淺析專業(yè)救助船舶采用單車航行對(duì)節(jié)能減排和船舶操縱性能的影響

宋遠(yuǎn)華

摘 要：在全球石油資源形勢(shì)日益嚴(yán)峻及環(huán)境保護(hù)意識(shí)日益加強(qiáng)的情況下，在救撈體系全面深化改革的大背景下，以及近年來預(yù)算經(jīng)費(fèi)略顯不足的形勢(shì)下，實(shí)施船舶內(nèi)部控制對(duì)節(jié)支增效減排工作意義重大。專業(yè)救助船舶正常運(yùn)營的主要開支體現(xiàn)在船舶燃料支出、船舶物料支出、船舶修理支出等，本文主要從船舶操縱者就采取單車航行措施節(jié)省船舶燃料工作和對(duì)船舶操縱性能的影響進(jìn)行簡單論述。

關(guān)鍵詞：單車航行;節(jié)能減排;船舶操縱;注意事項(xiàng)

中圖分類號(hào)：U674.2 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006—7973（2020）08-0100-03

在國家大力倡導(dǎo)節(jié)能減排的形勢(shì)下，對(duì)于專業(yè)救助船舶來說，如何利用現(xiàn)有條件進(jìn)一步找到更加合理的節(jié)能方式，挖掘船舶內(nèi)部潛在能力，在非應(yīng)急救援及重載拖航等高負(fù)荷高速航行的前提下，采用單車方式航行，在節(jié)省燃料方面無疑是一種較好的方法。但是雙車雙舵的專業(yè)救助船舶采用單車航行對(duì)船舶操縱帶來的影響也要引起重視。本文分析探討在船舶航行時(shí)，船舶操縱者如何采取有效合理措施來減小單車航行對(duì)船舶操縱性能的不利影響。

1專業(yè)救助船舶適合單車航行的情形

（1）船舶補(bǔ)給時(shí)的海上航行。

（2） 船舶調(diào)遣時(shí)的海上航行。船舶跨待命點(diǎn)換防調(diào)遣、返港修理等非緊急情況，海上航行途中均可單車航行。

（3）船舶救助、實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練等任務(wù)結(jié)束后的海上航行。任務(wù)結(jié)束后，船舶返待命點(diǎn)或返港途中均可單車航行。

2專業(yè)救助船舶采用單車航行時(shí)對(duì)節(jié)能減排的影響

案例一：以8000KW主力專業(yè)救助船型“北海救119”輪為例。2020年3月19日12：00-13：00，由天津塘沽至蓬萊19-3工地途中進(jìn)行實(shí)船航行試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)向270°，風(fēng)速9m/s，流向69°，流速0.5kts，浪高1m，航向90°，計(jì)程儀航速0.9kts。通過（見圖1、圖2）兩個(gè)圖表可以看出，隨著主機(jī)負(fù)荷的增加，雙車油耗要比單車油耗遞增趨勢(shì)的明顯許多，且兩者航速相比遞增的差距不是太明顯。例如，從圖表中還可以看出，航速同樣在12.5kts時(shí)，雙車主機(jī)負(fù)荷在40%，油耗0.89m3/h，單車主機(jī)負(fù)荷在70%，油耗0.77m3/h，航速相同的情況下，單車主機(jī)油耗比雙車油耗有比較明顯的降低。

案例二：2019年12月30日17：00“北海救131”輪接通知，專項(xiàng)實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練任務(wù)結(jié)束，按計(jì)劃返煙臺(tái)，在穿過擔(dān)桿分道通航水道后，采取最佳經(jīng)濟(jì)航速，有效利用風(fēng)流，合理設(shè)定航線，保持單車航行，除去途中遭遇寒潮大風(fēng)，錨地避風(fēng)3天，于2020年1月9日返回?zé)熍_(tái)，總航程1265海里。航行途中主機(jī)負(fù)荷78%，平均航速9.3節(jié)，共5.7天，油耗共76.82噸，平均日耗油13.39噸。如果采用雙車航行的話日耗油為26.84噸，需4.2天，油耗共112.73噸，共節(jié)約柴油35.91噸。

從上述兩個(gè)實(shí)船案例可以清楚地看出，專業(yè)救助船舶合理采用單車航行對(duì)節(jié)支降耗增效起到至關(guān)重要的作用。

專業(yè)救助船舶采用單車航行，由于停止了一臺(tái)主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，其累積運(yùn)行小時(shí)、備件消耗、維護(hù)保養(yǎng)工作及周期都隨之大幅度減少，可謂一舉多得的好辦法。

