周羽歡

拖船業(yè)發(fā)展至今已有180年的歷史。隨著船東和港務(wù)局對(duì)更大動(dòng)力、更高效拖船需求的日益增多，拖船的推進(jìn)系統(tǒng)和相關(guān)船體設(shè)計(jì)得到快速發(fā)展，全球拖船市場(chǎng)正呈現(xiàn)出一個(gè)高效率化、多功能化、小型化及大功率化的發(fā)展趨勢(shì)。

回顧拖船的發(fā)展歷史，由最初的建造更大型拖船搭載大功率主機(jī)驅(qū)動(dòng)、深浸螺旋槳來(lái)滿足系柱拉力增長(zhǎng)的需求。隨著新型推進(jìn)系統(tǒng)的出現(xiàn)，船體設(shè)計(jì)發(fā)生實(shí)質(zhì)性改變。其歷史性變革的標(biāo)志是1952年在德國(guó)誕生的福伊特拖船，它所采用的平旋推進(jìn)器可產(chǎn)生全方位的推力，并且系柱拉力可精確地作業(yè)于需要的位置。

該型拖船的誕生促使了全方位推進(jìn)器或“Z型傳動(dòng)裝置”的發(fā)展。新技術(shù)的出現(xiàn)使設(shè)計(jì)者極大地?cái)[脫了傳統(tǒng)的螺旋槳/尾軸傳動(dòng)的束縛。目前，4種采用“Z型傳動(dòng)裝置”的設(shè)計(jì)概念在拖船業(yè)中已得到公認(rèn)，且每種都能解決“將正確數(shù)量的力準(zhǔn)確作用于正確位置”這個(gè)問(wèn)題，使得拖船可以安全、有效的針對(duì)大型船只進(jìn)行作業(yè)。這4種技術(shù)分別是全方位尾驅(qū)動(dòng)（ASD）、帶有Z型推進(jìn)器的拖船、回旋圓筒拖船（Rotor Tug）以及Z-Tech。

現(xiàn)代ASD

目前，大多數(shù)拖船船東對(duì)拖船的選擇基本都是全方位尾驅(qū)動(dòng)拖船（Azimuthing Stern Drive Tug），該船型有2個(gè)位于船尾下方的Z型傳動(dòng)裝置。每個(gè)推進(jìn)裝置可以獨(dú)立控制，在任意角度對(duì)船體產(chǎn)生推力。ASD拖船可前進(jìn)、后退以及橫向運(yùn)動(dòng)，可精確的在自身長(zhǎng)度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)向。具備高度的靈敏性和相對(duì)較高的系柱拉力，且吃水并沒(méi)有明顯增加，這使得尾驅(qū)動(dòng)拖船在許多應(yīng)用中可替代一般拖船。該型船一般利用設(shè)在前甲板的絞車進(jìn)行作業(yè)，在頂推模式中船首裝有堅(jiān)固的護(hù)舷材，需要的時(shí)候利用其靈敏性可快速?gòu)?fù)位，還可在船尾安裝第二臺(tái)絞車。該型船采用斜削型船尾，向船尾方向行進(jìn)時(shí)可提供較高的航速，同時(shí)還可保留足夠的機(jī)動(dòng)性。長(zhǎng)箱型龍骨或尾鰭使得拖船在斜拖模式作業(yè)中動(dòng)態(tài)牽引力明顯高于船舶的靜態(tài)系柱拉力。

Damen船廠在過(guò)去的一年交付了基于其7型標(biāo)準(zhǔn)船型設(shè)計(jì)的多艘ASD拖船，從小的緊湊型港口拖船到可在無(wú)限航區(qū)作業(yè)的護(hù)航拖船。ASD Tug 2810是該廠最受歡迎的設(shè)計(jì)之一，已交付給全球許多客戶，如Smit Harbour Towage公司，其船隊(duì)中擁有20艘該型船。“Evgeniy Yakovtsev”號(hào)是新近交付的一艘具有代表性的ASD Tug 2810型拖船，它是烏克蘭國(guó)有企業(yè)尤日內(nèi)港（Port Of Yuzhny）訂購(gòu)的2艘冰級(jí)拖船中的一艘。拖船長(zhǎng)28.67米，寬10.43米，吃水（船尾）4.95米。采用2臺(tái)卡特彼勒3516B TA/B型主機(jī)，總功率為3132kW（4200bhp），驅(qū)動(dòng)兩個(gè)羅爾斯·羅伊斯US 255 Z型傳動(dòng)裝置，前進(jìn)系柱拉力50.9t，后退時(shí)為48.3t。最大自由航速前進(jìn)時(shí)12.8節(jié)，后退時(shí)11.9節(jié)。

