安全拖帶開(kāi)普型無(wú)動(dòng)力船靠泊仿真計(jì)算與實(shí)操

王光輝

(威海港引航站， 山東 威海 264200)

0 引 言

開(kāi)普型船又稱好望角型船，泛指因尺寸較大而不能通過(guò)蘇伊士運(yùn)河，需繞行南非好望角的干貨船，船長(zhǎng)一般為250～300 m，載重量為15萬(wàn)～20萬(wàn)t。相比一般船舶，開(kāi)普型船的方形系數(shù)較大，長(zhǎng)寬比和舵面積比較小，直航性較差，旋回性較好，滿載時(shí)吃水較大，受水流的影響比較明顯，空載時(shí)吃水較小，干舷較高，受風(fēng)的影響較大。對(duì)于無(wú)動(dòng)力駁船和主機(jī)或舵機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備存在故障的船舶而言，通常需要拖帶航行。近年來(lái)，已有很多學(xué)者對(duì)船舶拖帶航行進(jìn)行理論研究和實(shí)踐論證，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型、開(kāi)展水池試驗(yàn)等方式，提出了很多船舶受力估算方法和經(jīng)驗(yàn)公式，試圖通過(guò)全面展現(xiàn)船舶的真實(shí)受力情況，更好地指導(dǎo)船舶航行。本文以拖帶某空載開(kāi)普型無(wú)動(dòng)力船自錨地至船廠并靠泊的作業(yè)為例，結(jié)合以往的拖帶作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，參照中國(guó)船級(jí)社的《海上拖航指南》(2011)相關(guān)內(nèi)容，對(duì)安全拖帶開(kāi)普型無(wú)動(dòng)力船靠泊方案進(jìn)行力學(xué)分析。

1 船舶概況及環(huán)境和水文氣象條件

以開(kāi)普型無(wú)動(dòng)力船“羅伯特”輪為例進(jìn)行分析,該船長(zhǎng)291.8 m，寬45.0 m，因其主機(jī)增壓器發(fā)生了故障，導(dǎo)致其主機(jī)無(wú)法啟動(dòng)，發(fā)電機(jī)和甲板設(shè)備能正常工作。擬拖帶該船至山東榮成市鑫弘船廠并以右舷靠泊東2號(hào)泊位。該船廠的主航道長(zhǎng)約3.3 n mile，寬500 m，主走向050°～230°，單向通航。該水域受潮流的影響顯著，最大流速約為3.0 kn，出現(xiàn)在港池防波堤端部口門(mén)和主航道海上入口處，流與航道軸向交角約為45°。船廠港池中部水深較淺，最淺點(diǎn)的海圖水深為4.5 m，大型船需整吃水乘潮進(jìn)出船廠。根據(jù)船廠的要求，該船進(jìn)港之前需調(diào)整艏吃水至4.3 m，調(diào)整艉吃水至6.1 m，乘最高潮通過(guò)港池中部淺水區(qū)。預(yù)報(bào)當(dāng)天作業(yè)水域西北風(fēng)4～5級(jí)，輕浪小涌，作業(yè)期間最大流速為1.0～1.2 kn。

2 拖船配置方案與拖航中航跡帶寬度計(jì)算

2.1 拖船配置方案

考慮到該船的尺寸較大且以最小吃水狀態(tài)進(jìn)港，其艉部下緣距離水面較高，拖船無(wú)法頂推艉封板，因此其前進(jìn)的動(dòng)力只能以靠傍拖或主拖船吊拖船首獲取，或?qū)⒍呓Y(jié)合，該船船尾方向的拖力需由拖船吊拖船尾和/或該船舷側(cè)的拖船提供。自錨位至泊位需經(jīng)過(guò)加速、轉(zhuǎn)向、減速、掉頭、停船和靠泊等過(guò)程。根據(jù)以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出2種拖船配置方案，具體見(jiàn)圖1。

a) 拖船配置方案一

b) 拖船配置方案二圖1 拖船配置方案

2.2 拖航中航跡帶寬度計(jì)算

進(jìn)出該船廠的主航道寬500 m，單向通航，自海產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)穿過(guò)，航道兩側(cè)的界限用燈浮標(biāo)識(shí)。當(dāng)拖帶船隊(duì)以4～5 kn的速度在航道內(nèi)航行時(shí)，由于速度較低，更易受風(fēng)和流的影響，因此需確定其在預(yù)配風(fēng)流壓角情況下的航跡帶寬度。

