李洪雷

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展，船舶運(yùn)輸是當(dāng)今世界主要運(yùn)輸方式之一。船舶拖帶是常見(jiàn)的難船救助形式，保障拖帶纜繩安全是成功的關(guān)鍵因素之一。因此，探討纜繩張力測(cè)試方法在船舶拖帶中的應(yīng)用具有重要的作用。本文首先對(duì)纜繩張力測(cè)試的原理進(jìn)行了概述，詳細(xì)探討了纜繩張力測(cè)試方法在船舶拖帶中的應(yīng)用，旨在促進(jìn)船舶的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：纜繩張力測(cè)試方法；船舶拖帶；應(yīng)用

隨著技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)的進(jìn)步，單位運(yùn)力增大，船舶數(shù)量有所增加，海上運(yùn)輸?shù)囊?guī)模也有了空前的提高。與之同時(shí)，由于海上環(huán)境復(fù)雜多變，難以預(yù)測(cè)，亦或是由于船舶在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中保養(yǎng)、操作不當(dāng)，船舶事故也不可避免的發(fā)生著。海上拖帶作業(yè)，是在海難救助中經(jīng)常對(duì)遇險(xiǎn)船舶使用的救助方式，多發(fā)生在較為惡劣的氣象海況下，并受被救助船舶狀態(tài)，拖帶方式等影響，常常會(huì)遇到很多不利于拖帶的情況。對(duì)滿載大型船舶和超大型船舶拖帶時(shí)，偏蕩現(xiàn)象時(shí)有出現(xiàn)，特別是在被救助船舶化機(jī)失效，沒(méi)有調(diào)整壓載水到最佳拖帶狀態(tài)時(shí)尤其容易發(fā)生。

偏蕩現(xiàn)象的產(chǎn)生會(huì)造成拖帶困難，嚴(yán)重時(shí)會(huì)進(jìn)一步造成拖帶失控、斷纜等事故。

如果對(duì)被拖船產(chǎn)生的力矩過(guò)大，甚至有可能造成被拖船的傾覆。能見(jiàn)度不良時(shí)，被拖船異常動(dòng)態(tài)難察覺(jué)，若沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取正確的應(yīng)對(duì)措施，很容易形成緊迫局面，影響到拖帶雙方及其船員的安全。在船舶的拖航救助過(guò)程中一旦發(fā)生斷纜事故，會(huì)使被救助船舶再次失控，可能導(dǎo)致船舶碰撞、人員傷亡及污染海洋環(huán)境等二次事故。惡劣天氣下發(fā)生斷纜事故，想重新對(duì)遇難船舶進(jìn)行帶纜往往十分困難，因此需要采取措施積極的預(yù)防這些事故的發(fā)生，從而保障拖救工作的順利進(jìn)行。

1 纜繩張力測(cè)試方法在船舶拖帶中應(yīng)用的選題背景

拖帶救助是利用救助船拖帶遇險(xiǎn)船脫離危險(xiǎn)，通過(guò)保全遇險(xiǎn)船舶來(lái)挽救船上人的生命，保證船舶安全的常見(jiàn)救助方式，它在整個(gè)海上救助過(guò)程中占有相當(dāng)大的比例。快速有效地拖帶救助是提高救助效益，減少人員和財(cái)產(chǎn)損失，避免危險(xiǎn)惡化的重要手段。而拖航斷纜是拖救過(guò)程中的常見(jiàn)事故之一，在近年來(lái)的救助過(guò)程中，主拖纜斷纜時(shí)有發(fā)生，不僅直接影響救助效果，而且危及遇險(xiǎn)船及人員安全。此外，在大風(fēng)浪中重新接拖非常困難，也很危險(xiǎn)。為防止拖救過(guò)程中主拖纜的斷纜，必須采取一些預(yù)防措施以控制拖纜張力的持續(xù)增長(zhǎng)和突變?，F(xiàn)有的拖帶案例中，纜繩張力一般經(jīng)估算相應(yīng)海況條件下的拖帶阻力確定。航行過(guò)程中估算纜繩張力大小的方法包括觀察船舶拖帶速度、拖帶角度、纜繩張緊程度等。

調(diào)整這些參數(shù)是預(yù)防纜繩張力過(guò)大的主要措施，但并不能準(zhǔn)確得知纜繩張力的大小。目前，針對(duì)纜繩在實(shí)際拖帶過(guò)程中受到的張力和沖擊荷載大小實(shí)時(shí)測(cè)定的案例和研究甚少。