ASD Tug 3213是Damen船廠一型較新的大馬力拖船，設(shè)計(jì)用來(lái)進(jìn)行港口作業(yè)，俗稱“Big Cat”級(jí)。荷蘭海事研究所（MARIN）發(fā)起的專門研究拖船在無(wú)限航區(qū)作業(yè)的“安全拖船聯(lián)合工業(yè)項(xiàng)目”中的許多研究成果在該型船上得以應(yīng)用。該船長(zhǎng)32.14米，寬13.29米，船尾吃水6.43米。除了之前提到的特征外，船體設(shè)計(jì)還增加了舷弧并提高了船尾，減少了甲板上浪。推進(jìn)動(dòng)力由2臺(tái)卡特彼勒C280-8/MC型柴油機(jī)提供，1000r/m時(shí)最大持續(xù)功率可達(dá)5420kW（7268 bhp），連接羅爾斯 羅伊斯US 285 Z型傳動(dòng)裝置及可調(diào)距螺旋槳。試驗(yàn)中“Big Cat”前進(jìn)系柱拉力可達(dá)94.7t，后退時(shí)為88.9t，在任意方向自由航速均為14節(jié)。目前為Smit、Multraship和Lamnalco建造的7艘該型拖船已完工。

Z-Tech 拖船

Z-Tech是結(jié)合ASD拖船和全方位推進(jìn)拖船最好的操作特點(diǎn)發(fā)展而來(lái)的。由Robert Allan公司（RAL）與香港財(cái)利船廠合作，專門為新加坡國(guó)際港務(wù)集團(tuán)（PSA）開(kāi)發(fā)，如今已在全球領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。采用該技術(shù)的拖船在任意方向上的性能近乎相同，整體性能和安全性也得到改善。

Z-Tech拖船是真正意義上的“雙頭”船舶，獨(dú)特的船型基于ASD結(jié)構(gòu)，一個(gè)非常深的箱形龍骨（或尾鰭）位于船首下方。作業(yè)工具包括重型防護(hù)的船首和安裝在較低位置處的拖纜絞車及導(dǎo)纜器，作業(yè)方式與ASD拖船相似。駕駛室位于船中后方，提供了良好的凈空高度和穩(wěn)定的牽引特性。

第一艘該型拖船Z-Tech 2800于2004年投入運(yùn)營(yíng)。之后，PSA、巴拿馬運(yùn)河公司、美國(guó)海軍等客戶又購(gòu)入了大量該型拖船。

財(cái)利船廠最近正在為巴拿馬運(yùn)河管理局建造第二批13艘“Z-Tech”拖船。該最新訂單為更大功率的Z-Tech 6500系列，拖船總長(zhǎng)27.4米，寬11.5米，吃水5.83米。采用兩臺(tái)GE 12V228型主機(jī)，總功率4422kW（5930bhp），驅(qū)動(dòng)2個(gè)Schottel SRP1515FP全方位推進(jìn)裝置和直徑為2.6米的4葉片定距螺旋槳。拖船系柱拉力為65t，前進(jìn)、后退時(shí)最大航速均為12.5節(jié)。船上還裝有2臺(tái)MacGregor Plimsoll單卷筒拖纜絞車，分布在拖曳甲板兩側(cè)，這種配置是專門為在巴拿馬運(yùn)河上作業(yè)而設(shè)計(jì)。3艘已于2010年完工，9艘將于2011年底完工，還有一艘將在2012年交付。