目前我國(guó)尚無(wú)針對(duì)此類航跡帶寬度計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)，《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》中的計(jì)算公式是否適用于此類計(jì)算尚存在爭(zhēng)議。除了《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》以外，國(guó)內(nèi)還有一個(gè)針對(duì)此類計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式，即

=++2

(1)

式(1)中：為航跡帶寬度，m；為被拖物寬度，取45.0 m；為傍靠拖船的長(zhǎng)度，取40.0 m；為船舶與航道底邊之間的富余寬度?？紤]到船舶兩舷均有拖船協(xié)助，取=45.0 m。

通過(guò)計(jì)算可得出該拖航船隊(duì)的航跡帶寬度為175 m。該數(shù)值與按照美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)《Hydraulic Design of Deep-draft Navigation Project》中關(guān)于航道寬度的確定方法計(jì)算出的結(jié)果(180 m)基本相同，故認(rèn)為該航道寬度能滿足拖航船隊(duì)的安全通航要求。

3 拖航過(guò)程中的力學(xué)論證

根據(jù)中國(guó)船級(jí)社《海上拖航指南》(2011)附錄2，正常船舶(包括非運(yùn)輸駁船、箱型船和水上結(jié)構(gòu))海上拖航的總阻力可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，即

=115[++(+)]

(2)

式(2)中：為被拖船的摩擦阻力，kN；為被拖船的剩余阻力，kN；為拖船的摩擦阻力，kN；為拖船的剩余阻力，kN。

盡管對(duì)于水中拖航來(lái)說(shuō)，來(lái)自于水的阻力是主要的，但也不能忽視空氣阻力的影響，尤其是在被拖船受風(fēng)面積較大且風(fēng)力較強(qiáng)的情況下。因此，為使拖航作業(yè)具有較大的安全余量，在根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出水阻力的基礎(chǔ)上，根據(jù)Hughes風(fēng)力公式計(jì)算出空氣阻力，并將二者疊加?？諝庾枇Φ挠?jì)算公式為

(3)

式(3)中：為空氣密度，取0.125 kg·s/m；為風(fēng)力系數(shù)；為水線上船體正面投影面積，m；為相對(duì)風(fēng)舷角；為水線上船體側(cè)面投影面積，m；為相對(duì)風(fēng)速，m/s。

由此，水中拖航總阻力為

=+

(4)

3.1 被拖船阻力計(jì)算

1) 被拖船“羅伯特”輪的摩擦阻力的計(jì)算公式為

=167(17+)183×10

(5)

式(5)中：為垂線間長(zhǎng)，取285.7 m；為平均吃水，取5.2 m；為船舶方形系數(shù)，取0.75；為船舶型寬，取45.0 m；為被拖船對(duì)水航速，m/s。由此可得，被拖船的摩擦阻力=20.3。

2) 被拖船“羅伯特”輪的剩余阻力的計(jì)算公式為

=0147(××d)174+015

(6)

式(6)中：為船中橫剖面系數(shù)，取0.98。由此可得，被拖船剩余阻力=2531.74+0.15。

3) 被拖船“羅伯特”輪的空氣阻力的計(jì)算公式為

(7)

式(7)中：為空氣密度，取0.125 kg·s/m；為風(fēng)力系數(shù)，取1.1；為水線上船體正面投影面積，取846 m；為相對(duì)風(fēng)舷角，取最大值0°；為水線上船體側(cè)面投影面積，取5 500 m；為相對(duì)風(fēng)速，取被拖船對(duì)水航速與當(dāng)日陣風(fēng)最大值(11 m/s)之和。由此可得，空氣阻力=0.57(+11)。

