吳衛(wèi)兵, 孫 誠

(1. 大連海事大學(xué) 航海學(xué)院， 遼寧 大連 116026；2. 大連海達(dá)船員管理有限公司， 遼寧 大連 116026)

重大件貨物裝船的方法很多，如大型吊機(jī)吊裝[1]、滾裝、橫向拖拉及縱向拖拉等?？紤]到作業(yè)難度、安全性及經(jīng)濟(jì)效益，目前國際上普遍采用拖拉作業(yè)方式完成重大件貨物的裝載。拖拉作業(yè)裝載重大件貨物對運(yùn)輸船舶的靠泊要求很高，尤其是縱向拖拉作業(yè)。負(fù)責(zé)運(yùn)輸重大件貨物的船舶需拋雙錨控制船首，利用纜繩控制船尾，使船上滑道與碼頭滑道嚴(yán)格對齊，最終完成拖拉作業(yè)裝船工作。

根據(jù)相關(guān)的國際規(guī)則，船舶所載運(yùn)的重大件貨物是指質(zhì)量超過40 t，或長度超過12 m，或高度超過3 m的單件貨物。[2]隨著科技的不斷發(fā)展，需整體運(yùn)輸?shù)母鞣N大型設(shè)備越來越多，如跨海大橋的橋墩構(gòu)件、造船分段、大型港口機(jī)械及海上石油平臺等。針對這些重大件貨物的甲板運(yùn)輸，拖拉作業(yè)裝貨方式因具有作業(yè)難度較低、裝貨成本較低和安全系數(shù)相對較高等優(yōu)點(diǎn)而被國內(nèi)外很多船舶所有人及租船人采用。甲板上裝載重大件貨物的船舶一般將生活樓布置在船首，因此拖拉作業(yè)又可分為橫向拖拉和縱向拖拉2種。[3]

橫向拖拉作業(yè)(見圖1)是指通過拖拉鋼絲牽引將重大件貨物從船舶的一舷拖拉上船的作業(yè)方式，這種裝貨方式只需船舶舷側(cè)靠泊，利用艏艉纜繩使船上滑道與碼頭滑道嚴(yán)格對齊，與普通商船的靠泊方式無異?？v向拖拉作業(yè)(見圖2)是指通過拖拉鋼絲牽引將重大件貨物從船尾拖拉上船的作業(yè)方式，這種裝貨方式需船尾靠泊，利用雙錨控制船首，利用纜繩控制船尾，使船上滑道與碼頭滑道嚴(yán)格對齊?？v向拖拉作業(yè)方式對船舶的靠泊要求相對較高，不僅要在靠泊時使船上鋪設(shè)的滑道與碼頭滑道精確對齊，還要在整個拖拉作業(yè)過程中使其保持對齊并貼緊，這對受風(fēng)和流等外界因素影響的船舶而言要求很高。船舶在進(jìn)行船尾靠泊作業(yè)時，需根據(jù)港口的風(fēng)和流的條件尋找合適的時機(jī)拋雙錨，只有具備合適的出鏈長度和角度才能穩(wěn)定住船首，并實現(xiàn)對船首在左右2個方向上的小幅度調(diào)整。

根據(jù)水深、風(fēng)力、風(fēng)向、流速和流向等港口水文氣象條件確定拋錨時機(jī)及錨鏈的長度和角度是保證船尾靠泊拖拉作業(yè)成功完成的一個關(guān)鍵點(diǎn)。此外，在操縱船舶靠泊時確定合適的出鏈長度和角度是另一個關(guān)鍵點(diǎn)。以下對縱向拖拉作業(yè)在船尾靠泊時的出鏈長度和角度的確定方法及靠泊方法進(jìn)行研究。

1 建立數(shù)學(xué)模型

在一般情況下，拋雙錨船尾靠泊時出鏈長度與角度的關(guān)系見圖3。由圖3可得關(guān)系式

DSS=LSsinβ-B/2

(4)

式(1)～式(4)中：DPC和DSC分別為左錨及右錨與艏艉線的垂距；DPP為左錨偏開左舷側(cè)的橫距；DSS為右錨偏開右舷側(cè)的橫距；B為船寬；LP和LS分別為左錨及右錨的出鏈長度；α和β分別為左錨鏈及右錨鏈偏開艏艉線的角度。若出鏈長度(LP，LS)一定，則錨鏈角度(α，β)越大，錨與艏艉線的垂距(DPC，DSC)越大，錨偏開舷側(cè)的橫距(DPP，DSS)也越大；若錨鏈角度(α，β)一定，則出鏈長度(LP，LS)越長，錨與艏艉線的垂距(DPC，DSC)越大，錨偏開舷側(cè)的橫距(DPP，DSS)也就越大。

