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关于国际海上避碰规则帆船条款是否适用于翼型帆的探讨

2021-11-24张辉贝仕船舶管理中国有限公司

珠江水运 2021年12期
关键词:航船风帆推进器

张辉 贝仕船舶管理(中国)有限公司

2018年11月13日,大船集团为招商轮船建造的全球首艘安装风帆装置的30.8万吨超大型原油船(VLCC)“凯力轮”成功交付,通过对该轮相关海试数据的分析,翼型风帆助推效果符合设计预期,节能效果显著。证明了翼型帆在超大型船舶上的实用性,由此风帆助航技术进入一个新的阶段。这种风帆助航的船舶,与装有推进器的传统帆船有着明显的区别,翼型帆与传统帆也有着明显的区别,那么风帆助航船舶和翼型帆在《1972年国际海上避碰规则》中处于何种定位,本文就此展开探讨。

1.风帆助航推进

风帆助航推进(propulsion with sail assistance),或称风力助推(Wind-assisted propulsion),是指利用风力作为部分推进动力,使船前进的船舶推进方式。风力助推的研究最初是出于船舶节能以降低成本和减少环境污染的需求,但随着全球低炭减排的大环境影响,减少温室气体排放、提高船舶能效已经成为国际航运界的一致目标,风力助推的研究也逐步加速。

船舶使用风能作为驱动力,一般会采用风帆直接驱动技术。风力直接驱动常见的方式一般有翼面升力帆、桅式传统阻力帆、风筝帆和富莱特纳旋筒等。翼型帆,形似机翼的刚性结构帆,外观上相对接近传统意义上的帆。风筝帆,虽然外形类似冲浪风筝或滑翔伞,但和传统帆一样是利用张力结构的篷布帆来捕获风力。旋筒帆则是应用了马格努斯效应(Magnus Eあect)的圆柱体结构,已经与传统帆相去甚远。

引言中提到的海试成功的超大型机帆混合动力油轮应用的是翼形帆,也是本文重点探讨的风帆助航方式。

2.风帆助航船与装有推进器的传统帆船之间的区别

相信大多数的有经验的船舶驾驶员在看到风帆助航帆船时并不会把她看作装有推进器的帆船,她们有着明显的区别,归纳如下:

(1)安装帆的目的不同。随着时代的发展,现今船舶安装风帆的目的与过去已经完全不同。在蒸汽机用于轮船以前,船舶的动力来源于人力和自然力,远洋船舶上都配备着巨大的风帆,在不同的风速、风角情况下,通过调整风帆的角度和船舵,使得船舶在有风的天气下获得前进的动力。帆和帆船在推动人类文明进步发展的历史中留下了重重的一笔。现代帆船安装风帆的目的则仅仅出于体育竞技或探险娱乐的需求;而风帆助航船安装帆的目的则是为了节能降本和减排提效。

(2)帆在船舶推进中的所处的地位不同。装有推进器的传统帆船,航行主要是靠风直接吹在帆面上形成的推力,因此风帆是主要的推进方式,推进器则作为辅助或备用推进方式,或可能仅在不挂帆时使用。风帆助航船,推进器为主要推进方式,帆为辅助推进方式。

(3)帆的结构与材质不同。传统帆是由编织物制成的一种张力结构,材料则多为帆布、化纤布、或复合品,多呈三角形或四边形。翼型风帆多采用金属框架结构,并在其外部采取铆接的复合材料蒙皮结构,其特点为强度高、耐腐蚀以及能够提供较传统阻力帆较为大的推力,工作效率较高。有些刚性风帆有可伸缩的钢梁和复合材料制造的全封闭翼型,还有垂直伸缩帆和风帆旋转机构,以应对不同的风速和风向。

(4)帆的操控方式不同。传统帆通过绳索控制帆角和形状,对驶帆人员技术要求较高,大型的帆船操纵还需要多人合作,劳动强度大,有时船舶作业条件恶劣,危险性较大。风帆助航使用的翼型帆则为电动或液压机械控制,操帆装置和控制系统按照操纵指令装置发出的指令,操作风帆进行升降、回转、旋转等动作,以实现风力辅助推进的目的,操作程序简单,非常方便。

(5)帆的尺寸与船体尺度大小比例不同。传统帆船,帆的尺寸大,船体尺寸相对较小。风帆助航船,船体尺寸大,帆的尺寸相对较小。帆的尺寸决定了所能捕获风力以推进船体移动能力的大小,故完全以风力为推进力的传统帆船要求帆的相对尺寸大。而机帆助航船仍以推进器为主要动力,帆捕获的风力不需作为整艘船舶的推力,故帆的相对尺寸小。实际上,通常海员是以视觉来识别帆船的,所以帆的相对尺寸对于帆船的辨别其实非常重要。

