潘玉祥 盛宇軒 施理軍 劉清煜 王懷志

摘 ? ?要：針對(duì)P&O客滾船靠泊英國DOVER港和法國CALIAS港新舊碼頭時(shí)存在岸橋跳板懸空，以及船體結(jié)構(gòu)與護(hù)舷干涉的問題，設(shè)計(jì)了輔助靠泊系統(tǒng)。客滾船輔助靠泊系統(tǒng)，包含DOVER端輔助靠泊系統(tǒng)以及CALIAS端輔助靠泊系統(tǒng)兩套子系統(tǒng)，兩套子系統(tǒng)分別采用獨(dú)立的液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)；輔助靠泊系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)件采用流線型設(shè)計(jì)，不僅與船體結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，而且可有效避免靠泊過程中對(duì)岸基護(hù)舷的破壞。系統(tǒng)中存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部位，分別采用不銹鋼與工程塑料合金，在減小運(yùn)動(dòng)阻力的同時(shí)可以延長設(shè)備的使用壽命；輔助靠泊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，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(duì)碼頭的適應(yīng)性。

關(guān)鍵詞：客滾船；輔助靠泊裝置

中圖分類號(hào)：U674.12?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(yùn)輸船舶，屬于船舶中的高端產(chǎn)品[1]?？蜐L船靠岸時(shí)一般通過岸基護(hù)舷的緩沖緩慢靠泊，直至與岸橋良好對(duì)接。隨著碼頭的擴(kuò)建，新建碼頭結(jié)構(gòu)、尺寸以及岸基護(hù)舷的布置可能發(fā)生變化，導(dǎo)致船舶?？啃屡f碼頭出現(xiàn)與岸橋?qū)渝e(cuò)位的問題或者與碼頭結(jié)構(gòu)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(jìn)出車輛，如圖1所示。由于DOVER港新舊碼頭結(jié)構(gòu)尺寸以及岸基護(hù)舷布置上的差異，在?？緿OVER港時(shí)，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(dǎo)致船舶靠岸時(shí)岸橋跳板一部分懸空（如圖1 a）和b）所示），影響車輛通行；?？緾ALIAS港時(shí)，如果船體線型按照新碼頭設(shè)計(jì)，則船舶在停靠舊碼頭時(shí)會(huì)與護(hù)舷干涉（如圖1 c）所示）。因此，有必要開展輔助靠泊系統(tǒng)的研究，以解決客滾船靠泊時(shí)存在的上述問題，提高客滾船靠泊碼頭的適應(yīng)性。

2 ? ? 輔助靠泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(jié)構(gòu)與護(hù)舷干涉的問題，針對(duì)該型船舶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)了輔助靠泊系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含DOVER端輔助靠泊系統(tǒng)以及CALIAS端輔助靠泊系統(tǒng)兩套子系統(tǒng)，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(shè)計(jì)

（1）DOVER端輔助靠泊系統(tǒng)總體方案

DOVER端輔助靠泊系統(tǒng)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(jié)構(gòu)做成滑動(dòng)式的結(jié)構(gòu)（圖中灰色區(qū)域），當(dāng)船舶?？緿OVER港新舊碼頭時(shí)，通過油缸驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)梁運(yùn)動(dòng)到相應(yīng)位置使船體與岸橋良好對(duì)接，以避免跳板懸空，保障車輛安全通行。DOVER端輔助靠泊系統(tǒng)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(tǒng)等組成。

（2）CALIAS端輔助靠泊系統(tǒng)總體方案

CALIAS端輔助靠泊系統(tǒng)方案，如圖3所示：為避免船舶靠泊時(shí)能夠與新舊碼頭護(hù)舷以及岸跳板良好對(duì)接，將船體端部與護(hù)舷干涉的部分做成可翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)（簡稱翻轉(zhuǎn)梁）。當(dāng)船舶靠泊舊碼頭時(shí)，翻轉(zhuǎn)梁從與甲板平齊狀態(tài)通過油缸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)至與甲板垂直狀態(tài)，避免船體結(jié)構(gòu)與護(hù)舷干涉；當(dāng)船舶靠泊新碼頭時(shí)，再將翻轉(zhuǎn)梁通過油缸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)至與甲板平齊狀態(tài)，以保障與新碼頭護(hù)舷良好對(duì)接。

CALIAS端輔助靠泊系統(tǒng)，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(tǒng)等組成，只不過在裝置結(jié)構(gòu)以及液壓控制系統(tǒng)上與DOVER端存在區(qū)別。

2.2 ? 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）DOVER端輔助靠泊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

