引航与节能环保_谢广伟.docx

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1、DOI: 10.13646/j .cnki.42- 1395/U.2014.06.019 PUotage /引航研究 引航与节能环保 文 /谢广伟 摘要：引航过程中，通过靠泊前的成功淌航和不同带缆位置拖轮的合理使用，系解缆时减少拖轮的高 转速顶推时间， VLCC离泊操作中拖轮顶拉的有效配合，离泊时选择使用拖轮的合适时机，实现最大限度少 用拖轮，降低拖轮的燃油消耗，对于节能减排放具有重要的意义。 关键词：节能环保引航拖轮 引航靠离泊操作与拖轮燃油消耗分析 拖轮的使用方式。在作用效率相同的情况下，拖轮的作业 方式不同，产生的油耗也会不同。顶是直接将拖轮的力量作用 在船体上，而拉则是将拖力通过拖缆作

2、用到船体上，除了比顶 推小近 10%的力量外，还因为拖缆在垂直方向上有一个夹角， 使拖力在垂直方向有一个分力而使拖轮拖力浪费。可见，同样 情况下拖轮的顶相较于拉油耗更低。此外，在操纵中根据具体 的情况，合理的选择拖轮的作用位置，对于提高作业效率，降 低油耗也有着非常重要的影响。 拖轮的使用时机。在拖轮的协助操作中，拖轮的使用时机 是影响大船操纵效果的重要因素。时机选择恰当是大船操纵一 次性成功的重要保障，否则就会导致同一 操纵动作的反复，从 而使得拖轮的使用尤其是大功率使用时间大大延长。此外，在 拖轮的协助过程中，巧借流的自然力量，也可达到减少拖轮使 用，降低油耗的目的。 拖轮的使用时间。拖轮

3、的耗油与其作业时间成正比，同时 拖轮单位时间耗油量近似与转速的三次方成正比，单位时间转 速（负荷 ） 越高油耗越大。在引航过程中，采用科学合理的操 纵方式，综合利用各种有利因素，最大限度的缩短拖轮作业尤 其是高转速作业的时间，是降低拖轮油耗最直接也是最显著的 方法。 极端情况下，如果对拖轮的使用方式、时机和时间掌握的 都不好，超大型船舶每完 成一次靠离泊作业，拖轮的燃油消耗 最多可达 8吨左右。而如果对三者把握的都很恰当，则可以将 拖轮的耗油量降至 1 2吨。 科学合理淌航以降低拖轮油耗 1、淌航阶段最大限度减少拖轮使用 满载大型船舶进港靠泊，从航道航行到码头水域有一个逐 渐减速的过程，当速度

4、降低到一定程度以后，舵效会越来越差 直至消失，必须借助外力即拖轮的协助才能克服。一般在距离 码头 2 3海里时，配备的拖轮就要带好拖缆，进入靠泊操纵的 “ 码头水域 ” ，同时，大船的速度要逐渐衰减至合理余速（一般 不超过 2节）。 虽然拖轮已就位，但并不一定要完全依赖 拖轮来完成全部 的后续操作。在靠泊时间和潮流结合得好的情况下，则可以依 靠大船自身的操纵特性和引航员良好的操纵技术来控制大船的 航向和速度，尽量把拖轮的协助作为一个应急备选方案，基本 上做到少用或不用拖轮的协助来实现淌航甚至是停车淌航，从 而降低大船和拖轮的燃油消耗。 比如淌航 1.5海里的距离，速度同样从 5节降至 2节，既

5、 可以选择一直使用大船的进车和舵把握航向，也可以选择让大 船停车淌航，依靠大船余速所产生的剩余舵效来把握航向，选 择不用或在剩余舵效不够的时候让拖轮协助或大船的短暂进车 来稳定航向，但前者必须借助拖轮向后的拉力才能抑制大船的 进车力量，以达到降速的目的，而后者基本为自然降速。在用 时上，前者大概需 20分钟，而后者大概为 25分钟，两种选择 用时只差 5分钟，但前者至少要用一条 5000马力拖轮的快车 拉或 2条4000马力拖轮的中速拉以及大船的进车，在 20分钟 的时间里光拖轮的油耗约为 260KG， 更何况还有大船一直用车 的油耗，而后者基本不产生油耗。而对于超大型船舶来讲，靠 泊时间选择