3 專業(yè)救助船舶采用單車航行對(duì)船舶操縱性能的影響

3.1 雙槳雙舵船的優(yōu)點(diǎn)

專業(yè)救助船舶都是可變螺距螺旋槳，多采用雙槳外旋式推進(jìn)方式，這樣的布置不但可以改進(jìn)螺旋槳效率，還可以提高船舶的操縱性能，與單槳船舶相比，雙槳雙舵船的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）大大提高了船舶操縱性能及航行的安全可靠性，特別是港內(nèi)低速航行的操縱性能。

（2）載重量相同時(shí)，雙槳雙舵船吃水較淺，因此，對(duì)有些航道、港口可自由出入，無需減載。

（3）載重量相同時(shí)，雙槳雙舵船航速更高。

3.2專業(yè)救助船舶采用單車航行的缺點(diǎn)

在正常航行時(shí)，由于兩個(gè)螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，螺旋槳橫向力相互抵消，則不產(chǎn)生螺旋槳效應(yīng)，但是專業(yè)救助船舶采用單車航行則會(huì)產(chǎn)生：

（1）航向穩(wěn)定性變差。

（2）在需要避讓時(shí)，舵效變差。

（3）緊急制動(dòng)時(shí)，需倒車減速，效果變差，倒車還會(huì)給隨槳的正車轉(zhuǎn)動(dòng)造成影響。

3.3專業(yè)救助船采用單車航行時(shí)的車、舵效應(yīng)

單車航行時(shí)單車轉(zhuǎn)船力矩會(huì)對(duì)操舵的影響，需要反向壓舵來抵消單車轉(zhuǎn)船力矩，保持艏向穩(wěn)定，注意觀察航跡向是否偏離。

（1）啟用右車（螺旋槳右旋），停用左車，雙舵正舵，進(jìn)車時(shí)，船尾偏向右，船首向左，為保持航向需壓右舵。航速越低，壓右舵越大;航速越高，壓右舵越小，可以用自動(dòng)舵航行。右滿舵旋回圈半徑要大于左滿舵，采取避讓時(shí)要引起特別注意。

（2）啟用左車（螺旋槳左旋），停用右車，雙舵正舵，進(jìn)車時(shí)，船尾偏向左，船首向右，為保持航向需壓左舵。航速越低，壓左舵越大;航速越高，壓左舵越小，可以用自動(dòng)舵航行。左滿舵旋回圈半徑要大于右滿舵，采取避讓時(shí)要引起特別注意。

4專業(yè)救助船舶采用單車航行時(shí)的注意事項(xiàng)

4.1 專業(yè)救助船舶采用單車隨槳模式的應(yīng)用

專業(yè)救助船舶采用單車航行傳統(tǒng)方法為單車隨槳模式（見圖3），由于操作方法簡單，時(shí)常被部分船舶采用，然而，由于這種操作模式并非船舶設(shè)計(jì)時(shí)人為設(shè)置的運(yùn)行模式，而是船舶推進(jìn)系統(tǒng)本來具有的能力，在動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)單車隨槳模式并沒有提出特別關(guān)注，尤其是在運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控方面沒有設(shè)置任何報(bào)警，就給后期的使用操作提出了很高的要求。為了降低單螺旋槳推進(jìn)時(shí)另一側(cè)處于停用狀態(tài)下螺旋槳葉面淌水引起的阻力增加，將其螺旋槳螺距調(diào)整至正車最大位置，因?yàn)椋?dāng)槳葉螺距設(shè)置在零位時(shí)，槳葉面與水流方向垂直，水流對(duì)槳葉面作用產(chǎn)生的阻力最大，對(duì)船舶航速產(chǎn)生嚴(yán)重影響，而將其調(diào)整至正車最大螺距位置，槳葉面與水流形成夾角最小，產(chǎn)生的阻力最小，但此時(shí)由于水流對(duì)槳葉面作用形成的分力產(chǎn)生回轉(zhuǎn)力矩，導(dǎo)致螺旋槳按正車方向隨著轉(zhuǎn)動(dòng)。如果將低負(fù)荷時(shí)的雙車雙槳與單車單槳運(yùn)行進(jìn)行比較，因單槳推進(jìn)效率較高，其節(jié)省燃油的優(yōu)勢(shì)會(huì)更明顯，但是從正常的雙車雙槳改為單車單槳運(yùn)行模式，除了對(duì)軸系造成影響外，還會(huì)對(duì)船舶操縱帶來一定影響。所以，為了保證船舶設(shè)備和航行安全，要有一套正確的操作方法、步驟及注意事項(xiàng)來規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

