2010年10月26日

内容提要：大型无动力船体的拖带是一项复杂、高风险的作业，尤其是通过净空尺度受到的内河桥梁水域的拖带作业。基于大型无动力拖带船队的操纵特点和内河桥梁水域通航环境的特点，以拖带5.7万吨级无动力海轮船体通过南京长江大桥为例，对拖带船队的拖轮配置、拖带方式、起拖时机等关键技术，以及拖航期间的安全保障、拖带注意事项等进行了研究。

关键词：大型无动力船体 内河桥梁水域 净空高度 净空宽度 拖带作业方式

引言

内河水域的通航环境复杂跨河桥梁水域通航环境更为复杂。拖带大型元动力船体通过内河桥梁水域的各项操作不仅关系到拖带船队的安全也关系到桥梁安全、过往船舶的安全以及桥梁水域的水上交通的畅通。本文以拖带南京某船舶制造公司建造的5.7万吨级的海轮船体下行通过南京长江大桥为例对拖带大型无动力船体通过内河桥梁水域的关键技术进行研究。

1大型无动力拖带船队的特点

1.1船体尺度及编队事宜

被拖带船体尺度如表1所示。

表1被拖带船体平面尺度单位：m

(2)多艘拖轮协同编队，编队作业需占用大片水域；

(3)拖轮与被拖船体系缆桩间存在较大的高度差，船队系固困难，若操纵不当系固强度难以保证。

1.2操纵特点

(1)大型无动力拖带船队的尺度大、水线面以上受 风面积大船队易受风、流等因素的影响发生偏转、漂移，船位调整和控制困难[1]；

(2)拖带船队尺度大，船队应舵能力、航向稳定性较差船队转向、避让的操作难度大；

(3)转动惯量大，操纵时忌用急舵；

(4)由于被拖带船的船体高大，影响驾引人员对拖带船队全方位的正确观察;拖轮的导/助航设备的使用性能也受到；

(5)船队系固强度较弱，受风、流的影响或操纵失误，船队存在断缆、散队等风；

(6)大型船队的操纵需要多艘船舶、多个部门之间 相互配合，密切协调。

2内河桥梁水域通航环境的特点

2.1净空尺度

2.1.1净空宽度

根据南京长江大桥通航管理相关规定，结合通航环境的实际，5.7万吨级海轮船体拖航船队选择第六孔下行通过。第六孔净宽为144m。在桥梁与桥墩相接处有钢梁斜向支撑，斜梁各向桥孔伸出24m横距，桥孔中间达到设计净空高度的净空宽度为144－（24*2）=96m，(如图1所示)。大型船队通过时，船体与桥墩之间的富裕安全距离(横向)较少，对5.7万吨级海轮船体拖航船队通过南京长江大桥时的船位要求较高。

图1 南京长江大桥主通航孔尺度及水位示意图

2.1.2净空高度

南京长江大桥净空高度24m(设计最高通航水位为吴淤基面8m)，该水位值转化成以当地零点为基准面的水位为8－1.966= 6.034m(相对于南京零点水位)。根据《通航海轮桥梁通航标准》，船舶通过桥梁的净空高度是指设计最高通航水位以上至桥梁梁底间的垂直高度[2]。富余高度取1.2m，南京长江大桥桥底维修架的高度为2.0m，故船队通过南京大桥应取的富余高度为3.2m。

2.2风、流的影响

风、流是影响船舶安全航行的主要外界因素。船受其影响常会出现漂移、偏转、偏摆等现象[3]。

内河桥梁的桥轴线和主流流线大多存在一定的夹角。船舶过桥时，须对风、流压作用进行修正。为了明确本文所举例中拖航船队过桥所需航迹带宽度，假定船队过桥时的偏航角度为零，拖带航速为6kn，风力为4级，流向角取8°的情况计算结果如表2所示。

表2拖航船队过桥航迹带计算

2.3水位影响

由于净空高度有拖带船队通过南京长江大 桥时，选择合适的水位显得尤为重要。由图1可知：

即

式中：为拖航船队过桥时的当时水位(南京水位零点)；H为当时水位时允许的水面以上的最大高度,m。

若拖船船体的高度为,则拖船船队通过南京长江大桥时应满足：；

即

由于5.7万吨级船体首吃水(2.137m)小于尾吃水(2.937 m),在考虑净空高度时,以船首水面线以上的高度为依据： =18-2.137+3.7=19.563

则： <26.83-19.563=7.267

由此可知5.7万吨级船体通过南京长江大桥时的水位应在7.2m及以下。当大桥底部的维修架(高度为2m)移动到不影响拖带船队安全过桥的区域时，船队过桥时的水位可相应调整为9.2m及以下。