回旋圓筒拖船（Rotor Tug）

回旋圓筒拖船是由Kotug公司開(kāi)發(fā)，采用3臺(tái)全方位推進(jìn)裝置，2臺(tái)位于前部，與常規(guī)拖船結(jié)構(gòu)類似，1臺(tái)位于船尾，代替了常規(guī)的尾鰭結(jié)構(gòu)，形成三角形位置的布置。該船型為尖舭設(shè)計(jì)，船底幾乎是平的，使得通過(guò)三臺(tái)推進(jìn)裝置的水流特性達(dá)到最佳狀態(tài)。回旋圓筒拖船最主要的特征是三臺(tái)推進(jìn)裝置的控制系統(tǒng)。每臺(tái)推進(jìn)裝置都有獨(dú)立的手動(dòng)控制器，船員可以單獨(dú)控制每臺(tái)裝置的推力方向和螺旋槳轉(zhuǎn)速。另設(shè)有一個(gè)“Masterpilot”控制器使得推進(jìn)裝置可以任意組合協(xié)同工作，由手動(dòng)操作的方式來(lái)選擇合適的控制器組合。

回旋圓筒拖船擁有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1．通常此類拖船由經(jīng)驗(yàn)豐富的船員操作時(shí)，其功能可達(dá)到兩艘普通拖船同時(shí)在大船兩邊拖曳時(shí)所產(chǎn)生的效果；2．拖船機(jī)艙空間一般較小，該類拖船卻能巧妙地以三角形的方式布置3組主機(jī)和推進(jìn)系統(tǒng)，有效地提升了拖船的功率；3．以該類船較小的體積所產(chǎn)生的系柱拉力，是其他同等級(jí)大小拖船所無(wú)法達(dá)到的；4．具有高度的可靠性。即使一組推進(jìn)系統(tǒng)失靈，其余兩組仍能提供相當(dāng)于一般拖船的拖力；5．可在船閘內(nèi)和狹窄區(qū)域?qū)Υ笮痛斑M(jìn)行作業(yè)。

第一批4艘回旋圓筒拖船由Kotug的船隊(duì)在荷蘭及德國(guó)的港口運(yùn)營(yíng)。該批拖船長(zhǎng)31.43米，每艘都采用三臺(tái)主機(jī)，總功率4698kW（6300bhp），系柱拉力75t?；匦龍A筒拖船的靈敏性十分驚人，回轉(zhuǎn)速度很高，橫向移動(dòng)速度高達(dá)6節(jié)，可在任意方向發(fā)揮其全部系柱拉力。所有4艘拖船可在廣泛的作業(yè)環(huán)境中應(yīng)用，如：港口、海岸、近海甚至海難救助作業(yè)。

最初回旋圓筒拖船的概念發(fā)展比較緩慢，不過(guò)拖船船東們目前正積極接受該型拖船，截止目前已有超過(guò)30艘船正在運(yùn)營(yíng)或在建。三個(gè)基本版本由Kotug的聯(lián)營(yíng)公司（KST）公司提 供。RT 80-32型 拖船，長(zhǎng)32米，寬12米，吃水6.1米，系柱拉力80t，最大航速12.5節(jié)。在航速為10節(jié)的斜拖（護(hù)航）模式中，可產(chǎn)生超過(guò)90t的轉(zhuǎn)向力。船頭和船尾各設(shè)置有一臺(tái)絞車，該設(shè)計(jì)來(lái)源于最初的原型并根據(jù)10年來(lái)發(fā)展總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了一些改變。

所有14艘已經(jīng)完工或正在建造的RT 80-32型拖船分別由日本新瀉船舶修造廠和新加坡ASL船廠建造。“RT Rob”號(hào)、“RT Peter”號(hào)、“RT Adriaan”號(hào)、“RT Champion”號(hào)和“RT Laeder”號(hào)已于2009～2010年間完工，目前在歐洲使用。“RT Eduard”號(hào)、“RT Tough”號(hào)、“RT Force”號(hào)、“RT Darwin”號(hào)和“RT Tasman”號(hào)是最新交付的船只，目前正在澳大利亞作業(yè)。

ASL船廠也負(fù)責(zé)了8艘RT80-28型拖船的建造工作，這是個(gè)較短、較低的船型，主要用于港口作業(yè)，可通過(guò)船首或船尾拖曳。4艘已于2008年完工，其中3艘為漢堡Bugsier航運(yùn)公司建造并命名為Bugsier4、5和6號(hào)，還有一艘“RT Margo”號(hào)交付給了Kotug的一家聯(lián)營(yíng)公司。另外，不萊梅Unterweser航運(yùn)公司也訂購(gòu)了4艘該型船，其中“Dorum”號(hào)和“Midlum”號(hào)已于2010年交付，“Accurat”號(hào)和“Exact”號(hào)將于2011年內(nèi)交付。