（1）專業(yè)救助船舶在航經(jīng)復(fù)雜海域、大風(fēng)浪天氣、狹水道、冰區(qū)、進(jìn)出港、靠離碼頭和救助作業(yè)等情況下不宜采取單車航行。

（2）單車航行時(shí)主機(jī)負(fù)荷不超過80%，轉(zhuǎn)向盡量采用小舵角轉(zhuǎn)向，需大舵角轉(zhuǎn)向時(shí)充分考慮對(duì)主機(jī)負(fù)荷的影響，尤其是反向大舵角轉(zhuǎn)向會(huì)引起主機(jī)負(fù)荷突然增大，必要時(shí)減車以降低負(fù)荷。

（3）船舶采用單車航行時(shí)，船舶駕駛?cè)藛T應(yīng)熟悉單車航行時(shí)船舶的操作性能，做好風(fēng)險(xiǎn)防控，并加強(qiáng)與機(jī)艙值班人員的聯(lián)系溝通;輪機(jī)長和輪機(jī)值班人員應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行情況檢查，及時(shí)處理設(shè)備故障，并加強(qiáng)與駕駛臺(tái)的聯(lián)系溝通。

（4）單車航行時(shí)，脫開停用主機(jī)的齒輪箱離合器及對(duì)外消防泵離合器，對(duì)具有PTI功能的齒輪箱，PTI及PTO離合器均應(yīng)處于脫開狀態(tài)。啟動(dòng)齒輪箱滑油備用泵和CPP油泵（根據(jù)本船設(shè)計(jì)要求），將停用的螺旋槳螺距角調(diào)至正車最大，以減小航行阻力，同時(shí)要保證油壓正常。

（5）單車航行時(shí)，停用的主推進(jìn)系統(tǒng)的艉軸及中間軸會(huì)在螺旋槳的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)做好中間軸承和各艉軸承溫度的監(jiān)測(cè)等相關(guān)工作。

（6）單車航行時(shí)，停用主機(jī)每間隔4小時(shí)，啟動(dòng)主機(jī)滑油預(yù)供泵運(yùn)轉(zhuǎn)10分鐘，防止主機(jī)運(yùn)動(dòng)部件在振動(dòng)環(huán)境下因缺油潤滑而造成磨損。

（7）單車航行時(shí)，做好停用主機(jī)的備車工作，遇有緊急情況，保證能夠及時(shí)啟動(dòng)投入運(yùn)行。啟動(dòng)停用主機(jī)前要降低航速，避免在合排時(shí)因隨槳轉(zhuǎn)速過快造成齒輪箱及其他機(jī)械構(gòu)件損壞。

（8）船舶在選擇投入運(yùn)轉(zhuǎn)的主機(jī)時(shí)，盡量做到兩臺(tái)主機(jī)輪換使用，保證運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間基本一致，以便使檢修工作同步進(jìn)行。

（9）使用單車推進(jìn)模式時(shí)，船舶駕駛?cè)藛T應(yīng)當(dāng)明白，將隨槳螺距調(diào)整至正車螺距的時(shí)候，船舶操縱僅適用于船舶正航運(yùn)行，因而在不危及船舶安全的前提下，應(yīng)當(dāng)避免主動(dòng)槳的倒航操縱，尤其是不應(yīng)長時(shí)間采用高速倒航操作。否則會(huì)引起齒輪箱中的正車推力軸承損壞。

（10）進(jìn)出港、靠離碼頭、救助作業(yè)前，船長及駕駛員確認(rèn)首尾側(cè)推、拖纜機(jī)等在停用主機(jī)分配情況（一般左主機(jī)軸發(fā)帶前艏側(cè)推和拖纜機(jī)，右主機(jī)軸發(fā)帶后艏側(cè)推和尾側(cè)推）。

