莫言青

（珠海太平洋粵新海洋工程有限公司，珠海 519175）

1 引言

拖船是一種常規(guī)的船舶，拖船交船前都必須做系柱拖力試驗(yàn)。若帶“AH”入籍符號，船級社會根據(jù)系柱拖力試驗(yàn)獲得的實(shí)際拖力數(shù)據(jù)頒發(fā)拖力證書。拖船的主要性能參數(shù)就是拖力，在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度允許范圍內(nèi)，拖力越大，客戶就會偏向租他們的船作業(yè)，或自己使用時(shí)的拖拽經(jīng)濟(jì)性更好。而如果實(shí)際試驗(yàn)拖力達(dá)不到設(shè)計(jì)拖力時(shí)，船東往往會對船廠進(jìn)行罰款等懲罰。因錯誤的拖力試驗(yàn)方案或環(huán)境因數(shù)而達(dá)不到設(shè)計(jì)拖力的情況經(jīng)常發(fā)生，因此掌握正確的方法測量船舶在額定功率下的最大拖力非常重要。另一方面，在拖力試驗(yàn)過程中安全因數(shù)同樣很重要，不當(dāng)?shù)脑囼?yàn)程序及方案將導(dǎo)致人員傷亡、設(shè)備損壞等事故發(fā)生，對船廠帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

當(dāng)一艘船建造完成后，主機(jī)功率及螺旋槳直徑及螺距都已經(jīng)確定，拖力也就已經(jīng)確定。但在實(shí)際拖力試驗(yàn)過程中，拖力測試數(shù)據(jù)主要受下面四個因素的影響：（1）潮流，、潮汐及風(fēng)的影響；（2）拖力方向及拖樁位置的布置；（3）拖船吃水壓載狀況；（4）試驗(yàn)區(qū)域的水深要求。

2 潮流、潮汐及風(fēng)的影響

水流速度及風(fēng)速對船產(chǎn)生的作用力對拖力試驗(yàn)數(shù)據(jù)影響很大，所以設(shè)定限制風(fēng)速及水流速度對準(zhǔn)確的測試出拖力數(shù)據(jù)非常重要。

現(xiàn)以70 m AHTS 拖輪為例，設(shè)計(jì)額定拖力為100 t（1 000 000 N），受風(fēng)面積為250 m2，水流作用面積為100 m2。

根據(jù)計(jì)算公式，本船風(fēng)作用力隨風(fēng)速變化圖如圖1 a)所示和水流作用力隨水流速度變化圖如圖1 b)所示。

圖1 70 m拖輪受風(fēng)力作用曲線圖a) 和受水流作用曲線圖b)

設(shè)定外力影響值控制在設(shè)計(jì)拖力的百分之一，即F≤100 t×1%=1 t（10 000 N），

則風(fēng)速V應(yīng)不大于5.57 m/s,實(shí)取風(fēng)速不大于5 m/s。

水流速度應(yīng)不大于0.316 m/s, 實(shí)取水流速度不大于0.3 m/s。

實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，選擇風(fēng)向與水流方向相反，這樣兩種作用力可以互相抵消，使測試的數(shù)據(jù)受外力影響較小。另外，選擇船舶縱向受風(fēng)力及水流力作用，這樣能保證船的航向穩(wěn)定性。

3 拖力方向及拖樁位置

拖力方向及拖樁位置的選擇，主要是使得拖船在試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的水流方向不影響拖力，如圖2所示。

圖2 拖力試驗(yàn)平面布置圖

如果布置不妥，阻礙物會使試驗(yàn)過程中螺旋槳推動產(chǎn)生的水流倒流回船舶位置，此水流會對試驗(yàn)船舶產(chǎn)生很大作用力，導(dǎo)致拖力測試不準(zhǔn)確。因此，合理的布置應(yīng)使在拖力試驗(yàn)過程中螺旋槳推動產(chǎn)生的水流不會倒回，不影響拖力測試數(shù)據(jù)。