被拖船總阻力=++=20.3+25.31.74+0.15+0.57(+11)。被拖船在不同對(duì)水航速下的總阻力見(jiàn)表1。

表1 被拖船在不同對(duì)水航速下的總阻力

3.2 拖船阻力計(jì)算

參與此次拖帶作業(yè)的拖船均為功率、外形尺寸和船體線型相近的全回轉(zhuǎn)拖船，下面以其中最大的拖船“鑫弘港拖7”輪為代表，計(jì)算其阻力大小。

1) 單艘拖船的摩擦阻力的計(jì)算公式為

=167(17+)183×10

(8)

式(8)中：為垂線間長(zhǎng)，取35.8 m；為平均吃水，取4.2 m；為拖船方形系數(shù)，取0.49；為拖船型寬，取10.2 m；為拖船對(duì)水航速，m/s。由此可得，單艘拖船的摩擦阻力=0.73。

2) 單艘拖船的剩余阻力的計(jì)算公式為

=0147(××)174+015

(9)

式(9)中：為拖船船中橫剖面系數(shù)，取0.85。由此可得，單艘拖船的剩余阻力=2.62174+015。

3) 單艘拖船的空氣阻力的計(jì)算公式為

(10)

式(10)中：為空氣密度，取0.125 kg·s/m；為風(fēng)力系數(shù)，取1.1；為水線上船體正面投影面積，取73 m；為相對(duì)風(fēng)舷角，取最大值0°；為水線上船體側(cè)面投影面積，取236 m；為相對(duì)風(fēng)速，取單艘拖船的對(duì)水航速與當(dāng)日陣風(fēng)最大值(11 m/s)之和。由此可得，單艘拖船的空氣阻力=0.05(+11)。

因此，單艘拖船的總阻力=++=0.73183+262174+015+005(+11)。拖船“鑫弘港拖7”輪在不同對(duì)水航速下的總阻力見(jiàn)表2。

表2 拖船“鑫弘港拖7”輪在不同對(duì)水航速下的總阻力

3.3 需要的拖船功率分析

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，每艘1 000 kW全回轉(zhuǎn)拖船能提供的拖力為199.92 kN。在吊拖方式下，主拖船需克服被拖船的重力及其自身阻力，根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，在不同對(duì)水航速下需要的拖船功率見(jiàn)表3。

表3 在不同對(duì)水航速下需要的拖船功率

此次拖帶作業(yè)擬擔(dān)任主拖船的“鑫弘港拖7”輪的主機(jī)額定總功率為3 824 kW，假定其在作業(yè)時(shí)能長(zhǎng)時(shí)間發(fā)揮作用的功率為額定功率的80%，則其能提供的功率為3 059 kW，能滿足拖航船隊(duì)在對(duì)水速度接近6.0 kn時(shí)對(duì)拖船功率的需要。

3.4 拖航速度的確定

通過(guò)上述計(jì)算可知，拖航船隊(duì)對(duì)水速度為6 kn時(shí)的總阻力和需要的拖船功率都約為對(duì)水速度為4 kn時(shí)的2.0倍，而當(dāng)對(duì)水速度為7 kn時(shí)該值將增加到對(duì)水速度為4 kn時(shí)的近3倍。理論上看，拖船協(xié)助前進(jìn)中的大型船舶轉(zhuǎn)向時(shí)的極限船速一般為5～6 kn。在實(shí)踐中，當(dāng)大型船舶的航速超過(guò)4 kn時(shí)，拖船的助操效果開(kāi)始下降；當(dāng)大型船舶的航速超過(guò)5 kn時(shí)，拖船很難起到助操作用。因此，拖航船隊(duì)的航速宜控制在5 kn以下。

4 靠泊過(guò)程中的力學(xué)論證

4.1 風(fēng)對(duì)船舶的作用力

根據(jù)Hughes公式，船舶靠泊時(shí)正橫吹開(kāi)風(fēng)作用力的大小為

(11)

式(11)中：為空氣密度，取0.125 kg·s/m；為風(fēng)力系數(shù)，取1.1；為水線上船體正面投影面積，取846 m；為相對(duì)風(fēng)舷角，取最大值90°；為水線上船體側(cè)面投影面積，取5 500 m；為相對(duì)風(fēng)速，取當(dāng)日陣風(fēng)最大值11 m/s。由此可得，正橫吹開(kāi)風(fēng)作用力=448.4 kN。

