船舶減搖鰭自動(dòng)收鰭及保護(hù)改進(jìn)研究

邱建家

摘 要：救助船舶靠泊碼頭或其他船只時(shí)，減搖鰭裝置自動(dòng)收鰭保護(hù)。通過(guò)對(duì)減搖鰭原理及電路圖的分析，并從船舶實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)減搖鰭收鰭保護(hù)報(bào)警完成了改進(jìn)。本文綜述減搖鰭裝置收鰭保護(hù)改進(jìn)過(guò)程。

關(guān)鍵詞：減搖鰭；收鰭保護(hù)；延伸報(bào)警；改進(jìn)技術(shù)

0 引 言

船舶釋放減搖鰭后，駕駛?cè)藛T將減搖鰭控制面板上操作航速選擇開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換至手動(dòng)。由于白天陽(yáng)光過(guò)于強(qiáng)烈，面板指示燈不明顯，且值班人員交接班時(shí)未交代清楚減搖鰭的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)船舶靠泊碼頭時(shí)，才發(fā)現(xiàn)減搖鰭未收回，由于減搖鰭在水下，無(wú)法直接觀(guān)察是否受損，需上船塢才能檢查，給船舶帶來(lái)無(wú)法估量的損失。雖然事后經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢查并未發(fā)現(xiàn)損壞（鰭剛好插入碼頭水泥墩之間的空檔而未發(fā)生碰撞），但是這個(gè)險(xiǎn)情也足夠引起我們的重視。在船舶靠泊碼頭或其他船只時(shí)，若減搖鰭處于放出狀態(tài)時(shí)，能讓系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警，提醒駕駛員減搖鰭需要收入，即可有效地防止此類(lèi)險(xiǎn)情的發(fā)生，對(duì)保證船舶安全意義重大。

1 救助船舶減搖鰭裝置簡(jiǎn)介

東海救助局8 000kW救助船舶采用的是中船重工七○四所研發(fā)的JQ-6型減搖鰭裝置。單鰭有效面積6.99 m2，鰭展長(zhǎng)3.74 m。整套控制系統(tǒng)由角速度傳感器、伺服放大器、伺服閥、變量泵、變量泵斜盤(pán)位移傳感器、轉(zhuǎn)鰭油缸及鰭角位移傳感器等組成。船在波浪等擾動(dòng)力矩作用下產(chǎn)生搖擺，角速度陀螺檢測(cè)船的搖擺角速度，經(jīng)濾波處理、PID處理、限幅處理和航速調(diào)節(jié)處理后求得鰭角指令信號(hào)。轉(zhuǎn)鰭伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)鰭跟隨轉(zhuǎn)鰭指令信號(hào)轉(zhuǎn)動(dòng)。隨動(dòng)系統(tǒng)使鰭角盡可能準(zhǔn)確地跟蹤轉(zhuǎn)鰭指令信號(hào)。在水流作用下，鰭上產(chǎn)生升力，從而讓船得到一個(gè)與波浪擾動(dòng)力矩相抗衡的穩(wěn)定力矩，達(dá)到減搖的目的，見(jiàn)圖1。

2 帶著問(wèn)題進(jìn)行思考

通過(guò)查看圖紙資料，我們知道，本減搖鰭裝置有2個(gè)自動(dòng)收鰭保護(hù)功能：1.航速航選擇開(kāi)關(guān)放置“自動(dòng)”位時(shí)，若航速速低于6 kn，減搖鰭能自動(dòng)歸零，收鰭并鎖緊。而置于“手動(dòng)位置”時(shí)，裝置將屏蔽低航速收鰭停機(jī)功能 。2.與船舶側(cè)推裝置有互鎖功能，即當(dāng)側(cè)推裝置開(kāi)啟時(shí)，無(wú)法開(kāi)啟減搖鰭裝置。在減搖鰭運(yùn)行時(shí)開(kāi)啟側(cè)推裝置，減搖鰭能自動(dòng)歸零，收鰭并鎖緊。這樣看起來(lái)確實(shí)能夠有效地防止船舶靠泊碼頭或其他船只時(shí)鰭未收回的問(wèn)題，那么為什么還會(huì)發(fā)生引言中提到的險(xiǎn)情呢？經(jīng)過(guò)與駕駛員的溝通了解到，救助船舶訓(xùn)練或執(zhí)行任務(wù)時(shí)，船舶往往是機(jī)動(dòng)航行的，航速變化較大。在使用減搖鰭時(shí)為了防止航速過(guò)低減搖鰭自動(dòng)收回，通常是把航速航選擇開(kāi)關(guān)放置“手動(dòng)”位。在水況特別好或者訓(xùn)練要求時(shí)，靠泊時(shí)也偶爾不會(huì)使用側(cè)推。當(dāng)天就是這兩種情況非常巧合地碰到了一起，上述險(xiǎn)情發(fā)生。那么是否能在原有保護(hù)功能的基礎(chǔ)上做一些改進(jìn)，能夠更好地避免此類(lèi)險(xiǎn)情的發(fā)生呢？本文就這個(gè)方向進(jìn)行了一些探討并做了相關(guān)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)際使用中也達(dá)到了預(yù)期效果。