2 確定出鏈長度和角度

出鏈長度(LP，LS)主要由船舶的大小、港口的風(fēng)和流、泊位水深及底質(zhì)等參數(shù)來確定。采用船尾靠泊進(jìn)行拖拉作業(yè)裝載重大件貨物的船舶一般將駕駛臺布置在船首，船首受風(fēng)比較明顯，風(fēng)力越大所需錨鏈就越長。水流的方向和流速可從海圖或相關(guān)的圖書資料中獲取，在一般情況下若潮差>3 m，則潮流較大，應(yīng)適當(dāng)增加出鏈長度。泊位水深越深，所需錨鏈越長。在一般情況下，泊位前沿及調(diào)頭水域內(nèi)的底質(zhì)都適宜拋錨，無需作過多考慮。綜合以上情況，一艘2萬～3萬t排水量的重大件貨物運(yùn)輸船，在泊位水深10 m左右，船舶吃水7 m左右，風(fēng)和流影響不是特別明顯的情況下，雙錨出鏈長度均可設(shè)定為4節(jié)(1節(jié)=27.5 m)左右，與單錨錨泊出鏈長度的經(jīng)驗算法(3倍水深加上90 m)基本吻合。

錨鏈角度(α，β)通常由水流的方向和速度來確定。在一般情況下，泊位的走向與流向基本平行，因船尾靠泊導(dǎo)致船舶舷側(cè)受流(即橫流)。在有遮蔽的港池水域，流速較小，而河道等沿航道兩側(cè)布置的泊位受水流影響較為明顯。流速的大小可根據(jù)潮差估算，潮差<2 m時水流的影響不大，建議錨鏈角度取5°左右；潮差>3 m時水流的影響較為明顯，建議錨鏈角度取10°～20°。

3 確定拋錨時機(jī)

拋錨時機(jī)[7]是指出鏈長度和角度達(dá)到預(yù)設(shè)值的時機(jī)。出鏈長度可利用雷達(dá)或電子海圖進(jìn)行簡單的計算，利用拋錨時駕駛臺(雷達(dá)掃描中心或指揮位置)與碼頭的垂距確定出鏈長度相對較為容易。由于錨鏈角度無法直接在船上確定，因此為保證拋錨時機(jī)的準(zhǔn)確性，一般將錨鏈角度轉(zhuǎn)換為錨偏開舷側(cè)的距離(即DPP和DSS)來確定。

以“海洋石油225”輪的參數(shù)為例分析拋錨時機(jī)的確定方法。船寬B=38 m，錨鏈孔距離駕駛臺12 m，駕駛臺距離船尾141 m，確定好出鏈長度為4節(jié)，即LP=LS=110 m。錨鏈角度為20°，即α=β=20°，將以上數(shù)據(jù)代入式(3)得到：DPP=DSS=18.6 m。

按照碼頭標(biāo)示出的船尾靠泊位置向兩側(cè)各延伸DPP值和DSS值，在雷達(dá)或電子海圖上標(biāo)繪出2條電子方位線，方位線走向與碼頭走向相垂直，位置為碼頭標(biāo)示出的左右舷位置分別向左和向右延伸DPP值及DSS值后的位置。設(shè)置以掃描位置為圓心的活動距標(biāo)圈半徑為B/2+DPP=37.6 m。拋錨時確保左錨位于左側(cè)電子方位線上，右錨位于右側(cè)電子方位線上，即活動距標(biāo)圈與電子方位線相切。此外，也可在碼頭標(biāo)示的左右舷位置向兩側(cè)延伸DPP值和DSS值找到纜樁、房屋、電線桿等相應(yīng)的參照物，拋錨時確保錨位與參照物的連線與碼頭走向相垂直。

為控制出鏈長度，拋錨時錨距離碼頭的垂距應(yīng)為110 m+12 m+141 m=263 m。

在用雷達(dá)或電子海圖確定距離時，以駕駛臺位置(即雷達(dá)掃描中心或指揮位置)為基準(zhǔn)點(diǎn)較為方便。拋錨時駕駛臺距離碼頭的垂距應(yīng)為110 m+141 m=251 m。