4.2 橫向水阻力

假設(shè)船舶在靠泊時(shí)的法向速度為0.6 kn，則此時(shí)其受到的橫向水阻力為

(12)

式(12)中：為海水密度，取104.5 kg·s/m；為水動(dòng)力橫向分力系數(shù)，取2.6；為靠泊時(shí)對(duì)水速度，取0.31 m/s；為船舶垂線間長(zhǎng)，取285.7 m；為平均吃水，取5.2 m。由此可得，橫向水阻力=190.1 kN。

4.3 拖船推力分析

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，“羅伯特”輪靠泊時(shí)的最大阻力為正橫吹開(kāi)風(fēng)作用力與橫向水阻力之和，即

=+=6385 kN

(13)

在參與此次作業(yè)的拖船中，除了擔(dān)任主拖船的“鑫弘港拖7”輪的額定功率為3 824 kW，其余幾艘全回轉(zhuǎn)拖船的額定功率均為2 940 kW。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，全回轉(zhuǎn)拖船每73.5 kW功率約可提供12.74 kN的頂推力，取其額定功率的85%提供工作時(shí)的頂推力，則2艘拖船的頂推力之和=866.3 kN。該值大于靠泊時(shí)的最大阻力值638.5 kN。因此，采用2艘2 940 kW的全回轉(zhuǎn)拖船即可滿足該船的靠泊需求。

5 靠泊實(shí)操分析

此次拖帶作業(yè)于2020年4月18日?qǐng)?zhí)行，天氣和水文氣象條件為：西北風(fēng)5級(jí)；能見(jiàn)度約4 n mile；最大潮流流速約1.1 kn；最大潮高2.48 m(1200時(shí))。根據(jù)潮汐情況，2名引航員于0930時(shí)在港外錨地登船，與“羅伯特”輪的船長(zhǎng)充分交換拖帶航行和靠泊作業(yè)信息之后，向其詳細(xì)介紹了引航方案和應(yīng)急預(yù)案。特別介紹了該船廠港池掉頭區(qū)的直徑約為680 m，“羅伯特”輪右舷靠泊時(shí)，需先向左掉頭,再倒退入泊。經(jīng)過(guò)充分討論，引航員與船長(zhǎng)都認(rèn)為若按前述2.1節(jié)中的“拖船配置方案一”配置拖船，則在船首主拖船和船尾吊拖船解除對(duì)“羅伯特”輪艏艉線方向的控制之后，對(duì)該船前進(jìn)速度和后退速度的控制明顯不如“拖船配置方案二”方便，且采用“拖船配置方案二”還能在保證安全的情況下節(jié)省1艘拖船，因此最終決定采用“拖船配置方案二”。

主拖船“鑫弘港7”輪在“羅伯特”輪船首以吊拖的方式帶纜該船，用以提供該船前進(jìn)的動(dòng)力及改變其航向；“石港拖17”輪在船尾正中以吊拖的方式帶纜，用以減速和協(xié)助“羅伯特”輪轉(zhuǎn)向；“鑫弘港拖9”輪在左舷、“威港拖29”輪在右舷，二者以傍拖的方式帶纜(均不帶掮纜)，用以協(xié)助提供“羅伯特”輪前進(jìn)的動(dòng)力或使其減速，這2艘拖船的艏纜均采用拖船的纜繩，艉纜均采用“羅伯特”輪的纜繩。各拖船帶纜完畢之后開(kāi)始起錨，錨離底之后主拖船開(kāi)始起拖，待船首雙錨收妥之后做好應(yīng)急準(zhǔn)備，使其處于隨時(shí)可拋狀態(tài)?？坎床倏v過(guò)程可分為以下4個(gè)階段：

