雙噴泵救助船舶應(yīng)急操作研究

摘要：本文通過對(duì)雙噴泵救助船舶的應(yīng)急操縱的研究和探索，闡述了船舶的操縱原理，為救助船員在救助作業(yè)中提供了應(yīng)急處置的能力和方法。

關(guān)鍵詞：救助船舶;救助技術(shù);應(yīng)急操作原理和方法

0? 引 言

海上救助是一項(xiàng)國際性公益事業(yè)，關(guān)系我國對(duì)外開放形象，是彰顯航運(yùn)大國形象和國家“以人為本”方針的社會(huì)體系。2003年救撈體制改革以來，國家在救助裝備中配備了10艘專業(yè)快速救助船舶，其船舶具有出動(dòng)迅速、航速高、設(shè)備先進(jìn)、抗風(fēng)能力較強(qiáng)等特點(diǎn)，在海上救助中發(fā)揮了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)“狙擊槍”的功能?？焖倬戎诔Ｒ?guī)的操作過程中，通常采用MJP的控制模式，通過系統(tǒng)計(jì)算噴泵的角度和大小來控制船舶的位置。盡管MJP失效屬于小概率事件，但在安全管理雙重預(yù)防體系建設(shè)的大環(huán)境下，應(yīng)急操縱是船舶防控操縱系統(tǒng)失效風(fēng)險(xiǎn)的有效措施，是安全操縱船舶 的一種必要手段。本文通過介紹力、力矩等影響船舶運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的原理，使用簡(jiǎn)易的手段和易懂的方法，達(dá)到船舶各類運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的目的，從而從容處置在常規(guī)操縱中出現(xiàn)的突發(fā)問題，減少或避免事故險(xiǎn)情的發(fā)生。

1? 船舶常規(guī)操縱

1.1 船舶操縱控制系統(tǒng)

快速救助船MJP （WATERJETS CONTROL SYSTEM ）由兩個(gè)獨(dú)立的用于噴水推進(jìn)器的控制系統(tǒng)組成。日?？刂葡到y(tǒng)由矢量控制桿、舵桿-控制器（見圖1），以及帶手柄-控制器的備用控制系統(tǒng)操縱。日?？刂葡到y(tǒng)是帶噴嘴（轉(zhuǎn)向）、翻斗（向前/向后）和轉(zhuǎn)速伺服通道的計(jì)算機(jī)管理。矢量控制桿操作推進(jìn)方向和力度，而舵桿控制器操作轉(zhuǎn)向（旋轉(zhuǎn)）。

1.2? 船舶噴泵推動(dòng)原理

船舶通過矢量桿和舵桿，經(jīng)過計(jì)算機(jī)的合成，控制船舶噴泵的功率大小、角度和翻蓋的位置。從而形成在外界無分流影響下的完成船舶平移、轉(zhuǎn)向、原地掉頭、左（右）前（后）的平移等動(dòng)作。

以平移向左為例，通過，右噴泵始終保持右滿舵的狀況，平移的速度通過控制右噴泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)推進(jìn)功率，左噴泵的作用是抑制船舶向右偏轉(zhuǎn)和前沖的態(tài)勢(shì)。噴泵的作用點(diǎn)在于船舶的尾部。

右噴泵推力，噴泵角右滿舵;左噴泵倒車?yán)?，見圖2，應(yīng)滿足如下要求：

（滿足船舶不前沖或后退）;

船舶的橫向移動(dòng)力（控制船舶橫向移動(dòng)速度） ;

當(dāng)時(shí)，船舶艏向不發(fā)生偏轉(zhuǎn);

為船舶右噴泵的縱向分推力，為船舶左噴泵的縱向分拉力要求：

控制當(dāng)時(shí)船舶往左前方平移;

當(dāng)時(shí)船舶往左后方平移;