4.2專業(yè)救助船采用一機(jī)雙槳模式的應(yīng)用

適時(shí)采用一機(jī)雙槳機(jī)電混合推進(jìn)模式，即一臺(tái)主機(jī)運(yùn)行，通過齒輪箱的二級(jí)轉(zhuǎn)速輸出，直接驅(qū)動(dòng)螺旋槳，同時(shí)通過齒輪箱PTO驅(qū)動(dòng)軸帶發(fā)電機(jī)工作，而另一臺(tái)主機(jī)停用，但齒輪箱上的軸發(fā)由PTO轉(zhuǎn)為PTI模式（簡單的說就是軸帶發(fā)電機(jī)與推進(jìn)軸軟接排，軸帶發(fā)電機(jī)當(dāng)電動(dòng)機(jī)使用），驅(qū)動(dòng)螺旋槳運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)一機(jī)雙槳機(jī)電混合推進(jìn)模式，此模式在后期建造的新型救助船上全面使用，收到良好效果（見圖4）。不僅如此，單機(jī)雙槳運(yùn)行時(shí)船舶的航向穩(wěn)定性優(yōu)于單機(jī)單槳模式，更重要的是，船舶的操縱性大大提高，不受倒車影響，不用擔(dān)心螺旋槳轉(zhuǎn)向錯(cuò)誤及低轉(zhuǎn)速限制。此模式優(yōu)勢(shì)明顯，但是以往船上人員實(shí)際操作比較少，有些操作需駕駛輪機(jī)人員特別注意。

（1）一臺(tái)主機(jī)停用，轉(zhuǎn)換啟用一機(jī)雙槳模式需要一段時(shí)間，船長應(yīng)確認(rèn)船舶所處海域安全。

（2）操縱螺距手柄要緩慢，避免因推動(dòng)過快，螺距突然增加，造成啟用主機(jī)的軸發(fā)負(fù)荷過大而跳電。

（3）采用一機(jī)雙槳模式，船舶操縱性能大幅提高，但是因?yàn)閱⒂靡慌_(tái)主機(jī)的軸發(fā)帶動(dòng)另一臺(tái)停用主機(jī)的軸發(fā)作為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳，所以啟用主機(jī)側(cè)的側(cè)推器、拖纜機(jī)使用將受到限制。

（4）準(zhǔn)備進(jìn)入PTI的這臺(tái)主機(jī)必須在“0”螺距，齒輪箱油壓必須正常，CLUTCH1和CLUTCH2都不合，軸發(fā)主開關(guān)斷開，否則PTI READY不會(huì)亮，無法進(jìn)入PTI MODE。

（5）雖然齒輪箱輸入側(cè)軸承處于停轉(zhuǎn)狀態(tài)，但是輸出側(cè)的輸出軸、推力軸承、支撐軸承及傳動(dòng)齒輪會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，因而輪機(jī)人員必須要對(duì)潤滑和冷卻正常供給，否則將直接導(dǎo)致相應(yīng)設(shè)備損壞。

（6）采用一機(jī)雙槳航行時(shí)，啟動(dòng)停用主機(jī)前，駕駛?cè)藛T先降低航速，輪機(jī)人員及時(shí)轉(zhuǎn)換PTI模式，脫開停用主機(jī)齒輪箱的軸帶發(fā)電機(jī)與推進(jìn)軸的軟接排，再啟動(dòng)停用主機(jī)。

（7）輪機(jī)人員操作PTI ?MODE退出，先把主機(jī)螺距降為0，以減少負(fù)荷對(duì)軸發(fā)的沖擊;啟動(dòng)已進(jìn)入過PTI這邊的主機(jī)，當(dāng)主機(jī)啟動(dòng)完成需手動(dòng)停止齒輪箱滑油備用泵，否則不會(huì)自動(dòng)停，該泵因進(jìn)入PTI時(shí)運(yùn)行信號(hào)被鎖定，下次啟動(dòng)主機(jī)就不會(huì)出現(xiàn)該現(xiàn)象。

5結(jié)語

為適應(yīng)當(dāng)前國際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)，響應(yīng)國家號(hào)召，樹立“過緊日子”思想，增強(qiáng)環(huán)保節(jié)約意識(shí)，落實(shí)上級(jí)開展節(jié)支減排降耗工作有關(guān)措施，提倡專業(yè)救助船舶駕駛輪機(jī)人員在做好風(fēng)險(xiǎn)防控措施的前提下，實(shí)施單車航行，這對(duì)節(jié)能減排降耗工作有非常重要的意義。

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