潘玉祥 盛宇軒 施理軍 劉清煜 王懷志

摘 ? ?要：針對P&O客滾船靠泊英國DOVER港和法國CALIAS港新舊碼頭時存在岸橋跳板懸空，以及船體結構與護舷干涉的問題，設計了輔助靠泊系統?？蜐L船輔助靠泊系統，包含DOVER端輔助靠泊系統以及CALIAS端輔助靠泊系統兩套子系統，兩套子系統分別采用獨立的液壓系統驅動；輔助靠泊系統主要結構件采用流線型設計，不僅與船體結構協調，而且可有效避免靠泊過程中對岸基護舷的破壞。系統中存在相對運動的部位，分別采用不銹鋼與工程塑料合金，在減小運動阻力的同時可以延長設備的使用壽命；輔助靠泊系統的設計，有效的解決了客滾船在不同碼頭之間靠泊存在的問題，提高了客滾船對碼頭的適應性。

關鍵詞：客滾船；輔助靠泊裝置

中圖分類號：U674.12?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

Berthing Aid System of Ro-Ro Passenger Ship （P&O）

Pan Yuxiang1， ?Sheng Yuxuan2， ?Shi Lijun1， ?Liu Qingyu1， ?Wang Huaizhi1

（ 1 Guangzhou Shipyard International Company Limited， Guangzhou 511464; 2 Nanjing University of Science and Technology ZiJin College， Nanjin 210023 ）

Abstract： A berthing aid system is designed to solve the problems of gangplank dangling and interference between hull structure and fender when P&O ro-ro passenger ship berths at DOVER port in Britain and CALIAS port in France. The berthing aid system consists of two sets of sub-systems， one is used for berthing at DOVER port and the other is used for berthing at CALIAS port， all of them are driven by independent hydraulic system respectively. The main structure of the berthing aid system adopts streamline design， which is not only coordinated with the hull structure， but also can effectively avoid the damage of the shore-based fender in the process of berthing. Stainless steel and engineering plastic alloy are used for the parts with relative movement in the system， which can reduce the movement resistance， thus prolonging the service life of the system.The design of berthing aid system effectively solves the problems arising during ro-ro passenger ship berthing at different wharves ，thus improving the adaptability of ro-ro passenger ship to wharves.

Key words： Ro-Ro passenger ship; Berthing aid system

1 ? ? 前言

客滾船（P&O）是一種人車兩用的交通運輸船舶，屬于船舶中的高端產品[1]?？蜐L船靠岸時一般通過岸基護舷的緩沖緩慢靠泊，直至與岸橋良好對接。隨著碼頭的擴建，新建碼頭結構、尺寸以及岸基護舷的布置可能發(fā)生變化，導致船舶?？啃屡f碼頭出現與岸橋對接錯位的問題或者與碼頭結構件干涉的問題。以某客滾船為例，該船是一艘往返于英國DOVER港和法國CALIAS港口的雙頭豪華客滾船，船艏艉三甲板和五甲板位置均可進出車輛，如圖1所示。由于DOVER港新舊碼頭結構尺寸以及岸基護舷布置上的差異，在?？緿OVER港時，船舶靠泊新建碼頭后船體中線與碼頭岸橋中線偏差1 578 mm，導致船舶靠岸時岸橋跳板一部分懸空（如圖1 a）和b）所示），影響車輛通行；停靠CALIAS港時，如果船體線型按照新碼頭設計，則船舶在?？颗f碼頭時會與護舷干涉（如圖1 c）所示）。因此，有必要開展輔助靠泊系統的研究，以解決客滾船靠泊時存在的上述問題，提高客滾船靠泊碼頭的適應性。

2 ? ? 輔助靠泊系統設計

為解決該船靠泊DOVER港以及CALIAS港存在岸橋跳板懸空以及船體結構與護舷干涉的問題，針對該型船舶結構特點設計了輔助靠泊系統。該系統包含DOVER端輔助靠泊系統以及CALIAS端輔助靠泊系統兩套子系統，前者用于輔助船舶靠泊DOVER港碼頭，后者用于輔助船舶靠泊CALIAS碼頭。

2.1 ? 總體方案設計

（1）DOVER端輔助靠泊系統總體方案

DOVER端輔助靠泊系統方案，如圖2所示。在船體DOVER端三甲板和五甲板，將一部分船體結構做成滑動式的結構（圖中灰色區(qū)域），當船舶?？緿OVER港新舊碼頭時，通過油缸驅動滑動梁運動到相應位置使船體與岸橋良好對接，以避免跳板懸空，保障車輛安全通行。DOVER端輔助靠泊系統主要由三甲板輔助靠泊裝置、五甲板輔助靠泊裝置以及液壓控制系統等組成。