設(shè)定以掃描位置為圓心的雷達(dá)或電子海圖活動距標(biāo)圈半徑為拋錨時駕駛臺距離碼頭的垂距值，拋錨時只要確保設(shè)定好的活動距標(biāo)圈與碼頭岸線或回波相切即可。同時，滿足出鏈長度和角度的要求即可較為準(zhǔn)確地確定拋雙錨時機(jī)。

4 拋雙錨船尾靠泊方法

在實踐中，拋雙錨船尾靠泊的錨泊方式主要有以下3種：

1) 一點(diǎn)錨，即雙錨同時拋下，適用于有防波堤的港池等泊位風(fēng)和流影響很小的水域。此時錨鏈主要用來控制船舶前后方向上的運(yùn)動，對左右方向上的運(yùn)動控制效果不好，因此靠妥后如需對船首進(jìn)行小幅度的橫向移動，僅依靠錨鏈基本無法實現(xiàn)。該方式對船舶靠泊操縱的要求不高，是拋雙錨船尾靠泊操縱中難度最小的一種。

2) 八字錨，即雙錨偏開艏艉線一定角度，適用于風(fēng)和流影響較明顯的泊位。在一般情況下，雙錨出鏈長度及角度基本相同，這樣有利于控制船首的橫向運(yùn)動，靠妥后依靠雙錨鏈可實現(xiàn)船首左右2個方向上的小幅移動。該方式在常見的3種錨泊方式中操縱難度最大。[4]

3) 長短錨，八字錨的另一種形態(tài)，操縱方便，能在一定程度上節(jié)省靠泊時間，在實踐中被廣泛采用。長短錨通常將一個錨作為主錨，錨鏈稍長；將另一個錨作為輔助錨，錨鏈稍短。船尾靠泊操縱時先拋下錨，使船舶在有退速的情況下擺正船位之后再拋輔助錨。這種拋錨方式容易出現(xiàn)輔助錨角度比主錨角度小的問題，若靠妥之后船首需較大幅度地向輔助錨一側(cè)橫向移動，則較難實現(xiàn)。

在實踐中，應(yīng)根據(jù)港口和泊位的具體情況決定采用何種拋錨方式。以下選定靠泊難度較大的拋八字錨方式，并設(shè)定較困難的外界條件(橫風(fēng)橫流)來分析拋雙錨船尾靠泊方法。

4.1 拋錨后轉(zhuǎn)向法

圖4為拋錨后轉(zhuǎn)向靠泊方法示意，靠泊水域的風(fēng)向(東風(fēng))和流向(西流)與碼頭走向平行，標(biāo)注的船舶所處位置編號為船舶最前點(diǎn)。

船舶頂風(fēng)頂流到達(dá)右錨拋錨點(diǎn)(圖4中位置①)，這時應(yīng)將船舶停住，拋下右錨，隨著風(fēng)和流對船舶的作用，船體向西漂移，漂移過程中用錨鏈控制漂移速度，錨鏈方向基本上與碼頭走向平行。利用船首拖船拖拉、船尾拖船頂推，并配合使用側(cè)推器使船舶左轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向過程中適時用主機(jī)控制船舶，使其沒有前進(jìn)或后退的速度，轉(zhuǎn)向速度也不宜太快。當(dāng)船舶到達(dá)預(yù)定的左錨拋錨點(diǎn)(圖4中位置②)時，拋下左錨，利用主機(jī)使船舶有微小的退速，松左錨鏈，絞右錨鏈，同時利用艏艉拖船和側(cè)推器控制船舶向西漂移，并使船上滑道與碼頭滑道對齊。當(dāng)雙錨出鏈長度和角度基本一致，且船上滑道與碼頭滑道嚴(yán)格對齊時，船舶到達(dá)圖4中的位置③，此時船位已擺正。若出鏈長度一致但角度不一致，說明錨鏈在水中沒有拉直，船舶應(yīng)稍微退速使雙錨鏈?zhǔn)芰?，直至雙錨出鏈長度和角度都基本一致。之后應(yīng)保持微小退速，同時松雙錨鏈，當(dāng)船尾距離碼頭20 m左右時，將雙錨鏈剎住，船尾盡快帶上纜繩，保持船上滑道與碼頭滑道始終對齊。在帶纜過程中應(yīng)利用艏艉拖船及側(cè)推器使船舶航向與碼頭走向始終保持垂直。纜繩上樁之后，絞纜繩使船舶后退，同時慢松雙錨鏈，在后退過程中一直保持船上滑道與碼頭滑道嚴(yán)格對齊，直至船尾與碼頭間距為3 m左右，到達(dá)圖4中的位置④，錨鏈和纜繩都絞緊，靠泊作業(yè)結(jié)束。

