引航中失控船舶的應(yīng)急拖帶分析

◎ 佘浩 廈門港引航站

1.引言

拖船所提供的力可對(duì)失去控制的船舶的速度與船首向進(jìn)行有效控制，因此，有必要加強(qiáng)對(duì)引航中失控船舶應(yīng)急拖帶的研究，探尋更多的拖船應(yīng)急拖帶搶險(xiǎn)方式，以便能夠有效幫助失控船舶迅速恢復(fù)正常，維護(hù)好船舶上全體人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。

2.引航中失控船舶的受力

為有效了解引航中失去控制的船舶自身受力情況，本文通過參考相關(guān)研究資料，并運(yùn)用專業(yè)的工具軟件，為船舶建立如圖1所示的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系。依照船舶操縱運(yùn)動(dòng)方程，當(dāng)處于拖船拖帶作業(yè)時(shí)，可建立引航中失控船舶此時(shí)的運(yùn)動(dòng)模型，即有：

在上述公式當(dāng)中，Ox軸與Oy軸方向上，拖船拖帶過程中失控船舶產(chǎn)生的分力，各自用Fx與Fy進(jìn)行表示，除拖船拖力外，兩個(gè)軸方向上外力所產(chǎn)生的分力則分別表示為Fx0與Fy0。兩個(gè)軸上失控船舶的加速度各為ax、ay。拖船拖力及其以外的外力，對(duì)Oz軸的力矩分別為NF與N，而繞該軸轉(zhuǎn)動(dòng)下船舶所產(chǎn)生的角加速度則為γ，船舶質(zhì)量及其對(duì)軸的慣性力矩則分別表示為m與IZ。失控船舶受到除拖船拖力以外所產(chǎn)生的各種外力，且受力一定的情況下，繞Oz軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)船舶所受的力以及其沿著Ox軸與Oy軸方向做水平運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的力，均取決于拖船拖力作用。力自身的大小與方向、Oy軸上分布的作用點(diǎn)則直接影響著拖船拖力對(duì)引航中失控船舶所產(chǎn)生的力的作用效果。

3.引航中失控船舶的應(yīng)急拖帶及應(yīng)用分析

3.1 大中型船舶

3.1.1 基于空載狀態(tài)

針對(duì)引航中失去控制的船舶，當(dāng)船舶體型較大且處于空載狀態(tài)時(shí)，拖船頂推不建議選擇船尾干舷，而是需要選擇在船尾的中央，否則在拖船拖帶過程中，失控船舶產(chǎn)生大角度偏蕩。具體來說，工作人員首先在設(shè)置于船首中央位置處的巴拿馬導(dǎo)纜孔處，規(guī)范安設(shè)拖船帶纜，用以帶一艘拖船負(fù)責(zé)進(jìn)行拖帶搶險(xiǎn)，令失控船舶重新獲得前進(jìn)動(dòng)力，而該搜拖船也是主拖船。其次，需要將另一拖船帶纜設(shè)置在船尾下風(fēng)流舷側(cè)，再帶一艘拖船，為保障失控船舶行進(jìn)方向與轉(zhuǎn)向以及制動(dòng)提供輔助，在該拖船的拖帶作用下，失控船舶橫移速度可以得到有效控制。最后，工作人員應(yīng)當(dāng)將拖船帶纜設(shè)置在船首下風(fēng)流舷側(cè)，此時(shí)所帶拖船將主要負(fù)責(zé)在引航中。對(duì)前進(jìn)以及橫向移動(dòng)時(shí)的失控船舶的速度進(jìn)行相應(yīng)控制。其與船尾拖船協(xié)同合作，可以進(jìn)一步有效操縱失控船舶正確完成保向或是轉(zhuǎn)向。

