陳丹平

（上海港引航站，上海 200082）

0 引言

1963 年，我國建造第一座浮筒式鉆井平臺(tái)，至今已逐步形成各類鉆井平臺(tái)的設(shè)計(jì)和建造能力，并向海洋工程裝備設(shè)計(jì)、建造和應(yīng)用大國邁進(jìn)[1]。近年來，上海造船企業(yè)和江蘇多家海工裝備制造企業(yè)紛紛開始建造鉆井平臺(tái)，完工后需拖帶出口。在繁忙的港內(nèi)航道從事鉆井平臺(tái)拖帶作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)極高，如何做好相關(guān)安全風(fēng)險(xiǎn)和預(yù)控成為倍受關(guān)注的問題。

1 拖帶安全風(fēng)險(xiǎn)

經(jīng)上海港的鉆井平臺(tái)主要以自升式鉆井平臺(tái)為主，本文就遠(yuǎn)洋拖船“德惠”輪拖帶自升式鉆井平臺(tái)“東方龍”操縱實(shí)踐為例，對(duì)影響拖帶安全的因素進(jìn)行分析?！暗禄荨陛嗛L89.96 m，型寬17.2 m，吃水6.5 m，功率2×6500 kW，方形系數(shù)0.6，縱剖面系數(shù)0.97，系柱拖力2080 kN。

1.1 鉆井平臺(tái)的特別之處

鉆井平臺(tái)總長101.8 m，水線長度70.36 m，型寬76 m，型深9.45 m，吃水6.4 m，方形系數(shù)1.0，樁腿高度166.98 m，水線以上受風(fēng)面積3149 m3。

鉆井平臺(tái)主體為近似三角箱形，帶有三條三角桁架式樁腿，樁腿能夠自由升降，可下伸至海底站立在海床上，從而托起船殼并使其底部離開海面一定的距離[1]。拖帶時(shí)樁腿收起，鉆井平臺(tái)漂浮在水面上，船體呈現(xiàn)出沒有任何載重線形變化的箱型，水阻力大，拖帶時(shí)易形成較大的渦旋阻力；其上層建筑除生活區(qū)外，還有大型鉆井設(shè)備和3 條百米多高的樁腿，受風(fēng)面積大。鉆井平臺(tái)拖帶總阻力較普通商船大，易受外界因素影響其航向穩(wěn)定性，且鉆井平臺(tái)舷側(cè)布設(shè)有管路，輔助拖船無法實(shí)施旁拖、頂推等操縱，不能有效抑制鉆井平臺(tái)的偏航。

1.2 水文氣象

上海港屬正規(guī)淺海半日潮，一般落潮流強(qiáng)于漲潮流。波浪運(yùn)動(dòng)主要以風(fēng)浪為主，且明顯受季風(fēng)影響，冬季浪向偏東北，夏季浪向偏東南。受地形及徑流影響，屬中等強(qiáng)度的潮汐河口，中浚潮位站多年平均潮差2.67 m，最大潮差為4.62 m,漲潮流平均流速90～240 cm/s，落潮流平均流速210～230 cm/s[2]。較普通商船而言，拖帶速度較低的箱型結(jié)構(gòu)鉆井平臺(tái)，其所受浪與流的影響程度更顯著。

上海港常風(fēng)向?yàn)镋SE，其次為E、ENE 和NNE；冬季盛行NE、NW 風(fēng)，夏季盛行SE 風(fēng)；強(qiáng)風(fēng)向?yàn)镋NE。鉆井平臺(tái)上層建筑受風(fēng)面積大，強(qiáng)風(fēng)時(shí)船位難以控制。春冬季易出現(xiàn)大霧天氣，且持續(xù)時(shí)間較長；夏季多強(qiáng)對(duì)流且伴有雷雨大風(fēng)，最大風(fēng)力可達(dá)10 級(jí)以上；冬季受冷空氣影響，刮偏北大風(fēng)。惡劣的氣象條件對(duì)拖帶安全造成極大威脅。