3.风帆助航船是否符合避碰规则中帆船的定义

根据避碰规则第3条第3款定义,“帆船”一词,指任何驶帆的船舶,包括装有推进器但不在使用。很明显,风帆助航船是装有推进器的,在使用推进器时毫无疑问不会被视为帆船。那么风帆助航船在未使用推进器时是否符合帆船的定义,则取决于她是否是驶帆的船舶。这里我们需要再次探讨“帆”(sail)和“驶帆”(under sail)的含义。

3.1 英语词典中关于“帆”和“驶帆”的解释

查询牛津、朗文、剑桥、柯林斯、韦氏等多部英文词典,以及维基、必应等网络词典可知,有关“帆”的名词解释,各个字典均在其第一条解释中表明其传统含义,即用于捕捉风力,以推进船舶移动的结实篷布。而“驶帆”的解释,则是帆处于悬挂中(hoisted)、张开的(unfurled)、处于使用中的状态。而风帆助航船的翼型帆,并非篷布结构,不符合各词典中定义的帆的含义。

3.2 避碰规则条款中有关帆船定义的暗示

避碰规则第12条第1款对互见中的两艘帆船如何避让做了明确规定,即根据帆船的受风舷判断让路船与直航船;而第12条第2款又对受风舷侧做了具体解释:船舶的受风舷侧应认为是主帆被吹向的一舷的对面舷侧;对方帆船,则应认为是最大纵帆被吹向的一舷的对面舷侧。简单来说充满空气以形成凹面弯曲的船帆的一面称作受风面。向外吹以形成凸起形状的一面称作背风面。

即使没有规则第12条第2款的解释,对于海员来说,受风舷侧也是非常容易判断的,通过直接感观或风向风速仪即可明确判断,故而第12条第2款并不被很多海员所重视。然而该款对帆船受风舷侧的解释却对避碰规则中帆船的定义做了一些暗示:

①如果一艘帆船的帆并未挂起张开,而是处于降下卷起的状态,那么此时该船并不存在符合规则第12条第2款所解释的受风舷侧,如未配备其他动力则也无法按照第12条第1款进行避让操纵。由此判断规则中定义的帆船,其帆应处于挂起张开的状态,即处于驶帆状态,能够按照规则进行避让;而其帆处于降下卷起状态的帆船,未处于驶帆状态,不符合规则中帆船的定义,也无法遵照规则帆船条款进行避让。

②翼型帆是利用机翼的原理(伯努利原理),即空气流过翼型两侧时的速度不同而产生压差力,再通过调整风翼的迎风角度,利用压差力来推动船舶前进的风帆,翼型帆一般由硬质刚性材料制成。也不存在符合规则第12条第2款所解释的受风舷侧。避碰规则中定义的帆船原意指悬挂传统篷布帆的传统帆船,并不包含装设翼型帆的船舶。

据此分析,笔者认为,根据避碰规则的帆船定义的字面含义或帆船避让条款的暗示,目前避碰规则定义的帆船仅仅是指悬挂篷布帆的传统帆船,不包含装设翼型帆的船舶,故风帆助航船在未使用推进器时也不应视为帆船。

4.对于避碰规则中帆船相关条款修改的建议

现行的《1972年国际海上避碰规则》自1977年7月15日生效以来,随着科技的进步、船舶航运的发展,已经过1981、1987、1989、1993、2001、2007和2013七次修订,比如其中2001年修正案增加了地效船相关内容。

在人类的航海史上,帆船极具代表意义,是重要的水上交通运输工具。帆船虽不再是航运的主流,但帆船条款作为规则传统条款一直得以保留。风帆技术,特别是升力帆技术在现代设计内燃机推进的船舶上作为辅助动力应用,目前整个业界尚缺乏成熟的经验。而在近几年内迅速发展的翼型帆竞技帆船因其竞技性质,亦未受到以商业运输为主的航运界的重视,致使使用翼型帆在现今的避碰规则中定位模糊。

避碰规则第18条第1款规定:(除另有规定外),机动船在航应给帆船让路。而美洲杯帆船赛中常见的AC45和AC72型帆船通常速度即可达到30节以上,最高速度甚至达到47节,已经远远超越用作普通商业运输用途的机动船。规定机动船应给帆船让路也已不尽合理。就目前帆船的实际应用、高性能帆船技术的发展,避碰规则中的现有帆船相关条款的合理性亦有待商榷。

故笔者建议,应对现行国际海上避碰规则提出修改建议,对有关帆船的条款进行修订,明确翼型帆竞技帆船的船舶属性,明确使用翼型帆、风筝帆等风帆助航船的船舶属性,修改有关受风舷侧的解释使其适应翼型帆,修改帆船与帆船、帆船与机动船之间的避让责任,以适应海运科技的进步发展。

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