根据《南京长江大桥水上交通安全管理规定》，拖航船体应在“南京水位6m及以下(即富余高度为3.2m以上)时”通过南京长江大桥。

2.4潮沙影响

潮沙影响主要表现在两个方面。一是水位的变化，二是流速与流向的变化。吃水较大的船舶可利用潮沙，选择有利航行时机，通过浅水道;受风流影响大的船舶可利用流态的变化减小不正常水流对船舶运动的影响。南京下行桥孔处水流扫向右岸为减小拖航船队横向漂移量，选择涨潮流缓时通过大桥较为有利。

此外，在内河桥梁水域上下游设有渡口的地方横渡船舶比较频繁由于航道相对狭窄船舶之间的安全距离比较小，追越、对驶船舶较多，船舶之间更容易发生碰撞事故，应引起注意。

3拖航关键技术

3.1拖.轮的配备

拖轮配备主要涉及拖率的估算。

(1)按照《海港总平面设计规范》(JTJ211-99)，港作拖船的总功率，可根据进出港船舶的载重吨位按照下式计算[6]：BHP=kQ

式中：BHP为所需港作拖船总功率(kW)，k为系数，DWT<20000t，取0.075；Q为船舶载重吨(t)。

5.7万吨级船体压载时的重量为11458.7t，拖航船队所需的港作拖轮总功率近似计算为：

11458.7*0.075= 859.4kw，约为1170HP。

(2)根据内河拖带船队的实际操作经验，单位马力拖带量9t。据此推算出5.7万吨海轮船体所需的拖轮总功率为11458.7/9=1273.2HP。

考虑到拖轮的储备功率及拖轮的马力总数应能够满足船队的拖航要求更重要的是从安全的角度出发，此次拖航采用6艘拖轮其中5艘拖轮参与编队拖航，控制船体的运动，1艘拖轮伴航在应急情况下使用。拖轮配置相关参数如表3。

表3 主拖轮配置的相关参数

5.7万吨级海轮船体的拖带方式，如图2所示。

图2海轮船体拖带方式

3. 3拖带时机

拖带5.7万吨级船体应选择白天，能见度良好，风力4级以下，南京水位6m及以下，涨潮(桥梁水域流速1m/s及以下)时通过南京大桥。

4拖带过桥的准备及拖航安全维护

(1)拖带作业须由有熟悉桥梁水域情况、技术熟练的驾引人员操作尤其是主拖船驾驶员应由经验丰富的人员承担。拖带作业前明确主拖船及其他船舶的责任。

(2)大型海轮船体拖航工作正式启动前，应选择合适的水域进行演习确保拖航的口令、信号以及专用VHF频道通信设施的正常工作及信令畅通，便于拖航操作人员掌握拖航船队的操纵性能和提高操作人员的协同能力。

(3)交通安全的维护。船队起拖前，海事局发布航行通告和航行警告，海巡艇进行现场清道护航。

拖航船队采用带警灯警号的海巡艇3艘。护航船队队形采用指挥艇在拖带船队正前方500m，船体左右100m各一艘海巡艇。

(4)通信联系。海巡艇之间联系采用快速反应基地海巡艇内部联系专用频道;与主拖轮用VHF13频道和应急备用VHF6频道。

引航员在VHF69频道与VTS中心、海事部门护航艇进行通话联系VHF16与其他进出港过境船舶保持守昕联系。在VHF13频道引航员与主拖轮、助拖轮、码头工人之间进行联系。VHF6频道作为应急备用频道。

(5)制订应急预案。针对拖航特点及通航水域通航环境，应制定拖航应急预案。应急预案的内容最少应包括船体偏航、船舶碰撞事故、船体搁浅事故、拖轮断缆事故及主拖轮故障等。

5结束语

拖带大型无动力船体通过内河桥梁水域是复杂的船舶操纵作业，需要多方面协同与配合。本文对于拖带大型无动力船体通过内河桥梁水域关键技术的研究，力图对今后类似拖带作业提供参考，以引起同行共同 关注此类作业。

参考文献

l詹海东，陆砰，刘荣康，.超大型无动力船舶黄浦江内拖航的论证及实操[J].中同航海，2008，31(4)：424-427.

2巾交水运规划设计院.通航海轮桥梁通航标准[5 .北京：人民交通 出版杜，1998.

3刘明俊主编.航道与引航[M].北京：人民交通出版社，2003.

4陆志材主编.船舶操纵[M].大连：大连海事大学出版社，2000.

5王涛.拖轮协助大型船舶操纵[J].天津航海，2004(1)：12-14.

6中华人民共和同交通部.海港总平面设计规范[5].北京：人民交通出版社,1999

作者：高嫱 郭国平 刘成勇  来源：航海技术2010年第5期下载本文