圖1 船舶的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系示意圖

值得注意的是，在拖船對(duì)失控船舶進(jìn)行吊拖作業(yè)且在轉(zhuǎn)向時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)連續(xù)轉(zhuǎn)向角度進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免出現(xiàn)角度過大而加劇船舶失控。帶拖纜時(shí)，則需要對(duì)其自帶注意拖纜所帶纜樁工作負(fù)荷予以充分考量。為拖船即將與失控船舶相靠近時(shí)，可以在最短時(shí)間內(nèi)規(guī)范完成帶拖纜，失控船舶在等待拖船抵達(dá)期間內(nèi)，需要依照拖船實(shí)際帶纜位置提前備好多根纜繩。必要時(shí)，失控船舶也可以選擇采用拋單、雙錨的方式對(duì)船位進(jìn)行有效穩(wěn)定，以便拖船能夠順利靠近失控船舶，并為后續(xù)拖船救援創(chuàng)造良好條件。

3.1.2 基于滿載狀態(tài)

針對(duì)引航中失去控制的船舶，當(dāng)船舶體型較大且處于滿空載狀態(tài)時(shí)，同樣需要采用至少三條拖船相互配合，共同完成引航作業(yè)。與空載狀態(tài)下的大中型船舶不同的是，當(dāng)其處于滿載狀態(tài)且需要進(jìn)行拖船拖帶時(shí)，拖船頂推位置應(yīng)當(dāng)與船尾干舷保持一致。而在設(shè)置拖船帶纜時(shí)，工作人員首先需要船尾中間處設(shè)拖船帶纜，用以帶一艘拖船，對(duì)準(zhǔn)失控船舶的船尾干舷位置處進(jìn)行頂推，使得原本失去控制的船舶能夠重新獲得動(dòng)力。其次，工作人員需要將拖船帶纜設(shè)置在船尾下風(fēng)流舷側(cè)，此時(shí)在拖船拖帶作用下，失控船舶可以有效實(shí)現(xiàn)保向和轉(zhuǎn)向，其橫移速度同樣也能夠得到相應(yīng)控制。最后，工作人員應(yīng)當(dāng)將拖船帶纜設(shè)置在船首下風(fēng)流舷側(cè)，該處所帶拖船不僅負(fù)責(zé)對(duì)橫移運(yùn)動(dòng)時(shí)的失控船舶運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行有效控制，同時(shí)其與剩余拖船尤其是船尾拖船相互配合，也能夠順利操縱失控船舶精準(zhǔn)完成保向與轉(zhuǎn)向。工作人員在實(shí)際操縱拖帶的過程中，需高度重視對(duì)拖帶失控船舶的速度的控制，特別是將拖船設(shè)置在船首位置處進(jìn)行倒拖時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)負(fù)責(zé)倒拖的拖船操縱性能予以充分考慮。對(duì)于失去控制且處于滿載狀態(tài)的大中型船舶，工作人員在船首處設(shè)置拖船時(shí)應(yīng)動(dòng)作迅速，以便能夠提早對(duì)失控船舶進(jìn)行有效控制。

等待拖船靠近時(shí)的失控船舶，立即將自身動(dòng)態(tài)及時(shí)發(fā)布給VTS以及其它過往船舶，且需要失控船舶對(duì)其號(hào)燈與號(hào)型進(jìn)行精準(zhǔn)顯示。在船舶體型較大且處于滿載狀態(tài)下，需要采用多艘拖船相互配和，協(xié)同完成對(duì)失控船舶的應(yīng)急拖帶。在此過程中，工作人員需要密切觀察拖船頂拖位置，避免其之間互相干擾，從而增加拖船出現(xiàn)危險(xiǎn)的可能性，使得拖船在有效操縱失控船舶中的效用得以發(fā)揮至最大。

3.2 小微型船舶

3.2.1 基于空載狀態(tài)