4 拖船吃水和壓載狀況

拖力試驗(yàn)時(shí)要求船有足夠的吃水，并且首尾吃水差不大于300 mm。通過壓載可以增加船自身重量及吃水，自身重量增加可以增加船的慣性，較大的慣性有利于產(chǎn)生穩(wěn)定的拖力；螺旋槳在水線以下，有助于主機(jī)發(fā)出的功率更有效的轉(zhuǎn)化為拖力。若部分螺旋槳露出水面，槳葉受到不均勻的反作用力會產(chǎn)生震動及動不平衡力，影響拖力。

5 試驗(yàn)區(qū)域的水深要求

根據(jù)水深2.5Ta≤h≤4.0aT要求，按重載吃水Ta=6 m，則試驗(yàn)區(qū)域的水深為h=15～24 m，效果較好。如果水深不足，將導(dǎo)致拖力試驗(yàn)產(chǎn)生的水流與水底面產(chǎn)生摩擦力，消耗主機(jī)發(fā)出的功率，導(dǎo)致在額定功率的情況下拖力降低。

6 安全措施

在確保快速準(zhǔn)確的測試出船的拖力的同時(shí)，必須高度重視試驗(yàn)過程中的安全因數(shù)。惡劣的試驗(yàn)條件、試驗(yàn)工具設(shè)備的強(qiáng)度不足、錯誤的操作程序都可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。

（1）惡劣的試驗(yàn)條件除了影響拖力數(shù)據(jù)外，還容易導(dǎo)致安全事故。因此試驗(yàn)環(huán)境的要求有：試驗(yàn)水域應(yīng)平穩(wěn)開闊，浪高不大于1 m；風(fēng)速不大于5 m/s；應(yīng)無影響試驗(yàn)的雨雪；試驗(yàn)水域能見度不小于500 m；試驗(yàn)環(huán)境溫度為-10 ℃～40 ℃；試驗(yàn)水域拖船前方不能有障礙物；試驗(yàn)水域在拖索兩旁100 m內(nèi)不允許任何船舶進(jìn)入。

（2）試驗(yàn)工具設(shè)備必須保證有足夠的強(qiáng)度。拖樁、拖力絞車及與連接拖樁與絞車之間的鋼絲繩、卸扣、拉力計(jì)的強(qiáng)度必須滿足設(shè)計(jì)要求；連接拖樁與絞車之間的鋼絲繩、卸扣、拉力計(jì)是最容易損壞的工具設(shè)備，試驗(yàn)前必須對其銹蝕及磨損狀況進(jìn)行檢查，不要使用有損壞的工具。

（3）合理的操作程序也是安全的保證。拖力試驗(yàn)過程中要防止突然快速加油，突然快速加油將產(chǎn)生瞬間沖擊力，因船的質(zhì)量很大，產(chǎn)生的瞬間慣性沖擊力也很大，加油一定要緩慢的進(jìn)行；保持船的位置及方向，防止船在試驗(yàn)中途停止過程中船后退，鋼絲繩與船底螺旋槳纏繞在一起損壞螺旋槳；避免船向岸邊淺水區(qū)域漂移時(shí)與水底礁石碰撞；另外，拖力試驗(yàn)時(shí)鋼絲繩四周不能站人，防止鋼絲繩斷裂或彈動傷人。拉力試驗(yàn)過程中船上所有人員應(yīng)該抓住扶手，避免鋼絲繩或卸扣斷裂時(shí)船加速前，船上人員因慣性摔傷撞傷。

7 小結(jié)

通過多次試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果對照，找到了消除或降低拖力試驗(yàn)中影響拖力大小的因數(shù)。本廠已成功的完成了30多艘船的拖力試驗(yàn)，試驗(yàn)測得的拖力與設(shè)計(jì)拖力偏差不超過5%，獲得船東及船檢的好評。在拖力試驗(yàn)過程中，船很容易保持穩(wěn)定的狀態(tài)，連續(xù)測出3～5 min穩(wěn)定有效拖力，大大提高了試驗(yàn)效率。通過強(qiáng)度校核及安全的操作程序分析，消除了拖力試驗(yàn)中的危險(xiǎn)隱患，所有的拖力試驗(yàn)無一安全事故發(fā)生。

[1]陸俊岫主編.船舶建造質(zhì)量檢驗(yàn)[M].1996.