普通港作拖輪，護航拖輪的主要作用是為操縱困難或處于緊急情況下的船舶提供幫助，因此在其使用中提出了較高的要求。

1.護航拖輪的最低航速要與被引船舶的最低操縱航速相同。理論上，護航拖輪的護航速度為被引船舶在限定水域內(nèi)的最高可允許航速，即在保證航行安全和沒有水域限制的前提下，護航速度應(yīng)為被引船舶的最高航速。但在實際應(yīng)用中，船舶的護航速度應(yīng)盡可能地采取低速，因為隨著被引船舶船速的增加，船舶動能也會增大，拖輪的護航效果就會降低。隨著船舶技術(shù)水平和航行速度的不斷提升，拖輪護航速度將達到13到14節(jié)，同時，在與被引船舶等速的前提下，護航拖輪還要發(fā)揮其對被引船舶的護航作用，因此，采用高性能的新型護航拖輪尤為重要。

2.船舶前進的時候，護航拖輪應(yīng)位于船尾，使其發(fā)揮最佳護航效果。因為當拖輪位于船尾的時候，它距離船舶旋轉(zhuǎn)點的距離最大，從而形成了一個較大的杠桿作用。此外，護航拖輪要在任何天氣條件下都能完成任務(wù)。由于有以上先決條件，就要求護航拖輪要能夠在任意可能的方向上發(fā)揮護航作用，并且，一旦出現(xiàn)事故或者危急情況，船舶的快速感知和反應(yīng)能力協(xié)同拖輪的快速反應(yīng)能力，對減小后續(xù)失誤和損失具有重大意義。如果船舶允許在非受限水域轉(zhuǎn)向掉頭的話，其自身轉(zhuǎn)向所產(chǎn)生的動能將很快克服拖輪對它的控制。所以拖輪應(yīng)將纜索系于船尾，以便在應(yīng)急情況下可以盡量的縮短反應(yīng)時間，能夠在最大護航速度時及時改變方向，并提供足夠大的牽引力?；谝陨弦?，目前對大型船舶的護航應(yīng)配備多艘大功率全回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)拖輪進行護航拖。

隨著船舶大型化趨勢的不斷發(fā)展，到港作業(yè)的各類大型船舶的數(shù)量和頻次將逐步增加，新型護航拖輪的使用需求也將會不斷增加，其優(yōu)越性也將得到廣泛印證。

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責任編輯：張明