3 根據(jù)問(wèn)題研究解決方案

在救助船舶靠泊碼頭或其他船只時(shí)，需開(kāi)啟甲板機(jī)械設(shè)備、艏艉側(cè)推等，側(cè)推及甲板機(jī)械全部未開(kāi)啟的情況幾乎沒(méi)有，那么在原有側(cè)推及航速保護(hù)基礎(chǔ)上再加上與甲板機(jī)械互鎖并發(fā)出警示，應(yīng)該能夠保證減搖鰭的及時(shí)回收，避免險(xiǎn)情發(fā)生。而開(kāi)啟甲板機(jī)械需要開(kāi)啟甲板機(jī)械冷卻水泵來(lái)冷卻，以“通過(guò)開(kāi)啟甲板機(jī)械水泵來(lái)警示減搖鰭運(yùn)行狀態(tài)”的思路，根據(jù)某輪的前車(chē)之鑒，再結(jié)合我輪的設(shè)備和工作情況，經(jīng)過(guò)對(duì)相關(guān)圖紙研究，結(jié)合設(shè)備實(shí)際情況，研究幾套解決方案，通過(guò)方案的設(shè)想變實(shí)現(xiàn)，從而避免有可能造成的安全隱患，從而保證船舶的安全。根據(jù)設(shè)備工作情況和圖紙，畫(huà)出改裝電路草圖，仔細(xì)探討研究，提出三種方案：

（1）利用甲板機(jī)械冷卻水泵開(kāi)關(guān)與減搖鰭收放開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖控制，根據(jù)本輪機(jī)艙淡水冷卻管系圖和電氣設(shè)備圖，將水泵開(kāi)關(guān)與鰭收放開(kāi)關(guān)用導(dǎo)線(xiàn)接成互相聯(lián)鎖電路，只有當(dāng)減搖鰭收回時(shí)才能啟動(dòng)甲板機(jī)械冷卻水泵，這樣就能清楚知道鰭有無(wú)收回。

（2）當(dāng)開(kāi)啟艏部液壓泵站錨機(jī)前先打開(kāi)甲板機(jī)械水泵來(lái)冷卻的操作，以“一開(kāi)啟錨機(jī)電源時(shí)，報(bào)警警示，錨機(jī)無(wú)法動(dòng)作”為突破口，研究相關(guān)圖紙，畫(huà)出構(gòu)思電路圖，在駕駛室前集控臺(tái)上布線(xiàn)，來(lái)達(dá)到報(bào)警效果。

（3）加裝PLC控制，通過(guò)編輯相應(yīng)程序來(lái)控制設(shè)備，當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)，PLC接收信號(hào)并發(fā)出指令給減搖鰭控制箱，鰭就收回。

4 方案的選擇與具體實(shí)施

在實(shí)際考察中，第一種方案因?yàn)閮蓚€(gè)設(shè)備控制箱距離較遠(yuǎn)，線(xiàn)路布置涉及穿墻等工藝，既影響布局又破壞水密，經(jīng)過(guò)討論，被一致否定了。第二種方案通過(guò)研究與實(shí)際測(cè)試，能達(dá)到我們所預(yù)定的要求。在減搖鰭未收回的情況下，當(dāng)駕駛臺(tái)開(kāi)啟錨機(jī)時(shí)，按下冷卻水泵開(kāi)關(guān)，出現(xiàn)報(bào)警警示，錨機(jī)無(wú)法動(dòng)作，從而提醒駕駛臺(tái)值班人員收回減搖鰭。第三種方案停留于理論設(shè)想，要實(shí)現(xiàn)受制于多種因素決定，工程量巨大，人力和資金投入不小，因此就現(xiàn)階段條件而言暫且擱置。

根據(jù)本次改裝預(yù)期目標(biāo)，結(jié)合本船實(shí)際情況，在參考相應(yīng)資料圖紙后與實(shí)際設(shè)備內(nèi)部接線(xiàn)排查，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和論證后，設(shè)計(jì)出減搖鰭示警延伸圖紙。見(jiàn)圖2—圖5。