1.3 通航環(huán)境

1）航道情況

上海港航道寬度有限，航標(biāo)密集，如突遇強(qiáng)風(fēng)，主拖船和鉆井平臺(tái)由于其結(jié)構(gòu)不同，鉆井平臺(tái)向下風(fēng)側(cè)漂移量大于主拖船，如未及時(shí)修正風(fēng)流壓差，可能會(huì)發(fā)生碰擦航標(biāo)的事故。以拖帶“東方龍”為例，拖帶總長近400 m，當(dāng)風(fēng)流壓差為5°時(shí)，主拖船與鉆井平臺(tái)間的船位橫向偏差達(dá)57.4 m，如船位掌控不當(dāng)，存在碰擦航標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。

2）航道水深

依據(jù)《長江口深水航道通航安全管理辦法》，拖帶船隊(duì)禁止在長江口深水航道及兩側(cè)水域航行，鉆井平臺(tái)只能經(jīng)南槽航道拖帶出口。南槽航道水深較淺，九段燈船附近最淺水深約5 m。當(dāng)?shù)统睍r(shí)，航道水深無法滿足主拖船與鉆井平臺(tái)對(duì)富余水深的要求，如操縱不當(dāng)，易造成擱淺、拖底、拖纜斷裂等事故。

3）交通環(huán)境

上海港水域船舶流量大，通航環(huán)境復(fù)雜。以圓圓沙警戒區(qū)為例，其是長江口深水航道和南槽航道船舶流交會(huì)區(qū)域，通航密度大，可航水域小，且VHF 嘈雜，難以進(jìn)行有效溝通，該水域船舶會(huì)遇態(tài)勢(shì)極其復(fù)雜，圓圓沙警戒區(qū)常規(guī)的交通流向有十幾種之多。拖帶船隊(duì)總長度長，航跡帶寬度大，拖帶速度慢，操縱困難，采取避讓行動(dòng)的能力嚴(yán)重受限。

1.4 人為因素

研究表明80%以上的事故與人的行為因素有關(guān)。人為失誤的種類包括：疏忽與遺漏、基于規(guī)則的錯(cuò)誤、基于知識(shí)的錯(cuò)誤、文化條件和違反安全慣例等。疏忽與遺漏包括精力渙散和偏見、正?？深A(yù)見環(huán)境的變化、壓力和疲勞等[3]。船舶碰撞是各類水上交通事故中最易受到人為因素影響的一類事故[4]。

拖帶作業(yè)時(shí)間長，壓力大，工作內(nèi)容相對(duì)單調(diào)，人易產(chǎn)生疲勞，從而引發(fā)人為失誤。這些人為失誤包括人員溝通上的不協(xié)調(diào)、對(duì)于某些重要拖帶部件的誤操縱或違規(guī)操縱、對(duì)船位及船速的控制不當(dāng)、對(duì)當(dāng)時(shí)的環(huán)境和情況的判斷和避讓失誤等。

2 安全可行性分析

拖帶前應(yīng)根據(jù)氣象、潮汐、拖船和被拖鉆井平臺(tái)的資料，對(duì)拖帶方案做安全可行性分析。

2.1 拖帶鉆井平臺(tái)所需拖力的計(jì)算

按中國船級(jí)社發(fā)布的《海上拖航指南》附錄2 中關(guān)于海上拖帶阻力估算方法，拖帶的總阻力可按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

式中：R 為拖帶總阻力，kN；Rf為被拖船摩擦阻力，kN；Rb為被拖船剩余阻力，kN；Rft為拖船摩擦阻力，kN；Rbt為拖船剩余阻力，kN。

被拖船阻力按如下近似方法確定：

式中：A1為水下濕表面積，m2；V 為航速，m/s；Cbt為方形系數(shù)；A2為浸水部分舯橫剖面積，m2。

其中：濕表面積A1如無詳細(xì)資料，可按如下方法求得：

式中：L、B、d 分別為船長、船寬和吃水，m。

對(duì)于受風(fēng)面積特別龐大的鉆井平臺(tái)，其拖帶阻力尚應(yīng)按下式計(jì)算，取2 種算法的較大值：

式中：Ra為空氣阻力，kN；ρ 為空氣密度，kg/m3，按1.22 kg/m3計(jì)算；V 為風(fēng)速，m/s；CSAi為水面以上縱向受風(fēng)面積，m2。