6、的是某个潮水的缓流时间段， 5分钟的时间差对港 口效率和船舶营运成本的影响可忽略不计。综合来看，后者 是 实现节能环保的更佳选择。 2、以理想的淌航结果缩短后续的拖轮使用时间 淌航到泊位前沿时，大船要倒车将进速拉停，这将使其完 全失去舵效，只有依靠拖轮的协助才能入泊。这时与码头的横 距大小直接决定了在贴靠码头前使用拖轮顶推时间的长短。如 图 1所示，图 1 淌航到码头外档与码头横距 3链，图 1 与码头横距1链。超大型船贴靠码头的法向速度要求小于 0.1 节，也就是说在这个过程中大船的平均速度不可能太快，一般 平均速度在 0.5节左右。两者相差 2链，靠泊所用时间相差 25 分钟，在这 25分

7、钟的时间里，平均至少有 2条拖轮 一直处于 快车顶推状态，按 1条 5000马力和 1条 4000马力拖轮计算， 会产生油銶 52 CWT中国水运 2014-6 靠离泊过程中选择合理的拖轮使用方式和时机以减少 油耗 1、靠泊阶段的拖轮使用 1.1入泊阶段科学使用不同位置拖轮 在协助大船改变运动状态的过程中，拖轮作用位置的选择 不是唯一的。但要达到相同目的，不同发力位置的拖轮所需拖 力的大小又是有区别的。如图 2所示： “ X” 轮顶流右舷靠泊， 四条拖轮依次带在该轮的左舷。 当 “ X” 轮右转过快，需要抑制船头右转时，四条拖轮都 能达到所需效果，而使用两端的 1和效果最佳，具体又应 视实际情

8、况而定。当距离泊位较远还有增速空间时，使用 TD 顶推是最佳选择，因为 TD离大船的转心最远，顶推 力臂最大， 产生相同转船力矩所需的拖力最小。而若用 TA拉的话，不仅 会因放拖缆摆船位的需要平添油耗，而且在抑制大船右转的同 时也会降低所需的横移速度，需要拖轮的顶推来重新获得，更 增加了拖轮的燃油消耗。当距离泊位很近，需要抑制船头右转 同时减小横移速度的情况下，选择 1拉则最为合适。 当最需要增加 “ X” 轮的横移速度时，使用 TB顶推最佳。 因为 TB离大船的转心最近，顶推所产生的转船力矩相较于 TA 和 1而言最小，在顶推力量转化为横移速度后可以在最大程 度上避免转头结果产生。而使用其他

9、的拖轮顶推，速度增加同 时产生的转头角速度，又需要拖轮的其它协助动作来纠正，徒 增了拖轮的油耗。 1.2顺应潮流规律，适时调整拖轮的使用 操纵超大型船舶靠泊，在拖轮助泊的前提下，还需巧借流 的作用以减少拖轮的消耗。大船贴靠码头之前，船首向与码头 轴向之间有一个夹角 “ 靠泊角度 ” ，在大船贴靠码头之前必 须使靠泊角度为正（外舷受流），若靠泊角度为负 （ 里舷受 流），超大型船舶 20米左右吃水的水下船体就如一堵巨大的 墙，在流的作用下会产生巨大的阻力，即使再增加拖轮也很难 将大船顶靠至码头。在与码头横距远的时候，靠泊角度要大， 以增加大船外舷 的受流面积，强化流对产生横移速度的作用， 尽量减

10、小拖轮的顶推力量。随着横距的缩小，必须逐渐减小靠 泊角度，直至平行贴靠码头。在减小靠拢角度的过程中，要通 过拖轮拖力的适当转变，以拖轮较易控制的适当转头角速度来 进行。而超大型船舶的惯性巨大 ，一 旦控制不稳，较早转为负 靠泊角度，横移速度很可能消失或背离码头，需要通过船艏 2 条拖轮的快车顶推甚至是首尾 4条拖轮的顶拉结合才能再次回 Pibtage /引航研究 到正靠泊角度。经过这一过程，大船由于里舷受流和尾部拖轮 的拖拉，增加了与码头的横距，又需通过拖轮较长时间的 顶推 来重新调整。整个过程延长靠泊时间约 10 15分钟，额外耗油 约 260 400KG。 1.3利用好大船的倒车横向力，减