這種靠泊方法在實踐中經(jīng)常被采用，但拋錨的順序應(yīng)根據(jù)泊位處的風(fēng)流情況來確定。通常先頂風(fēng)頂流拋遠(yuǎn)端錨，圖4為東風(fēng)西流先拋右錨，若為西風(fēng)東流，則當(dāng)船舶順風(fēng)順流接近泊位時，應(yīng)先拋左錨，風(fēng)流協(xié)助船舶漂移到右錨拋錨點(diǎn)之后再拋右錨，其他操縱方法一致。該方法的優(yōu)點(diǎn)是靠泊作業(yè)耗時相對較短，船首容易控制；缺點(diǎn)是操縱人員從視覺上確定拋錨時機(jī)較為困難，必須依靠助航儀器協(xié)助。該方法適用于風(fēng)和流影響較明顯的水域。

4.2 擺正船位后拋錨法

利用車、舵、艏艉拖船和側(cè)推器將船舶控制到圖5中的位置①，將船停?。焕敏剪和洗皞?cè)推器將船舶調(diào)整至右錨拋錨點(diǎn)(圖5中的位置②)，拋右錨，松錨鏈；利用艏艉拖船和側(cè)推器將船舶位置調(diào)整至左錨拋錨點(diǎn)(圖5中的位置③)，拋左錨，絞右錨鏈，松左錨鏈，用車使船舶有輕微退速；利用拖船及側(cè)推器控制船舶在位置①稍后的位置，直至雙錨出鏈長度和角度基本一致。之后的操縱方法與“4.1”節(jié)中的操縱方法一致。

這種靠泊方法在實踐中也經(jīng)常被采用，一般都是擺正位置之后先轉(zhuǎn)向頂風(fēng)流一側(cè)拋錨，借助風(fēng)和流的作用使船舶向另一側(cè)漂移，到達(dá)另一拋錨點(diǎn)時再拋下另一錨。圖5為西風(fēng)東流，船舶在順風(fēng)順流接近泊位時，應(yīng)先拋左錨，利用風(fēng)和流使船舶向東漂移到右錨拋錨點(diǎn)，其他操縱方法一致。該方法的優(yōu)點(diǎn)是易于確定拋錨點(diǎn)，利用碼頭上的參照物，憑視覺就可判斷拋錨時機(jī)；缺點(diǎn)是在風(fēng)流較大的情況下，船舶橫移比較困難，靠泊作業(yè)耗時較長。因此，該方法一般用于風(fēng)和流影響不是很明顯的靠泊水域。

5 船尾靠泊方案的制訂及風(fēng)險評估

不同船舶的操縱性能各不相同，因此在進(jìn)行船尾靠泊作業(yè)前應(yīng)根據(jù)船舶自身的操縱性能和外界風(fēng)流的影響，合理地制訂靠泊方案，尤其是在船舶倒車、拋錨、轉(zhuǎn)向和系泊過程中要充分考慮到相關(guān)因素，包括：船舶的倒車性能；單車進(jìn)車倒車所致的偏轉(zhuǎn)效果、側(cè)推器性能；拖船的數(shù)量、功率及其操縱性能；錨設(shè)備及系泊設(shè)備的工況等。車、舵、側(cè)推器、錨、纜繩和拖船配合良好是保證靠泊作業(yè)成功的另一關(guān)鍵點(diǎn)。

在制訂靠泊方案時，應(yīng)對各種可能出現(xiàn)的應(yīng)急情況進(jìn)行風(fēng)險評估，并有針對性地制訂出相應(yīng)的預(yù)案及風(fēng)險控制措施。在未充分了解船舶的操縱性能的情況下，倒車時的余速不宜過大，靠泊時進(jìn)車和倒車速度均不宜太大，并盡量增加拖船的數(shù)量及增大其功率。由于甲板重大件貨物運(yùn)輸船的干舷一般都較低，因此在申請拖船時要充分考慮拖船是否可正常實施頂推作業(yè)。