針對(duì)引航中失去控制的船舶，當(dāng)船舶體型較小且處于滿空載狀態(tài)時(shí)，從理論上來說可以采用一艘拖船完成拖帶，但為了能夠確保拖船順利操縱失控船舶，本文仍然建議采用多搜拖船相互協(xié)助進(jìn)行拖帶的作業(yè)方式。對(duì)于空載狀態(tài)下的小微型船舶，在拖船拖帶過程中，工作人員可直接選擇船舶的船尾干舷位置進(jìn)行拖船頂推。在設(shè)置拖船帶纜時(shí)，工作人員首先將拖船帶纜安設(shè)在船尾中間，用以帶一艘拖船，該拖船作為主拖船負(fù)責(zé)對(duì)準(zhǔn)失控船舶船尾干舷位置進(jìn)行頂推，使得失控船舶可以重獲動(dòng)力從而順利前進(jìn)。其次，工作人員還需將拖船帶纜設(shè)置在船首下風(fēng)流舷側(cè)，該處所帶拖船需要為失控船舶實(shí)現(xiàn)保向和轉(zhuǎn)向提供必要輔助作用，并達(dá)到對(duì)失控船舶在橫移時(shí)的速度進(jìn)行有效控制的目的。這主要是由于拖船在逐漸與失控船舶相靠近并最終靠泊后，呈90°對(duì)失控船舶船首處進(jìn)行拖曳，由此產(chǎn)生的力可以對(duì)失控船舶船首在進(jìn)行快速橫向移動(dòng)時(shí)，起到一定減速作用。對(duì)引航中的小微型船舶，在對(duì)其進(jìn)行應(yīng)急拖帶的過程中，需要對(duì)失控船舶自身船體強(qiáng)度予以高度重視，當(dāng)拖船拖帶用力超過船體自身強(qiáng)度時(shí)，將極易導(dǎo)致失控船舶船體被破壞，并對(duì)船上人員的生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大威脅。

3.2.2 基于滿載狀態(tài)

針對(duì)引航中失去控制的船舶，當(dāng)船舶體型較小且處于滿載狀態(tài)時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用至少兩條拖船完成拖帶作業(yè)。此時(shí)處于滿載狀態(tài)下的小微型船舶，其在失控情況下，拖船不應(yīng)選擇船舶的船尾干舷進(jìn)行頂推，否則容易導(dǎo)致船舶出現(xiàn)偏蕩，且偏蕩角度相對(duì)較大。在設(shè)置拖船帶纜的過程中，與處于滿載狀態(tài)下的大中型船舶相似，工作人員同樣首先需要在船尾中間處設(shè)拖船帶纜，用以帶一艘拖船，要求該拖船對(duì)準(zhǔn)失控船舶的船尾干舷位置處進(jìn)行頂推，使得原本失去控制的船舶能夠重新獲得動(dòng)力。其次，工作人員需要將拖船帶纜設(shè)置在船尾下風(fēng)流舷側(cè)，此時(shí)在拖船拖帶作用下，失控船舶可以順利操縱船體保向和轉(zhuǎn)向，其橫移速度同樣也能夠得到相應(yīng)控制。這主要是由于當(dāng)拖船拖力值與具體方向一定，力矩值直接取決于拖船拖力作用點(diǎn)，通常處于行進(jìn)狀態(tài)的船舶，其轉(zhuǎn)心位于船首至船中范圍內(nèi)，拖船在船首兩舷側(cè)時(shí)，其對(duì)轉(zhuǎn)心的力臂明顯短于拖船在船尾兩舷側(cè)時(shí)，由此增大了力矩，可有效達(dá)到拖船操縱失控船舶實(shí)現(xiàn)保向與轉(zhuǎn)向的效果。同樣，如果失控船舶向后退，工作人員應(yīng)當(dāng)將主拖船設(shè)置在船首位置處，由此獲得更加理想的失控船舶保向與轉(zhuǎn)向效果。但在實(shí)際進(jìn)行拖船頂推時(shí)，相關(guān)工作人員需要充分考慮失控船舶自身承載情況，并對(duì)拖船纜繩強(qiáng)度予以相應(yīng)考量，確保拖船拖曳力比其頂推力要小，否則也難以充分發(fā)揮拖船頂推的應(yīng)有效用。

4.結(jié)束語

綜上所述，在引航中拖船應(yīng)急拖帶對(duì)失控船舶的速度、方向等均具有一定的控制作用，有助于失控船舶更好地完成保向與轉(zhuǎn)向操縱。在具體操作時(shí)，需要工作人員對(duì)失控船舶以及拖船自身的實(shí)際情況及其拖帶要求予以全面考量，在認(rèn)真遵循相關(guān)作業(yè)規(guī)范要求后，合理設(shè)置拖船與拖帶纜繩位置，并盡可能選用多條拖船相互協(xié)同、配合作業(yè)的工作模式，從而有效完成對(duì)失控船舶正確引航，保障船舶營運(yùn)安全可靠。