11、少拖轮的使用 营运商船一般配备右旋单车主机，这种主机倒车时会产生 横向力，它会推船尾向左从而使船头右转，且倒车时间越长对 船头偏转的影响越大。在靠泊操作中，合理利用倒车横向力， 对于减少拖轮的使用具有积极的意义。在右舷靠泊时，如需要 维持或适当增加靠泊角度，在倒车之前即可让船头顶推的拖轮 提早减车或停车，否则靠泊角度增加过度，又需通过拖轮的顶 拉配合来重新调整，增加拖轮油耗。在左舷靠泊时，在倒车之 前需将靠泊角度适当增大，以备抵消倒车横向力的作用，否则 一旦该力将靠泊角度作用为负角度，则如上述 （ 2)所述，会 额外增加拖轮的大功率使用时间。 2、离泊阶段的拖轮使用 2.1合理搭配拖轮顶拉作业

12、方式 顶推方式几乎可以将拖力完全作用到大船上。而拉则是将 拖力通过拖缆作用到大船上，拉比顶本来就要小近 10%的力 量，还因拖缆在垂直方向上有一分力而造成拖力的浪费。在大 船的同样着力点拉比顶的效率要低 12%-20%，因此二者相比 顶推是首选。如在 VLCC离泊过 程中，合理搭配拖轮顶拉作业 方式，对于降低拖轮油耗就具有非常典型的意义。 VLCC码头的平面布置为蝶型，在 VLCC离码头之前拖轮 就能到达里档的顶推位置，如图 3两种离泊作业方式所示： 离泊时配备 4条拖轮，在拖轮的分配上可以只让较小功率 的 2条拖轮在首尾带拖缆，较大功率的 2条拖轮在解缆的过程 中只在中间作顶推稳泊使用，解完

13、缆绳后先让中间的 2条拖轮 到里档的顶推位置，然后让另外 2条带拖缆的拖轮到拉的位 置，如图 3 (a)所示。使用拖轮时，以里档的 2条拖轮顶推为 主，以另外 2条拖轮的拖拉为辅，相比于图 3 (b)所 示全拉的 作业方式，更能有效的发挥拖轮的使用效率，从最大程度上减 少拖轮的燃油消耗。 2.2灵活把握拖轮使用时机 与油码头不同，矿船码头平面布置一般为一字型，离泊时 拖轮只能配置在大船的一舷将其拉离码头。如图 4所示，一条 好望角型矿船右舷靠泊在码头上，配备 3条拖轮，半载顶流离 泊。 CWT中国水运 2014.6 53 PUotage /引航研究 如前所述，合理利用流的力量，可以减少拖轮的使

14、用。当 该轮缆绳解好后，不同位置拖轮的放拖缆时机对拖轮使用时长 和功率大小会产生很大的影响。如果让尾部的拖轮顶住不放， 先让船艏 2条拖轮放拖缆到拉的位置，等船艏有向外甩的趋势 时再令尾部拖轮放拖缆，则可以轻易的做到如图 4 (b) 所示， 即尽快让大船里舷吃流的理想离泊状态，这样船体在流的作用 下就可以非 常顺利的离开码头，不仅离泊速度快，而且拖轮使 用时间短，功率使用小。倘若控制不当，造成如图 4 (c)所示 外舷吃流的尴尬离泊状态，只能让船艏 2条拖轮快车拉，需较 长时间 （ 一般要 5分钟左右）才能将大船调整到图 4 (b)所示 的有利离泊状态。按船艏 5000马力加 4000马力的拖

15、轮配置， 5分钟的快车使用会增加拖轮油耗约 115KG。 系解缆时段尽量使用拖轮的低转速顶推 超大型船舶的系解缆时间一般较长，要经历潮流的较长变 化过程，需要拖轮持续的顶推稳泊直至缆绳工作结束。如果能 够根据潮流的变化和系解缆工作的进度适时调整拖轮的顶推转 速，尽量使用拖轮的较低转速顶推稳泊，则可以大幅度的增加 拖轮的节油量。 在船舶靠离泊过程中的系解缆不同阶段，拖轮不同稳泊顶 推转速的使用是影响拖轮油耗的关键因素。对于重载超大型船 舶的稳泊系解缆来讲，急流时段用拖轮的快车顶推很正常，但 在系解缆过程中用一半的时间以中、慢速车顶推，在大多数情 况下是可以做到的，而在涨末或落末的缓流时段则完全可