拖船阻力可使用拖船設(shè)計(jì)資料，如無資料可按公式（2）、（3）、（4）近似公式計(jì)算。

以“德惠”拖帶“東方龍”出港為例，由瀏河口警戒區(qū)至南槽引航船總航程約56 nmile，按白天拖帶要求，平均拖速需達(dá)5 kn。取航速5 kn、迎風(fēng)風(fēng)速18 m/s，按公式（1）～（5）估算可得拖帶總阻力795 kN，按公式（6）、（7）計(jì)算可得拖帶總阻力1119 kN，取較大值1119 kN。主拖船拖力2080 kN，大于1119 kN 拖帶總阻力，滿足所需拖力要求。

2.2 拖帶船隊(duì)編隊(duì)及拖船布置

引航員根據(jù)鉆井平臺(tái)的特殊結(jié)構(gòu)，合理配置拖船并構(gòu)建拖帶船隊(duì)。以“德惠”拖帶“東方龍”出港為例，采取“德惠”吊拖，提供前進(jìn)的動(dòng)力；鉆井平臺(tái)后部兩側(cè)各系帶一艘全旋回拖船A 和B，協(xié)助“德惠”控制鉆井平臺(tái)航行姿態(tài)，在遇緊急情況時(shí)可協(xié)助鉆井平臺(tái)減速、穩(wěn)定船位及協(xié)助轉(zhuǎn)向。因船舶交通流復(fù)雜，再安排一艘拖船C 為船隊(duì)護(hù)航，也可作為主拖船或輔助拖船故障時(shí)應(yīng)急處置。綜合考慮船隊(duì)操縱能力與航道情況，主拖纜長度取185 m。圖1 為拖帶船隊(duì)拖船布置圖

圖1 拖帶船隊(duì)拖船布置圖

2.3 所需單向航道寬度的查核

根據(jù)《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》JTS 165-2013 第6.4.2 款規(guī)定，航道有限寬度由航跡帶寬度、船舶間富裕寬度和船舶與航道邊的富裕寬度組成，單向航道寬度按下列公式確定：

式中：A 為航跡帶寬度，m；C 為船舶與航道邊富裕寬度，m；W 為單向航道寬度，m；r 為風(fēng)流壓偏角，（°）；n 為船舶漂移倍數(shù)；B 為船舶間寬度，m。

當(dāng)取風(fēng)流壓偏角為10°，n 為1.59，船舶與航道邊富裕寬度為0.75 倍船寬，根據(jù)公式（8）、（9）計(jì)算可得鉆井平臺(tái)拖帶船隊(duì)所需單向航道寬度為344 m。上海港出口航道寬度約在400～800 m 間，滿足鉆井平臺(tái)“東方龍”拖帶船隊(duì)對(duì)所需單向航道寬度要求。

3 安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控

3.1 發(fā)揮團(tuán)隊(duì)引航作用

對(duì)于安全風(fēng)險(xiǎn)高、操縱難度大的船舶引航需發(fā)揮團(tuán)隊(duì)力量。鉆井平臺(tái)拖帶需要駕駛臺(tái)成員在不同位置上各盡所能，與其他成員協(xié)調(diào)配合完成工作，主拖船、鉆井平臺(tái)、輔助拖船各團(tuán)隊(duì)間需把個(gè)體目標(biāo)與船隊(duì)目標(biāo)協(xié)調(diào)統(tǒng)一，以達(dá)到團(tuán)隊(duì)工作效率最大化。定時(shí)檢查主纜、各連接部件的受力及磨損情況、核實(shí)與他船的會(huì)遇意圖等，通過團(tuán)隊(duì)成員的交叉檢查，有效減少人為因素帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，提高引航工作安全系數(shù)。引航應(yīng)協(xié)同岸基支持，岸基人員通過電子設(shè)備得到完善的數(shù)據(jù)分析，提供實(shí)時(shí)的氣象信息、船舶交通流情況等，實(shí)時(shí)跟蹤并提供專業(yè)指導(dǎo)，降低引航風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 時(shí)間節(jié)點(diǎn)