在電腦得到矢量桿和舵桿的指令后通過程序分配的大小，的大小和角度達(dá)到船舶的轉(zhuǎn)船力矩平衡和橫向移動(dòng)。

2? 應(yīng)急操縱的原理和方法

常規(guī)的MJP操縱通過計(jì)算機(jī)的合成達(dá)到上述效果，方便操縱者直觀地操縱船舶，一旦電腦控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題，設(shè)備可通過獨(dú)立手柄實(shí)現(xiàn)左、右噴泵的應(yīng)急操縱，見圖3。盡管從 1.2中的原理可以實(shí)現(xiàn)，但在實(shí)際的操縱中有無數(shù)種噴泵的功率大小和噴泵角度的組合，需要不斷摸索才能到達(dá)力和力矩的平衡，對(duì)實(shí)際操縱還是帶來困難。因此，需要簡(jiǎn)化人工操縱，如圖4所示，讓其具有直觀性并可操作。

2.1 簡(jiǎn)化的指導(dǎo)思想

力的三要素是大小、方向和作用點(diǎn)，形成受力物體產(chǎn)生在力的方向的移動(dòng)和物體的旋轉(zhuǎn)。 快速救助船船體鋁合金材質(zhì)，前部?jī)蓚€(gè)刀型片體，操縱過程中由于船體旋轉(zhuǎn)的不可控帶來對(duì)片體碰撞的風(fēng)險(xiǎn)是最主要的風(fēng)險(xiǎn)之一，因此要使得船舶的輸出動(dòng)力轉(zhuǎn)船力矩M=0，即M1+ M2=0。其中組合有無數(shù)種，但其中和是其中的一種特例，即兩部噴泵的角度通過船舶轉(zhuǎn)心（力臂為零）。一旦滿足上述條件，船舶平動(dòng)只需控制噴泵的F的大小和進(jìn)倒車，如圖4所示。

2.2? 轉(zhuǎn)心的尋找

船舶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，船舶上的每一點(diǎn)多繞某一垂線做圓周運(yùn)動(dòng)，垂線與船舶首尾線的交點(diǎn)為轉(zhuǎn)心。轉(zhuǎn)心上的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是只有平動(dòng)，沒有轉(zhuǎn)動(dòng)。力矩的計(jì)算也是圍繞轉(zhuǎn)心進(jìn)行，因此尋找船舶的轉(zhuǎn)心尤為關(guān)鍵。日常的訓(xùn)練中，船舶可以通過單車旋轉(zhuǎn)、雙車旋轉(zhuǎn)尋找船舶轉(zhuǎn)心位置，通常船舶的轉(zhuǎn)心點(diǎn)在駕駛臺(tái)附近。

2.3 船舶平動(dòng)的操縱要求

解決船舶輸出動(dòng)力使得船舶不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，船舶兩個(gè)噴的角度保持在作用力的延長(zhǎng)線通過船舶轉(zhuǎn)心，使得兩部噴泵的轉(zhuǎn)船力矩和的特殊情況。通常，行業(yè)中稱之為“八字舵”。平動(dòng)的效果通過噴泵輸出功率的大小來控制船舶前后左右的平動(dòng)，即控制船舶橫向移動(dòng)速度，，減少了船舶因變化噴泵角度帶來的船舶轉(zhuǎn)動(dòng)不確定性。

2.4 外在因素的影響

外在因素如水動(dòng)力、風(fēng)和浪的作用力等，一般歸類在不可控制的力和力矩中，考慮更多的是力矩影響，在實(shí)際操縱中只要通過改變一部進(jìn)車噴泵的角度，倒車噴泵作用力始終通過船舶轉(zhuǎn)心，從而抑制外部力的影響，減少雙車頻繁變動(dòng)的不確定性。

3? 結(jié)束語

高速救助船舶由于船體材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等原因，平動(dòng)是船舶操縱過程中最為關(guān)鍵的一個(gè)運(yùn)動(dòng)態(tài)勢(shì)，掌握好船舶的運(yùn)動(dòng)原理是船舶操縱的基礎(chǔ)，即使在計(jì)算機(jī)管理失控的前提下，應(yīng)急操縱也會(huì)得心應(yīng)手，從容處置，從而規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。從業(yè)人員要減少對(duì)MJP的依賴，加強(qiáng)對(duì)應(yīng)急操控的訓(xùn)練，充分掌握船舶的船性、水性和外力因素對(duì)船舶的影響，確保在任何時(shí)候都能把控船舶。

作者簡(jiǎn)介：

滕建新，高級(jí)船長(zhǎng)，（E-mail）jianxint2013@163.com