DOVER端輔助靠泊系統(tǒng)，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(jié)構(gòu)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(dòng)梁、防脫鍵、防脫鍵蓋板、驅(qū)動(dòng)組件、鎖止機(jī)構(gòu)以及滑塊等組成。船體分段與船體焊接在一起，其上設(shè)計(jì)有兩條滑槽及一根導(dǎo)軌，滑動(dòng)梁上對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)有一根導(dǎo)軌及一條滑槽，滑動(dòng)梁可沿船體分段中的滑槽和導(dǎo)軌橫向移動(dòng)；滑動(dòng)梁中部則設(shè)計(jì)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(dòng)；船體兩側(cè)各安裝有一套驅(qū)動(dòng)組件和鎖止機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)組件主要用來推動(dòng)滑動(dòng)梁左右滑動(dòng)，鎖止機(jī)構(gòu)主要用來對(duì)滑動(dòng)梁進(jìn)行鎖止，防止滑動(dòng)梁到達(dá)設(shè)計(jì)位置（極限工作位）后繼續(xù)滑動(dòng)；船體分段上的兩個(gè)止位面，在滑動(dòng)梁運(yùn)動(dòng)到極限位置后與滑動(dòng)梁對(duì)應(yīng)面接觸，這樣可依靠止位面來平衡滑動(dòng)梁靠泊時(shí)承載的橫向作用力；此外，輔助靠泊裝置上還布置有各項(xiàng)傳感器，用來檢測各運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)位置。

（2）CALIAS端輔助靠泊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

CALIAS端輔助靠泊裝置的設(shè)計(jì)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(chǎn)生的作用力。

CALIAS端輔助靠泊系統(tǒng)，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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)梁、鉸鏈座、鉸鏈軸、驅(qū)動(dòng)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(jié)構(gòu)上，其兩側(cè)面為鍥形面，翻轉(zhuǎn)梁上對(duì)應(yīng)安裝鍥形滑塊。當(dāng)翻轉(zhuǎn)梁從垂直于甲板狀態(tài)向平齊于甲板狀態(tài)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)梁上的橫向載荷；在平衡車輛載荷方面，滑動(dòng)梁上設(shè)計(jì)有插銷孔，在船體上安裝有插銷和插銷油缸（驅(qū)動(dòng)插銷運(yùn)動(dòng)），插銷孔和插銷上下兩面均為錐形，可以實(shí)現(xiàn)垂直方向上的定心作用，兩者接觸之后由插銷來承載滑動(dòng)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(zhuǎn)梁相接處的船體結(jié)構(gòu)面來承載；此外，輔助靠泊裝置立柱上設(shè)計(jì)有鎖止油缸，當(dāng)翻轉(zhuǎn)梁翻轉(zhuǎn)到與甲板垂直狀態(tài)時(shí)，翻轉(zhuǎn)梁會(huì)頂住立柱上的止位面，鎖止油缸驅(qū)動(dòng)插銷對(duì)翻轉(zhuǎn)梁進(jìn)行鎖止，防止油缸故障導(dǎo)致翻轉(zhuǎn)梁自行旋轉(zhuǎn)；CALIAS端輔助靠泊裝置上，同樣布置各型傳感器用來檢測運(yùn)動(dòng)部件的位置。

2.3 ? 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

船舶輔助靠泊系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動(dòng)，且DOVER端輔助靠泊系統(tǒng)和CALIAS端輔助靠泊系統(tǒng)各采用獨(dú)立的液壓控制系統(tǒng)，兩套液壓控制系統(tǒng)均接入船舶駕駛室，可通過駕駛室操控按鈕對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。

DOVER端輔助靠泊系統(tǒng)和CALIAS端輔助靠泊系統(tǒng)液壓原理圖相似。以DOVER端的液壓控制系統(tǒng)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(dòng)器安裝在液壓站上或者附近，對(duì)液壓站的油泵電機(jī)、電磁閥等執(zhí)行器件進(jìn)行控制，同時(shí)接收各油缸的限位信號(hào)等用以判斷系統(tǒng)是否正常工作；在三甲板和五甲板輔助靠泊裝置附近設(shè)置本地按鈕盒用于就地操作，在船舶駕駛室設(shè)置對(duì)應(yīng)遙控按鈕板。本地按鈕盒通過硬線與起動(dòng)器連接，遙控按鈕盒通過RS485總線與起動(dòng)器連接；起動(dòng)器設(shè)本地/遙控兩種模式。當(dāng)使用本地模式時(shí)，裝置的各機(jī)構(gòu)運(yùn)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(diào)試和維護(hù)；裝置的正常操作模式為遙控模式，該模式下裝置的運(yùn)行由設(shè)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(dāng)前的位置狀態(tài)，按鈕板上設(shè)有蜂鳴器，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)可發(fā)出報(bào)警聲；各起動(dòng)器運(yùn)行及發(fā)生故障時(shí)，可發(fā)送運(yùn)行信號(hào)及故障信號(hào)至船上綜合報(bào)警監(jiān)測系統(tǒng)，信號(hào)形式為無源開關(guān)量信號(hào)。