16、以用 拖轮慢车以下的车速顶推，在系缆阶段的倒缆带好之后和解缆 阶段的解倒缆之前更是完全可以让中间的一或两条拖轮停车。 由此可见，在系解缆时段，引航员应养成良好的习惯，结合具 体时段的流速和稳泊情况，尽量选择以最小的拖轮顶推转速实 现大船的稳泊。 系解缆时段尽量使用拖轮的较低转速顶推，可以大幅度的 增加节油量。以表 1所示宝钢马迹山港区几条拖轮的使用为 例，马迹山卸船码头靠泊好望角型船舶 （ 该码头卸货船基本为 好望角型以上船舶），通常拖轮配置为 2x5000马力 + 1x6000马 力+ 1x4000马力，平均每次靠泊系缆顶推稳泊时间按 1.5小时 计算，如果所有拖轮在全部时间里 都用微速车、

17、慢速车、中速 车和快车顶推，总耗油量分别为 1223KG、 2360KG、 3418KG 和 4553KG。 若靠泊系缆过程中，根据实际稳泊情况调整顶推 转速，可以实现拖轮节油情况如下表所示： 时长 (KG) 快车 微车 1#车一愒车 掛车 中谏车 全部时间 3330 2193 1135 二分夕一时间 1665 1096.5 567.5 三分夕一时间 1110 731 378.3 而离泊拖轮配置通常为 1x5000马力 + 1x6000马力 + 1x4000 马力，平均每次解缆顶推稳泊时间按 0.5小时计算，如果所有 拖轮在全部时间里都用微速车、慢速车、中速车和快车顶推， 总耗油量分别为 30

18、4KG、 584KG、 846KG和 1126KG。 若离泊 解缆过程中，根据实际稳泊情况调整顶推转速，可以实现拖轮 节油情况如下表所示： 时长 (KG) 快车 微车 快车一愒车 梭车 中谏车 全部时间 822 542 280 二分夕 .一 时间 411 271 140 三分之一时间 274 181 93 每条好望角型船舶完成在马迹山一次靠离泊系解缆全过程 如上述所算的拖轮耗油和节油量为：如果所有拖轮在全部时间 里都用微速车、慢速车、中速车和快车顶推，总耗油量分别为 1527KG、 2944KG、 4264KG和 5679KG。 若每条好望角型船舶 在马迹山一次靠离泊系解缆全过程中，根据实际稳

19、泊情况调整 顶推转速，可以实现拖轮节油情况如下表所示： 谏 时长 (KG) 快车一微车 快车一慢车 按车一中谏车 全部时间 4152 2735 1415 二分之一时间 2076 1367. 5 707. 5 三分之一时间 1384 912 471. 3 再放大到全年， 2011年宝钢马迹山码头共完成好望角型 以上船舶靠离泊 264艘。而该年，舟山本岛共完成 VLCC靠离 泊 128艘 ,15万载重吨以上散货船和 15万吨级油轮 97艘，全 年每船平均配备拖轮马力基本上与马迹山港区相当，舟山本岛 港区拖轮均为 Z型拖轮，采用与宝钢拖轮相同的每艘拖轮耗油 量计算是合适的。这样的话，舟山港 2011年全年共引航超大 型船舶靠离泊 489艘。如果全部釆取上述节油措施，拖轮节油 量大致如下表所示： 时长 (吨） 快车一微车 快车一慢车 按车一中谏车 全部时间 2030 1337 692 二分之一时间 1051 669 346 三分之一时间 677 446 230 以上只是依据舟山港 2011年超大型生产船舶所计算出来 的拖轮节油量，如果再加上其它所有靠离泊船舶全年以相同方 法操作所产生的节油量将更加可观。 (作者单位：舟山引航站 ) 54 CWT中国水运 2014-6