時(shí)間節(jié)點(diǎn)的合理控制是鉆井平臺(tái)拖帶順利與否的關(guān)鍵。引航員應(yīng)分析相關(guān)資料，合理選擇拖帶起始時(shí)間和經(jīng)過九段淺灘時(shí)間，制定通過各重要航段的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。引航員還應(yīng)掌握各航段船舶通航規(guī)律，預(yù)判各航段可能的通航情況。通常鉆井平臺(tái)拖航應(yīng)選擇潮差在1.84～2.74 m 間、最大流速小于2.5 kn 的日期。綜合考慮在白天拖航、流對(duì)航速影響和過九段淺灘時(shí)富余水深要求等因素，拖航日期以選擇農(nóng)歷初六至初八或二十到二十二為佳，晨昏蒙影時(shí)經(jīng)瀏河口警戒區(qū)下行出口航經(jīng)各復(fù)雜航段遭遇船舶高峰流的機(jī)率較小，安全風(fēng)險(xiǎn)較低，同時(shí)有效利用落潮流提升航速，為航經(jīng)九段淺灘留有足夠時(shí)間余量。

3.3 拖帶航行操縱

起航前召開航前會(huì)，合理規(guī)劃航線，確定拖帶時(shí)間節(jié)點(diǎn)、通信聯(lián)系頻道、明確拖帶總指揮與輔助拖船分指揮的各自職責(zé)，確保拖帶作業(yè)安全。主拖船除正常拖帶所需連接裝置外，另備一套主拖帶連接裝置和一套應(yīng)急拖帶連接裝置，并處于隨時(shí)應(yīng)急使用狀態(tài)。

航行中，參加拖帶作業(yè)船舶應(yīng)使用專用頻道保持內(nèi)部通訊暢通，按規(guī)定顯示號(hào)燈、號(hào)型，正確開啟AIS 設(shè)備，嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定，確保船隊(duì)航行在計(jì)劃航線上。引航員應(yīng)熟知各航段潮汐變化規(guī)律，及時(shí)接收氣象信息，根據(jù)專業(yè)判斷預(yù)配風(fēng)流壓角以抵消鉆井平臺(tái)漂移的影響。晨昏蒙影時(shí)，應(yīng)使用探照燈照射主拖纜警示對(duì)方船勿從主拖船與鉆井平臺(tái)之間穿越。加減速操縱時(shí)應(yīng)逐級(jí)進(jìn)行，每次增減幅度不超過主機(jī)負(fù)荷的5%為宜，并注意拖纜受力情況。大角度轉(zhuǎn)向操縱應(yīng)分多次完成，每次改向不超過5°為宜，并注意主纜受力角度。

拖帶船隊(duì)航行中拖纜是保障航行安全的重要因素，需經(jīng)常核查拖纜狀況，根據(jù)航道的寬度、水深等適時(shí)調(diào)整主拖纜長度，主拖纜懸垂量以拖纜在水面呈若隱若現(xiàn)為佳。

3.4 應(yīng)急預(yù)案

拖帶可能出現(xiàn)的緊急情況包括，遇惡劣天氣、斷纜等，需對(duì)可能的緊急情況制定應(yīng)急預(yù)案，主拖船負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)救助組織與協(xié)調(diào)，協(xié)助鉆井平臺(tái)實(shí)施應(yīng)急處置，并及時(shí)進(jìn)行報(bào)告。遇惡劣天氣，在應(yīng)急錨地臨時(shí)插樁升船；主拖纜斷纜，接應(yīng)急拖纜，輔助拖船迅速做好風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和準(zhǔn)備隨時(shí)實(shí)施接拖。

4 結(jié)語

大型鉆井平臺(tái)拖帶操縱無論是在狹水道或海上都屬困難操縱，特別是在有著“黃金水道”之稱的上海港水道。凡事預(yù)則立，通過分析鉆井平臺(tái)拖帶安全風(fēng)險(xiǎn)，認(rèn)真做好相應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控工作，操縱時(shí)小心謹(jǐn)慎，上海港鉆井平臺(tái)拖帶的安全才有所保障。