KST公司還為魁北克Groupe Oc é an公司本土建造的第一艘回旋圓筒拖船110-37E出售了一個(gè)“設(shè)計(jì)與技術(shù)支持”包。RT 110-37E是第一艘新一代高性能回旋圓筒拖船，適用于護(hù)航拖曳及其他廣泛領(lǐng)域，包括近海作業(yè)。RAL公司受KST公司的委托設(shè)計(jì)了該船型并進(jìn)行了水池試驗(yàn)。船長(zhǎng)37米，型寬14.50米，深5.65米，最大吃水7.25米。該船型體現(xiàn)了RAL公司拖船設(shè)計(jì)的幾個(gè)特點(diǎn)，包括船舷突出部，明顯的舷弧和球形船首。當(dāng)進(jìn)行護(hù)航作業(yè)時(shí)，拖船由于拖纜的作用將產(chǎn)生傾斜，致使船舷突出部分浸沒(méi)入水中，產(chǎn)生了一個(gè)巨大的回復(fù)力，從而提高了拖船的穩(wěn)性。這些特點(diǎn)使得該拖船成為一型系柱拉力達(dá)到110t，前進(jìn)和后退自由航速15節(jié)，橫向航速高達(dá)6節(jié)的高性能拖船。

Z型傳動(dòng)拖船（Z-drive tractor tugs）

使用方位型推進(jìn)裝置和螺旋槳的拖船于70年代初期在歐洲誕生，被認(rèn)為是福伊特-施耐德系統(tǒng)的替代品。然而由于福伊特施耐德平旋推進(jìn)器有了很大的改進(jìn)，市場(chǎng)上建造的Z型傳動(dòng)拖船很少。最值得關(guān)注的是由Damen船廠建造，在英國(guó)海軍船廠使用的一系列4艘拖船，運(yùn)營(yíng)商為Serco海運(yùn)服務(wù)公司。

福伊特拖船（Voith Schneider Tugs）

該型拖船使用的福伊特-施耐德推進(jìn)器（VSP）是一種靈活的可調(diào)節(jié)推進(jìn)器，可在不改變轉(zhuǎn)速的情況下將推力作360°的無(wú)極改變。前進(jìn)和后退以及船舶橫向的操縱是通過(guò)對(duì)螺距的調(diào)整進(jìn)行。船只如果裝備了2臺(tái)或多臺(tái)VSP，即可向任意方向移動(dòng)。VSP既是驅(qū)動(dòng)裝置又是操縱裝置，特別是按照X/Y坐標(biāo)的快速無(wú)極的推力變化提高了船舶操作的安全性。相對(duì)其他推進(jìn)器，VSP以非常低的轉(zhuǎn)速工作，因此它以壽命長(zhǎng)和維護(hù)費(fèi)用低而出眾。

VSP主要被用于拖船、渡船、客輪、航標(biāo)船、獵雷潛艇、平臺(tái)供應(yīng)船、豪華游艇等船舶上?；赩SP開(kāi)發(fā)的福伊特拖船大大提高了船舶行駛的安全性，即使在高速的情況下，也可保證安全的護(hù)航作業(yè)。

如今，福伊特-施耐德推進(jìn)器經(jīng)過(guò)福伊特驅(qū)動(dòng)技術(shù)系統(tǒng)公司（Voith Turbo Marine）大量的產(chǎn)品改進(jìn)，在系柱拉力以及對(duì)推力和方向的精確控制方面與早期版本相比更有效率，不過(guò)建造成本可能是面臨的一個(gè)主要問(wèn)題，但VSP主要只用于對(duì)船只安全性和機(jī)動(dòng)性要求較高的領(lǐng)域，比如在受限制碼頭作業(yè)的拖船、尖端護(hù)航拖船及類似的需要精確控制的拖曳應(yīng)用。