（2）CALIAS端輔助靠泊系統總體方案

CALIAS端輔助靠泊系統方案，如圖3所示：為避免船舶靠泊時能夠與新舊碼頭護舷以及岸跳板良好對接，將船體端部與護舷干涉的部分做成可翻轉結構（簡稱翻轉梁）。當船舶靠泊舊碼頭時，翻轉梁從與甲板平齊狀態(tài)通過油缸驅動旋轉至與甲板垂直狀態(tài)，避免船體結構與護舷干涉；當船舶靠泊新碼頭時，再將翻轉梁通過油缸驅動旋轉至與甲板平齊狀態(tài)，以保障與新碼頭護舷良好對接。

CALIAS端輔助靠泊系統，同樣由三甲板輔助靠泊裝置、五甲板輔助靠泊裝置以及液壓控制系統等組成，只不過在裝置結構以及液壓控制系統上與DOVER端存在區(qū)別。

2.2 ? 結構設計

（1）DOVER端輔助靠泊系統結構設計

DOVER端輔助靠泊系統，包含三甲板輔助靠泊裝置和五甲板輔助靠泊裝置兩部分，兩者結構相似，只存在尺寸上差別，如圖4所示。三甲板輔助靠泊裝置，主要由船體分段、滑動梁、防脫鍵、防脫鍵蓋板、驅動組件、鎖止機構以及滑塊等組成。船體分段與船體焊接在一起，其上設計有兩條滑槽及一根導軌，滑動梁上對應設計有一根導軌及一條滑槽，滑動梁可沿船體分段中的滑槽和導軌橫向移動；滑動梁中部則設計有一矩形孔用來安裝防脫鍵，防脫鍵可沿船體分段底部的滑槽移動；船體兩側各安裝有一套驅動組件和鎖止機構，驅動組件主要用來推動滑動梁左右滑動，鎖止機構主要用來對滑動梁進行鎖止，防止滑動梁到達設計位置（極限工作位）后繼續(xù)滑動；船體分段上的兩個止位面，在滑動梁運動到極限位置后與滑動梁對應面接觸，這樣可依靠止位面來平衡滑動梁靠泊時承載的橫向作用力；此外，輔助靠泊裝置上還布置有各項傳感器，用來檢測各運動部件的運動位置。

（2）CALIAS端輔助靠泊系統結構設計

CALIAS端輔助靠泊裝置的設計需要考慮如何平衡船舶靠泊、車輛通行以及海浪沖擊三種工況下產生的作用力。

CALIAS端輔助靠泊系統，同樣包含三甲板輔助靠泊裝置和五甲板輔助靠泊裝置兩部分，兩者結構相似，只存在尺寸上差別。如圖5所示。三甲板輔助靠泊裝置，主要由翻轉梁、鉸鏈座、鉸鏈軸、驅動油缸、立柱、鎖止油缸、插銷、插銷油缸等組成。鉸鏈座焊接在船體結構上，其兩側面為鍥形面，翻轉梁上對應安裝鍥形滑塊。當翻轉梁從垂直于甲板狀態(tài)向平齊于甲板狀態(tài)旋轉運動過程中，在上述鍥形接觸副的定心作用下不僅可以保障翻轉梁的橫向位置，還可依靠鉸鏈座來平衡船舶靠泊過程中加載到翻轉梁上的橫向載荷；在平衡車輛載荷方面，滑動梁上設計有插銷孔，在船體上安裝有插銷和插銷油缸（驅動插銷運動），插銷孔和插銷上下兩面均為錐形，可以實現垂直方向上的定心作用，兩者接觸之后由插銷來承載滑動梁受到的垂直方向力；在平衡正向撞擊載荷方面，則由與翻轉梁相接處的船體結構面來承載；此外，輔助靠泊裝置立柱上設計有鎖止油缸，當翻轉梁翻轉到與甲板垂直狀態(tài)時，翻轉梁會頂住立柱上的止位面，鎖止油缸驅動插銷對翻轉梁進行鎖止，防止油缸故障導致翻轉梁自行旋轉；CALIAS端輔助靠泊裝置上，同樣布置各型傳感器用來檢測運動部件的位置。

2.3 ? 液壓系統設計

船舶輔助靠泊系統采用液壓驅動，且DOVER端輔助靠泊系統和CALIAS端輔助靠泊系統各采用獨立的液壓控制系統，兩套液壓控制系統均接入船舶駕駛室，可通過駕駛室操控按鈕對整個系統進行控制。