2 纜繩張力測(cè)試的原理

目前，普遍采用的測(cè)試?yán)|索張力方法有壓力表測(cè)定千斤頂液壓法、壓力傳感器直接測(cè)定法、拉索頻率測(cè)定法等方法。近年來(lái)又發(fā)展了諸如振動(dòng)法、三點(diǎn)彎曲法等方法。對(duì)全柔性纜索張力的測(cè)量，比較合適的有三點(diǎn)彎曲式測(cè)定法和拉索頻率測(cè)定法（振弦式）。三點(diǎn)彎曲法測(cè)試?yán)|繩張力的方法性能穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可信，可以用來(lái)對(duì)拖帶纜繩的張力進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)測(cè)，而且測(cè)試時(shí)不需解纜，方便操作。由于繃緊的纜繩頻率對(duì)受力變化較為敏感，采用振弦法測(cè)試?yán)|繩張力時(shí)，要嚴(yán)格限定纜繩測(cè)試范圍兩端邊界，且要盡量減小傳感器重量對(duì)纜繩頻率造成影響。測(cè)試過(guò)程中，對(duì)纜繩進(jìn)行敲擊，采集其振動(dòng)頻率信號(hào)并分析，可發(fā)現(xiàn)，完全柔性繩的橫向振動(dòng)頻率和張力的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系比較明顯，因此，可以考慮利用振弦法對(duì)纜繩張力進(jìn)行測(cè)量。但由于振弦法對(duì)邊界條件要求較嚴(yán)格，在實(shí)際拖帶應(yīng)用中，需對(duì)纜繩測(cè)試范圍的支撐點(diǎn)進(jìn)行限位，比如在兩系柱之間進(jìn)行測(cè)量。另外，由于傳感器的本身重量影響，纜繩張緊狀態(tài)下測(cè)試的頻率誤差較大，必須選取相對(duì)質(zhì)量對(duì)纜繩頻率影響可忽略的傳感器進(jìn)行測(cè)量。

3 纜繩張力測(cè)試方法在船舶拖帶中的應(yīng)用措施

3.1在拖航救助中，保證拖帶速度、保證懸垂高度及控制拖帶長(zhǎng)度之間存在一定矛盾。因此駕駛員在通過(guò)觀察應(yīng)力監(jiān)測(cè)值判斷懸垂高度不足或者纜繩張力過(guò)大時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)采取降速措施，再對(duì)出纜長(zhǎng)度和懸垂量進(jìn)行調(diào)整，從而防止發(fā)生斷纜及被拖船舶失控等危險(xiǎn)。

3.2自動(dòng)拖纜裝置是最新的拖帶設(shè)備，可很好的緩解纜繩因風(fēng)浪等作用產(chǎn)生的沖擊張力，從而保護(hù)纜繩，避免纜繩崩斷。但在使用時(shí)需要注意該裝置只根據(jù)雞繩的張力大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，并不會(huì)對(duì)出纜長(zhǎng)度和懸垂量進(jìn)行評(píng)價(jià)，特別是水深受限時(shí)若放出過(guò)多的纜繩會(huì)造成拖底發(fā)生危險(xiǎn)，航速過(guò)快時(shí)纜繩的穩(wěn)態(tài)阻力増大一直松纜，航行水域?qū)挾仁芟薨l(fā)生偏蕩時(shí)纜繩張力較大，自動(dòng)松纜增加被拖船偏蕩的最大橫距，這些都是應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)避免出現(xiàn)的情況。

3.3建立了拖航智能輔助決策系統(tǒng)，構(gòu)建系統(tǒng)的架構(gòu)并設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作流程。本系統(tǒng)基于纜繩張力和轉(zhuǎn)速傳感器輸入的數(shù)據(jù)，解決了拖航作業(yè)中纜繩易發(fā)生的危險(xiǎn)，包括受沖擊力斷纜、拖帶阻為過(guò)大產(chǎn)生斷纜、出纜長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)及懸垂高度合適，可以極大的提高拖航的安全，并減小人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障救助人員的安全，提高拖帶的自動(dòng)化程度。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，探討纜繩張力測(cè)試方法在船舶拖帶中的應(yīng)用對(duì)船舶性能具有重要的作用。因此要進(jìn)一步提高和完善纜繩張力測(cè)試方法在船舶拖帶中的應(yīng)用措施，這樣才能促進(jìn)我國(guó)船舶的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]王斌. 纜繩張力監(jiān)測(cè)在保障海上拖救安全中的應(yīng)用[D].大連海事大學(xué)，2016.

[2]張福友，楊永春，賈公民，孫磊.纜繩張力測(cè)試方法在船舶拖帶中的應(yīng)用[J].中國(guó)水運(yùn)（下半月），2015，15（01）：1-2+4.