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中小型双桨船舶利用螺旋桨致偏效应顺流靠泊探讨

2021-02-06连文正交通运输部南海航海保障中心广州海事测绘中心

珠江水运 2021年1期
关键词:顶流顺流双桨

◎ 连文正 交通运输部南海航海保障中心广州海事测绘中心

曾 毅 广州港股份有限公司拖轮分公司

船舶靠泊操纵时,由于低速行驶,船舶受风流影响较大且泊位附近可供操纵水域十分有限,给船舶的安全操纵带来挑战,对操船者在技术知识和实践经验上有更高的要求。在有流港船舶靠泊一般都是遵循顶流靠泊的原则,不考虑其他因素的影响,在流向切线上,顶流时靠泊余速=船舶余速-流速,顺流时,靠泊余速=船舶余速+流速,可见顺流时靠泊余速较大,同时顺流时的舵效更差,而且为了配合入泊时操舵有舵效往往还需进车配合,这样顺流靠泊的风险更大,操纵更困难,所以顺流靠泊应该是操船者的兵家大忌。但是在某些港口,由于一些特殊的原因无法进行顶流靠泊,如码头水域受限,或者作业要求。本文将重点讨论中小型双桨船利用螺旋桨致偏效应自力顺流靠泊的操纵。

以图1船舶平面坐标系统的运动动态参数说明:α表示航向角,0。从北方开始顺时针角度为0°∽360°,β1、β2表示左右舷的操舵舵角,以右舵表示正。U表示前进速度;v为横漂速度;r表示首摇角速度,取北方开始顺时针角度表示正;V表示船舶速度。

大地坐标系和船面坐标系系统运动学组合分析:

图1 船舶平面坐标系统

式(1.1)中:xGO,yGO大地坐标系下船舶重心坐标。船面坐标系系统式(1.2)XO,YO,NO大地坐标系下船舶受的外力及外力矩;重心坐标。X,Y,N表示船面坐标系系统下船舶受的外力及外力矩。

图2 中小型双桨船舶

中小型双桨船舶操作性能比较好。驾驶员根据外界的环境操纵双机双桨进车或者倒车以产生一定的推力,或者一进一倒实现反车操作,可产生转船力矩,使船舶旋回,有利于船舶在狭水道或者码头靠泊操纵;船舶航行时,为了抵消外界的风、浪和流影响,对两车操不同的转速,来获得左右两车不等的力,进而可通过推力的差产生转船力矩,此力矩来抵御风、浪和流力矩对船舶影响。是在不增加阻力而操纵船,具有减油耗,提航速经济又环保的优点。同时,此操作可以舵桨正舵时,具有降低舵机耗损,延长舵机的使用期限,具有增加航行安全性和减少舵机修理期经济效益。

顺流靠泊的主旨就是合理利用逆向思维,把船尾当作船头倒车,这样就变成船尾顶流靠泊了。在无拖轮协助的情况下,双车船利用螺旋桨致偏效应来摆动船尾。双螺旋桨船的两个推进器推力大小可分别控制,对于双桨船而言为了抵消正车前航时的致偏作用两个桨的旋转方向总是相反的,固定螺距螺旋桨双车船多采用外旋式如图3所示。单桨船各种螺旋桨横向力产生的条件及作用规律如表1所示。这样我们可以充分发挥螺旋桨的致偏效应来调整船尾的靠泊角度,通俗的说就是从船尾向船首看倒右车时推尾向左,倒左车时推尾向右。

表1

图3 右旋固定螺距螺旋桨(FPP)图

(1)航行至抵泊区时,减速到达A 船左侧时把船停住,以A 船左舷为边界把抵泊横距控制在(1.5~2.0)B。(B为船宽)

(2)左车倒车,右车进车,操左舵向左转向调整抵泊方向,视顺流时流速的大小调整抵泊方向,考虑到顺流时流速影响较大,所以抵泊方向的角度不宜太大。

(3)调整靠拢角度,靠拢角度一般不等于抵泊角度,在进行靠拢操作前需将抵泊角度调整到适宜的靠拢角度,若顺流流速大则倒右车推船尾向左减小靠拢角度防止船舶压向A船,反之则倒左车。

(4)靠拢角度调整好后,正舵倒双车,使倒车的对地速度约1节左右,慢慢将船尾靠向码头,在这段时间内由于顺流的流压作用,船舶整体也会压向码头,为避免靠拢角度过大要不时倒右车推尾向左减小靠拢角度,然后先带尾缆,带好尾缆后可以右车倒车,左车进车操右舵转船完成靠泊工作。

图4 中小型双桨船倒车顺流靠泊示意图

总之,顺流靠泊只是在特殊情况下所采用的一种特殊靠泊形式,对于中小型双桨船来说,一定要熟练掌握螺旋桨的致偏效应,深刻理解沉深横向力,伴流横向力,排出流横向力及中心偏位等概念,在实际操船中趋利避害地加以利用。

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