海洋錨泊定位系統(tǒng)操作控制及布放實踐

霍文軍

（中國人民解放軍海軍研究院，北京 100161）

0 引言

對于各種大型工程船舶以及海洋輔助救助船舶而言，錨泊定位系泊系統(tǒng)是船舶定位的常用技術。錨泊定位涉及多個操控和管理環(huán)節(jié)，包括定位布錨方式、收放拉緊技巧、工作過程監(jiān)測和快速響應等，對其進行深入研究和系統(tǒng)總結，以規(guī)范操作、并盡快實現(xiàn)工程化應用，是海洋工程領域的一個課題。文章介紹了系泊定位系統(tǒng)相關裝置的規(guī)范操作和作業(yè)控制流程，以實現(xiàn)安全、高效的錨泊定位系統(tǒng)布放作業(yè)。

1 系統(tǒng)組成及工作原理

定位錨泊系統(tǒng)主要由絞車本體、液壓泵站及電控系統(tǒng)組成。絞車本體主要由卷筒、帶式制動器、離合器、開式齒輪、齒輪箱和變頻電機組成。液壓泵站主要提供帶式制動器、離合器的操作動力，并為應急釋放提供動力源。絞車的電控系統(tǒng)包括本地控制系統(tǒng)和遠程控制系統(tǒng)兩部分。本地控制系統(tǒng)包括本地控制臺、變頻控制柜、制動電阻箱等。在本地控制臺可以實現(xiàn)絞車的完整功能操作。遠程控制系統(tǒng)由集中控制臺和閉路電視監(jiān)視裝置組成。閉路電視監(jiān)視裝置分為顯示器和攝像頭，顯示器集成在控制臺上，攝像頭布置在絞車周圍以獲得絞車工作時的視頻圖像。集中控制臺為低權限控制臺[1-2]。在集中控制臺上可以實現(xiàn)全船 4臺絞車的操作。電控系統(tǒng)控制示意圖如圖1所示。

圖1 整船電控系統(tǒng)控制示意圖

電控系統(tǒng)和機械結構主要具備以下幾個功能及特性：1）絞車拉力速度和纜繩放出長度檢測；2）剎車驅動電機關聯(lián)控制，實現(xiàn)動作功能同步；3）使用F-Safe型制動器的帶式剎車和盤式剎車；4）絞車動作狀態(tài)以及制動器、離合器動作狀態(tài)實時檢測；5）具有緊急停止按鈕，實現(xiàn)緊急情況下的快速停車；6）失電保護功能，在失電情況下能自動切斷電源，元器件復位；7）報警指示和功能狀態(tài)指示，為操作人員提供安全警示和操作提示。

2 操作控制方式與主要功能

系統(tǒng)操作主要涉及2個不同功能的站位：1）在絞車旁進行單機現(xiàn)場操作控制，通過機旁控制臺完成操控功能；2）全船多機集中控制，通過集中控制臺完成操控功能。在使用單機操作方式時，與其他錨點的操作控制沒有數(shù)據(jù)關聯(lián)。在使用集中控制方式時，操作人員在每個錨絞車的現(xiàn)場操作機位都可以觀察監(jiān)測到其他錨點錨絞車的繩索張力變化情況[3-4]。

觸摸屏監(jiān)視界面如圖 2所示，內容包括絞車工作狀態(tài)、變頻電機工作狀態(tài)、剎車狀態(tài)和離合器狀態(tài)等。在集中控制臺上操控絞車時，1名操作人員可以同時操作4臺絞車，操作界面實時提供了4臺錨絞車的狀態(tài)信息。操作人員數(shù)量得以減少，布錨效率得到了提高。

圖2 現(xiàn)場操作臺監(jiān)控畫面

集中控制臺與每個絞車之間采用網(wǎng)絡連接，可實時交換數(shù)據(jù)，也可實現(xiàn)多絞車的聯(lián)動控制。集中控制臺的監(jiān)視畫面如圖3所示。

圖3 集中控制臺觸摸屏監(jiān)視畫面

定位錨絞車的主要包括下述功能。

1）動力收放錨。操縱控制手柄，使電機慢慢轉動，同時松開電機電磁剎車，觀察絞車所有狀態(tài)在面板上是否顯示正常。操作調速手柄時，觀察所有剎車是否處于完全脫開的位置。手柄角度調至最大時，收纜速度最大。收纜過程中，顯示屏上會顯示拋出纜繩的長度、速度和張力。纜繩達到預定長度后，可以通過減小調速手柄操作角度來降低收纜速度，調速手柄扳回到中間位置，電機電磁剎車實時制動響應。絞車運行過程中，操作人員要注意監(jiān)測齒輪箱、液壓系統(tǒng)等的運行情況，例如是否出現(xiàn)溫升、噪音、漏油等現(xiàn)象。若有異常，應停車檢查處理。收放纜結束后，要及時將帶式剎車剎緊。若需要多次分多段收纜時，按上述步驟多次操作。收放纜過程中操作人員禁止離開操作崗位。