DOVER端輔助靠泊系統和CALIAS端輔助靠泊系統液壓原理圖相似。以DOVER端的液壓控制系統為例：DOVER端三甲板和五甲板輔助靠泊裝置共用一套液壓站，液壓站布置在四甲板液壓間，起動器安裝在液壓站上或者附近，對液壓站的油泵電機、電磁閥等執(zhí)行器件進行控制，同時接收各油缸的限位信號等用以判斷系統是否正常工作；在三甲板和五甲板輔助靠泊裝置附近設置本地按鈕盒用于就地操作，在船舶駕駛室設置對應遙控按鈕板。本地按鈕盒通過硬線與起動器連接，遙控按鈕盒通過RS485總線與起動器連接；起動器設本地/遙控兩種模式。當使用本地模式時，裝置的各機構運行通過本地按鈕盒上的按鈕操作，此模式主要用于裝置的安裝調試和維護；裝置的正常操作模式為遙控模式，該模式下裝置的運行由設置在駕駛室的遙控按鈕板操作。按鈕板上有指示燈顯示裝置當前的位置狀態(tài)，按鈕板上設有蜂鳴器，當故障發(fā)生時可發(fā)出報警聲；各起動器運行及發(fā)生故障時，可發(fā)送運行信號及故障信號至船上綜合報警監(jiān)測系統，信號形式為無源開關量信號。

2.4 ?材料選用

輔助靠泊系統使用環(huán)境為海洋大氣環(huán)境，因此對材料防腐提出了苛刻的要求。在系統設計上，對于不存在相對運動的部位采用船舶涂裝工藝噴涂防護油漆；對于存在相對運動的部位（如滑動梁和船體分段上的導軌和滑槽）分則采用2205雙相不銹鋼和MGA工程塑料合金，或者2205雙相不銹鋼和2205雙相不銹鋼組成摩擦副。上述設計不僅有利于降低整個系統的成本，而且可極大的增強系統的防腐蝕能力，延長使用壽命。

2.5 ? 工作原理

（1）DOVER端輔助靠泊系統

DOVER端輔助靠泊系統功能，主要依靠液壓缸驅動三甲板和五甲板輔助靠泊裝置中的滑動梁橫向運動實現。如圖6所示。三甲板和五甲板輔助靠泊裝置各有兩個鎖止油缸和兩個驅動油缸。當系統需要將滑動梁往左側移動與岸橋對接時，右鎖止油缸解除對滑動梁的鎖止后右驅動油缸伸展將滑動梁往左側推動到左極限位置，然后左鎖止油缸動作將滑動梁位置鎖緊防止其左右滑動；當系統需要將滑動梁往右側移動與岸橋對接時，左鎖止油缸解除對滑動梁的鎖止后左驅動油缸伸展將滑動梁往右側推動到右極限位置，然后右鎖止油缸動作將滑動梁位置鎖緊防止其左右滑動。

（2）CALIAS端輔助靠泊系統

CALIAS端輔助靠泊系統功能，主要依靠液壓缸驅動三甲板和五甲板輔助靠泊裝置中的翻轉梁翻轉實現。如圖5所示。翻轉梁通過鉸鏈安裝在船體上并可繞鉸鏈軸旋轉，當船舶靠泊CALIAS港舊碼頭時，插銷油缸收縮將插銷從翻轉梁插銷孔中拔出，然后驅動油缸動作將翻轉梁旋轉直至翻轉梁頂住立柱，最后鎖止油缸動作驅動鎖止插銷對翻轉梁進行鎖止；當船舶靠泊CALIAS港新碼頭時，鎖止油缸動作將鎖止插銷拔出，然后驅動油缸動作將翻轉梁放至與甲板平齊，最后插銷油缸動作將插銷插入翻轉梁插銷孔中；驅動油缸、插銷油缸以及鎖止油缸，均有相應傳感器間接檢測其運動位置，保障各被驅動機構的驅動位置。

3 ? ?輔助靠泊系統測試

輔助靠泊系統測試，分為車間測試及實船測試。目前已完成車間控制程序脫機調試以及DOVER端輔助靠泊系統滑動梁滑動測試，并取得圓滿成功。程序脫機調試，主要利用模擬系統傳感器信號輸入來測試輸出信號（執(zhí)行信號）是否符合要求；DOVER滑動梁滑動梁測試，則是在車間中通過外力模擬油缸驅動滑動梁滑動，并觀察滑動梁是否滑動順利；在實船應用方面，目前DOVER端輔助靠泊裝置主體部分（滑動梁和船體分段）已經安裝到船上，待驅動組件、鎖止機構等安裝就位即可進行下一步實船運行測試。

參考文獻

[1]張文斌，陳彥希.歐洲客滾船發(fā)展現狀[J].船舶設計通訊，2021，162

（1）：7-13.