2.4 ?材料選用

輔助靠泊系統(tǒng)使用環(huán)境為海洋大氣環(huán)境，因此對(duì)材料防腐提出了苛刻的要求。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，對(duì)于不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部位采用船舶涂裝工藝噴涂防護(hù)油漆；對(duì)于存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部位（如滑動(dòng)梁和船體分段上的導(dǎo)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(shè)計(jì)不僅有利于降低整個(gè)系統(tǒng)的成本，而且可極大的增強(qiáng)系統(tǒng)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(tǒng)

DOVER端輔助靠泊系統(tǒng)功能，主要依靠液壓缸驅(qū)動(dòng)三甲板和五甲板輔助靠泊裝置中的滑動(dòng)梁橫向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。如圖6所示。三甲板和五甲板輔助靠泊裝置各有兩個(gè)鎖止油缸和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)油缸。當(dāng)系統(tǒng)需要將滑動(dòng)梁往左側(cè)移動(dòng)與岸橋?qū)訒r(shí)，右鎖止油缸解除對(duì)滑動(dòng)梁的鎖止后右驅(qū)動(dòng)油缸伸展將滑動(dòng)梁往左側(cè)推動(dòng)到左極限位置，然后左鎖止油缸動(dòng)作將滑動(dòng)梁位置鎖緊防止其左右滑動(dòng)；當(dāng)系統(tǒng)需要將滑動(dòng)梁往右側(cè)移動(dòng)與岸橋?qū)訒r(shí)，左鎖止油缸解除對(duì)滑動(dòng)梁的鎖止后左驅(qū)動(dòng)油缸伸展將滑動(dòng)梁往右側(cè)推動(dòng)到右極限位置，然后右鎖止油缸動(dòng)作將滑動(dòng)梁位置鎖緊防止其左右滑動(dòng)。

（2）CALIAS端輔助靠泊系統(tǒng)

CALIAS端輔助靠泊系統(tǒng)功能，主要依靠液壓缸驅(qū)動(dòng)三甲板和五甲板輔助靠泊裝置中的翻轉(zhuǎn)梁翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。如圖5所示。翻轉(zhuǎn)梁通過鉸鏈安裝在船體上并可繞鉸鏈軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)船舶靠泊CALIAS港舊碼頭時(shí)，插銷油缸收縮將插銷從翻轉(zhuǎn)梁插銷孔中拔出，然后驅(qū)動(dòng)油缸動(dòng)作將翻轉(zhuǎn)梁旋轉(zhuǎn)直至翻轉(zhuǎn)梁頂住立柱，最后鎖止油缸動(dòng)作驅(qū)動(dòng)鎖止插銷對(duì)翻轉(zhuǎn)梁進(jìn)行鎖止；當(dāng)船舶靠泊CALIAS港新碼頭時(shí)，鎖止油缸動(dòng)作將鎖止插銷拔出，然后驅(qū)動(dòng)油缸動(dòng)作將翻轉(zhuǎn)梁放至與甲板平齊，最后插銷油缸動(dòng)作將插銷插入翻轉(zhuǎn)梁插銷孔中；驅(qū)動(dòng)油缸、插銷油缸以及鎖止油缸，均有相應(yīng)傳感器間接檢測其運(yùn)動(dòng)位置，保障各被驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)位置。

3 ? ?輔助靠泊系統(tǒng)測試

輔助靠泊系統(tǒng)測試，分為車間測試及實(shí)船測試。目前已完成車間控制程序脫機(jī)調(diào)試以及DOVER端輔助靠泊系統(tǒng)滑動(dòng)梁滑動(dòng)測試，并取得圓滿成功。程序脫機(jī)調(diào)試，主要利用模擬系統(tǒng)傳感器信號(hào)輸入來測試輸出信號(hào)（執(zhí)行信號(hào)）是否符合要求；DOVER滑動(dòng)梁滑動(dòng)梁測試，則是在車間中通過外力模擬油缸驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)梁滑動(dòng)，并觀察滑動(dòng)梁是否滑動(dòng)順利；在實(shí)船應(yīng)用方面，目前DOVER端輔助靠泊裝置主體部分（滑動(dòng)梁和船體分段）已經(jīng)安裝到船上，待驅(qū)動(dòng)組件、鎖止機(jī)構(gòu)等安裝就位即可進(jìn)行下一步實(shí)船運(yùn)行測試。

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