最近值得關(guān)注的例子為西班牙Union Naval Valencia（UNV）船廠為Shetland Islands Council建造的兩艘堅(jiān)固的、大馬力護(hù)航拖船，總價(jià)值1400萬(wàn)英鎊。兩艘船被命名為“Bonxie”號(hào)和“Solan”號(hào)，主要在薩洛姆灣的油港對(duì)油船進(jìn)行作業(yè)。船總長(zhǎng)40米，型寬14米，最大深度6.4米。船體和上層建筑設(shè)計(jì)包含了一個(gè)艏樓，一個(gè)全通甲板，甲板室離船首較遠(yuǎn)，以確保在惡劣氣候下提供最大限度的保護(hù)。船上安裝有兩臺(tái)Voith Schneider 36R5/250-2型平旋推進(jìn)裝置，葉片軌道3.6米，與一個(gè)電傳控制系統(tǒng)相連。主機(jī)采用2臺(tái)MAN 9L27/38型柴油機(jī)，每臺(tái)在800r/m時(shí)最大可持續(xù)功率為 3285kW，總功率約為6570kw（8810 bhp）。在最大可持續(xù)功率下，該推進(jìn)系統(tǒng)可提供87t系柱拉力（前進(jìn)時(shí)），后退（頂推）時(shí)為81t，前進(jìn)時(shí)自由航速為14.1節(jié)。

點(diǎn) 睛

1．現(xiàn)代船舶越造越大，在港口不容易操作，常常需要雇傭動(dòng)力強(qiáng)大、操縱靈活的拖船進(jìn)行輔助作業(yè)，這樣不僅可以彌補(bǔ)大型船舶在靈活性上的缺陷，還能減少自身燃料消耗，省去安裝價(jià)格昂貴的艏艉推進(jìn)器，實(shí)現(xiàn)可觀的經(jīng)濟(jì)利益。一艘拖船若能代替兩艘甚至多艘拖船的功用時(shí)，其意義并非只減少了需要雇傭的拖船數(shù)目，同時(shí)還能提高現(xiàn)場(chǎng)工作效率，減少多艘船之間相互干擾。因此，單一拖船增加其拖力有其在經(jīng)濟(jì)與效率等多方面的意義，今后拖船若能應(yīng)用新式裝置達(dá)到以一頂二的效果，勢(shì)必將取得較高的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

2．新造拖船體積比傳統(tǒng)拖船體積更小，動(dòng)力和功能卻比以往更大。小型拖船可在窄小的區(qū)域內(nèi)作業(yè)，而體積較大的拖船往往不容易在這些區(qū)域作業(yè)，比如：運(yùn)河，水閘或大橋下方、橋墩間的通道等。體積較小的拖船若能提供和大型拖船一樣或更高的拖力，在許多場(chǎng)合將有著絕對(duì)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)?；匦龍A筒拖船就是這方面的典型例子。

3．現(xiàn)代拖船應(yīng)具備較傳統(tǒng)拖船更多樣的功能。若一般的港作拖船還能具備海難救助船、護(hù)航拖船及近海供應(yīng)船所擁有的功能，勢(shì)必將獲得船東的青睞。

4．從安全和環(huán)保的角度出發(fā)，在一些港口和區(qū)域，如北美地區(qū)以及挪威油港或環(huán)境敏感區(qū)域，特別制定了法規(guī)要求油船必須由護(hù)航拖船來(lái)護(hù)航，這一情況從某種意義上來(lái)說(shuō)增加了對(duì)大動(dòng)力拖船的需求。

綜上所述，在高效率化、多功能化、小型化及大功率化等“四化”發(fā)展趨勢(shì)下，作為一種主要對(duì)較大型船舶等提供航運(yùn)輔助與多方面服務(wù)的小型船舶，其作業(yè)效率與經(jīng)濟(jì)性皆為船型設(shè)計(jì)的重要考量因素。由于功能多，設(shè)備繁多先進(jìn)，該類船已屬于高附加值船范疇，具有良好的市場(chǎng)發(fā)展前景。以國(guó)內(nèi)船廠的規(guī)模和能力，非常適合建造各類新型拖船，因此對(duì)全球拖船技術(shù)的發(fā)展及市場(chǎng)需求的變化應(yīng)當(dāng)予以關(guān)注。