圖6為最終的減搖鰭示警延伸電氣原理圖。在前左駕控臺(tái)內(nèi)部（見(jiàn)圖2—圖3）安置兩個(gè)24V（KP/KS）、一個(gè)220 V（K220）的中間繼電器、空氣開(kāi)關(guān)（QF）及導(dǎo)線(xiàn)若干，通過(guò)在原1055中間串聯(lián)繼電器（KP/KS）兩組常閉觸點(diǎn)控制錨機(jī)冷卻水泵的起動(dòng)，當(dāng)減搖鰭運(yùn)行中X7/X11得電，KP（左鰭）KS（右鰭）動(dòng)作、水泵無(wú)法起動(dòng)。同時(shí)，KP（左鰭）KS（右鰭）的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，報(bào)警繼電器（K220）得電動(dòng)作，錨機(jī)控制面板上蜂鳴器和指示燈工作（見(jiàn)圖4），在這里將這個(gè)報(bào)警指示燈和蜂鳴器，貼上標(biāo)簽標(biāo)識(shí)為“減搖鰭未收入”，提醒駕駛臺(tái)操作人員減搖鰭運(yùn)行中，關(guān)閉減搖鰭后，錨機(jī)冷卻水泵方可起動(dòng)，錨機(jī)液壓泵站才能運(yùn)行。越控開(kāi)關(guān)（QF）的加入是為了在這套加裝裝置失效情況下，減搖鰭經(jīng)機(jī)艙確認(rèn)已完全收入減搖鰭箱體，方可使用（切記）。船在停泊或?？看a頭，鰭長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí)，為維護(hù)設(shè)備，保持設(shè)備的良好狀態(tài)，可起動(dòng)減搖鰭，將裝置切換到“生搖”狀態(tài)，使系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間。這時(shí)，船因沒(méi)有航速，不產(chǎn)生橫搖運(yùn)動(dòng)。越控開(kāi)關(guān)可保證錨機(jī)冷卻水泵正常運(yùn)行，又可以保證減搖鰭正常試驗(yàn)效果。

5 改進(jìn)后實(shí)際使用情況

在結(jié)合本輪在訓(xùn)練中，開(kāi)啟減搖鰭裝置，將駕駛臺(tái)操控面板上航速選擇開(kāi)關(guān)放在“手動(dòng)”位置，經(jīng)過(guò)駕駛員多次試驗(yàn)后，設(shè)備穩(wěn)定可靠，操作簡(jiǎn)潔明了，未對(duì)原有設(shè)備帶來(lái)影響。經(jīng)過(guò)駕駛臺(tái)操作人員模擬靠碼頭前準(zhǔn)備程序，實(shí)際操作錨機(jī)啟動(dòng)面板，在按下冷卻水泵（ON）開(kāi)關(guān)，面板蜂鳴器響，“減搖鰭運(yùn)行報(bào)警”指示燈亮，松開(kāi)開(kāi)關(guān)后，蜂鳴器和指示燈停止工作。在通知集控室關(guān)閉減搖鰭裝置后，錨機(jī)冷卻水泵順利啟動(dòng)，錨機(jī)液壓泵站工作正常。此次試驗(yàn)達(dá)到本次改進(jìn)的預(yù)期效果，操作人員操作簡(jiǎn)單易懂，大大提高了設(shè)備的安全性。在這里錨機(jī)冷卻水泵是指甲板機(jī)械冷卻水泵。也就是說(shuō)，當(dāng)靠泊碼頭或其他船只，使用絞車(chē)或者側(cè)推時(shí)，“減搖鰭未收入”延伸報(bào)警就會(huì)產(chǎn)生。

當(dāng)我們按下冷卻水泵啟動(dòng)按鈕時(shí)，各電氣元件動(dòng)作，冷卻水泵沒(méi)辦法動(dòng)作，報(bào)警燈亮，也就是燈與聲達(dá)到“點(diǎn)動(dòng)”效果。再次按下冷卻水泵啟動(dòng)按鈕，報(bào)警又會(huì)響，燈也會(huì)亮，蜂鳴器響聲長(zhǎng)短取決于手按按動(dòng)按鈕的時(shí)間，雖無(wú)法常響常亮，但是水泵無(wú)法起動(dòng)，“減搖鰭未收入”報(bào)警燈亮和蜂鳴器響，足夠引起駕駛員的警覺(jué)，從而采取有效措施，消除安全隱患。

6 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)減搖鰭自動(dòng)收鰭延伸報(bào)警的改進(jìn)，一方面保證了船舶設(shè)備的安全性，另一方面也為后續(xù)設(shè)備改進(jìn)提供了方向，達(dá)到了我們預(yù)期效果。在船舶操作中，盡量避免人為因素造成的失誤，要提高駕駛員和輪機(jī)員的警惕性。由于工作條件有限，希望今后有更加完善的方案。