2）自由放纜。脫開離合器將帶式剎車松開，拋出纜繩。放纜過程中，顯示屏上應顯示拋出纜繩的長度、速度和張力。當拋出纜繩長度達到拋出要求時，停止放纜并及時將帶式剎車剎緊。

3）緊急停止。在絞車機旁操作臺上，按下“緊急停止”按鈕，帶式剎車剎緊，液壓泵站停止運行。

3 實船布放操作實踐

3.1 布錨流程確認

根據(jù)海域的實際海況，結合錨泊定位的功能需求，確定定位錨系統(tǒng)布錨程序、核定操作流程。根據(jù)作業(yè)任務要求，確定船舶定位原點、錨頭拋放坐標點、纜繩最大放出長度，確認繩索滿足作業(yè)要求。核定作業(yè)操作流程，協(xié)調船舶前后移船速度，確定錨絞車的拋錨操作規(guī)范，確定錨絞車的操作與船舶移動的協(xié)調方法，這項工作一般由船長組織。設備操作員觀察記錄設備工作狀態(tài)，根據(jù)操作指令進行錨機的收放操作，并及時報告設備工況以及錨機的收放長度、纜索拉力等信息。

3.2 布錨海況時機選擇

在首次布錨時，應該對定位錨絞車系統(tǒng)進行拋錨、收錨的操作調試，確認設備處于正常狀態(tài)。鋼纜錨絞車應事先對鋼索進行放氣操作，使鋼索的扭轉力得以釋放。

3.3 布錨前準備

準備好對講機，根據(jù)要求穿戴好救生衣，確定定位錨絞車系統(tǒng)設備主操作人員和輔助操作人員，清除工作區(qū)域內的障礙物，做好安全防護。全部準備工作應獲得指揮人員的認可。

3.4 布錨、起錨過程

錨絞車編號如下：左前錨機是 2#錨機，右前錨機1#錨機，左后錨機是4#錨機，右后錨機是3#號錨機。在陌生海域布錨時，應該模擬布錨航跡。

1）布錨程序。使用船上的定位系統(tǒng)確定定位點及4個錨點。船舶以任意航向到達 3#錨位并布下右艉錨3#。按圖 4a）所示航線，利用主機及艏側推裝置的輔助，正車駛向4#錨位。在航行過程中，右艉錨3#錨索放松，使其自由放出。如圖4b）所示，船舶到達4#錨位后布下左艉錨4#，同時船艏轉向圖示航線，利用主機正車駛向2#錨位，在此過程中，左艉錨4#錨索放松，使其自由放出。右艉錨 3#錨索則隨船舶位置的變化而收緊或放松。如圖4c）所示，船舶到達2#錨位后布下左艏錨 2#，同時按圖示航線，利用錨絞車及艏側推裝置駛向1#號錨位附近，布下右艏錨1#，見圖4d）。調整鋼纜，把船位調到指定定位點，船舶在定位點處定位，見圖4e）。所有定位錨錨索按所需張力收緊，待錨入土穩(wěn)定后，再將錨索調至合適的預張力，至此布錨作業(yè)完畢。

圖4 布錨程序示意圖

2）起錨程序。首先起右艏錨 1#，同時左艉錨 4#錨索放松，使其隨船舶移動自由放出；右艉錨 3#錨索視實際情況回收或放松；左艏錨 2#錨索視實際情況而放松；完成1#錨收存后，起左艏錨2#，同時右艉錨3#錨索放松，使其隨船舶移動自由放出；左艉錨4#錨索視纜繩受力情況適時回收，一般保持在額定拉力的15%的范圍內即可。完成2#錨收存后，起左艉錨4#，右艉錨3#錨索視纜繩受力情況適時回收，一般保持在額定拉力的15%的范圍內即可。最后起右艉錨3#，全部收錨過程完成。

3.5 后續(xù)維護

定錨鋼纜從導向器到定位錨絞車的路徑內鋪設三防布。三防布的寬度為2 m，待起錨時，用淡化水沖洗鋼纜表面的泥沙。在沖洗干凈的鋼絲繩上涂上事先準備好的鋼絲繩油，盡量涂抹均勻。

4 結束語

通過工程實踐，不斷總結錨泊定位系泊系統(tǒng)的布錨方式以及相關的操控和管理經(jīng)驗，逐步形成系統(tǒng)、規(guī)范、安全、高效的操作規(guī)程，對海洋工程作業(yè)具有較為廣泛的推廣意義。未來，這項工作還將結合計算機人工智能的應用，以追求更高效的操控。