6 船尾靠泊的注意事項

實施拖拉作業(yè)的泊位一般不設(shè)碰墊，靠泊時船尾不能直接貼上碼頭，否則會導(dǎo)致碼頭滑道及碼頭結(jié)構(gòu)物遭到損壞。

在進(jìn)行拖拉作業(yè)時，要求船上滑道與碼頭滑道嚴(yán)格對齊并貼緊，僅靠船舶自身的纜繩基本無法實現(xiàn)。一般碼頭上都會準(zhǔn)備4根系泊纜(如圖2所示)，由碼頭操作人員操縱，使船舶向后移動，直至船上滑道與碼頭滑道嚴(yán)格對齊并貼緊。船上纜繩主要用來控制船尾的左右移動。一般船上左右舷至少各帶2根纜繩，外當(dāng)和里當(dāng)各1根，俗稱外八纜和內(nèi)八纜。若碼頭風(fēng)流影響較大，還應(yīng)適當(dāng)增加纜繩。

拋錨點(diǎn)要控制好，船舶在后退入泊過程中應(yīng)盡可能地保證船上滑道與碼頭滑道始終處于對齊狀態(tài)。在圖4的情況下，若右錨位置不合適，或靠泊過程中船位偏在泊位西側(cè)半個船寬以上，且船舶有退速，直到船尾纜繩帶上岸之后才將船位擺正，這樣靠泊后雙錨鏈可能均指向右前方。由于風(fēng)和流同時作用在船舶右舷，此時僅靠碼頭上的2根系泊纜不一定能將船上滑道與碼頭滑道嚴(yán)格對齊。在拖拉作業(yè)中要求船舶的錨鏈和船岸所有的纜繩都絞緊且處于受力平衡狀態(tài)，防止進(jìn)行重大件貨物拖拉作業(yè)時因船舶移動而導(dǎo)致斷纜，造成嚴(yán)重事故。

出鏈長度不宜太長，角度不宜太大，否則會影響其他船舶通航或錨泊。此外，出鏈長度不宜太短，角度不宜太小，出鏈長度太短可能會因臥底鏈長太短而抓力不夠，角度太小會導(dǎo)致船首偏蕩幅度較大，船尾兩舷與碼頭的距離差較大，這樣有一舷可能會觸碰碼頭。以船寬為38 m的船舶為例，若其航向偏差5°，則船尾左右兩舷與碼頭的距離差約為3.3 m，而靠好后船尾與碼頭的距離一般控制在3 m左右。此外，出鏈長度越長、錨鏈角度越大，則圖4中從位置①到位置②，圖5中從位置②到位置③，船首需擺動的幅度越大，耗時越長，操縱的難度就越大。

船尾纜繩應(yīng)盡早上岸，這樣即使在靠泊過程中船上滑道與碼頭滑道有錯開現(xiàn)象，因纜繩可控制船尾，仍有足夠遠(yuǎn)的距離利用拖船和側(cè)推器來調(diào)整船首位置及錨鏈的方向。

擺正位置后要核對艏向是否垂直于碼頭走向，因為對于將駕駛臺設(shè)置在船首的船舶，無法在駕駛臺上通過視覺觀察到船尾是否與碼頭平行。

對于受水流影響較明顯的泊位，雙錨出鏈長度和角度應(yīng)基本相同，且靠妥后纜繩和錨鏈一定要絞緊，否則因漲落潮導(dǎo)致的水流方向變化會導(dǎo)致船首在左右2個方向上小幅擺動，從而無法實現(xiàn)船上滑道與碼頭滑道的嚴(yán)格對齊。

在根據(jù)出鏈長度及角度確定拋錨時機(jī)時，采用前述數(shù)學(xué)模型的計算值及雷達(dá)和電子海圖的航海測量功能來實現(xiàn)，不可避免地存在各種誤差，在實際工作中應(yīng)留有足夠的安全余量。

7 結(jié)束語

重大件貨物拖拉作業(yè)裝船作為一種省時且相對經(jīng)濟(jì)的作業(yè)方法，被廣泛采用。這種作業(yè)方法對船舶的靠泊要求很高，會給港口引航員及重大件貨物運(yùn)輸船的船長帶來很大壓力。從理論的角度出發(fā)，針對拋雙錨船尾靠泊建立出鏈長度與角度關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合實踐經(jīng)驗將該模型應(yīng)用到船舶實踐中，提出典型的靠泊方法及注意事項，以期為重大件貨物運(yùn)輸船的從業(yè)人員、從事重大件貨物運(yùn)輸?shù)母酆狡笫聵I(yè)單位人員及港口引航員等提供參考。

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