1) 由錨地進(jìn)入主航道。

當(dāng)錨離底，主拖船開(kāi)始起拖時(shí)，大船的速度較低，指揮兩舷的“鑫弘港拖9”輪和“威港拖29”輪沿“羅伯特”輪前進(jìn)的方向進(jìn)車(chē)，使其艉纜分別得力，以協(xié)助主拖船盡快提高“羅伯特”輪的航速。隨后，指揮4艘拖船協(xié)調(diào)動(dòng)作，避讓錨地中的其他船舶。在航向和航速穩(wěn)定之后，準(zhǔn)確估計(jì)風(fēng)流壓差，指揮船隊(duì)搶占上風(fēng)、上流位，通過(guò)航道口進(jìn)入主航道。

2) 由主航道至防波堤端部水域。

由于該船廠的主航道穿越海產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)，航道內(nèi)的水流因受航道外養(yǎng)殖設(shè)施的影響而發(fā)生改變，需不斷對(duì)風(fēng)流壓差進(jìn)行調(diào)整，以修正船隊(duì)的航跡向，保證“羅伯特”輪始終航行在航道中間偏上風(fēng)、上流一側(cè)。由于主航道段沒(méi)有轉(zhuǎn)向點(diǎn)，因此船隊(duì)的速度可在保證船舶安全航行的情況下盡可能最大。保持盡可能大的拖航速度也有利于減小風(fēng)流壓差。需注意的是，受風(fēng)和流的影響，主拖船的艏向、主拖纜的方向和被拖船“羅伯特”輪的艏向并不一定相同。前述2.2節(jié)中對(duì)拖帶船隊(duì)航跡帶寬度的計(jì)算只起到參考作用，在實(shí)操中需注意風(fēng)和流的影響造成的航跡帶寬度增大。實(shí)踐證明，盡量保持被拖船艏向與主拖纜方向一致是減小被拖船偏蕩比較有效的方法。為實(shí)現(xiàn)這一目的，需根據(jù)操縱需要協(xié)調(diào)使用主拖船以外的另外3艘輔助拖船，利用這些拖船輔助控制被拖船的速度和艏向，防止其在拖航過(guò)程中發(fā)生偏蕩或?qū)⑵淦幏纫种频阶钚　D2為“羅伯特”輪自主航道(1號(hào)紅浮到3號(hào)紅浮)至泊位軌跡圖。

圖2 “羅伯特”輪自主航道至泊位軌跡圖

3) 接近防波堤端部至碼頭前沿水域。

自主航道通過(guò)防波堤端部進(jìn)入港池是一個(gè)關(guān)鍵航段。這是因?yàn)榇瑥S防波堤的修建改變了原來(lái)的流場(chǎng)，潮流在防波堤處分流，小部分進(jìn)入港池之后在口門(mén)處改為相反的方向，因此大型船舶在通過(guò)防波堤時(shí)，其艏部與艉部可能會(huì)遭遇方向相反的水流的作用。大部分水流被迫沿防波堤外側(cè)改向，且流速提高，在大潮日4級(jí)風(fēng)的情況下，有時(shí)出港航速為7 kn時(shí)風(fēng)流壓差可達(dá)40°以上。拖航船隊(duì)選擇在小潮日進(jìn)港，在接近最高潮時(shí)通過(guò)防波堤端部進(jìn)入港池，就是為了降低此處強(qiáng)流的影響。

根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，在相對(duì)狹窄的水域指揮主拖纜較長(zhǎng)的拖航船隊(duì)進(jìn)行10°以上的轉(zhuǎn)向時(shí)，需配合適當(dāng)?shù)暮剿伲瑢⑵浞纸鉃槎啻?、連續(xù)的小角度轉(zhuǎn)向。這是因?yàn)閷?duì)于被拖船來(lái)說(shuō)，其艏向的改變主要通過(guò)改變主拖纜的方向?qū)崿F(xiàn)，而主拖纜方向的改變需通過(guò)改變主拖船的位移實(shí)現(xiàn)。粗略估算主拖船的位移量，是以被拖船的艏部為圓心，以該圓心到主拖船主拖鉤的距離為半徑的一段圓弧的長(zhǎng)度。半徑越大，弧長(zhǎng)就越長(zhǎng)，主拖船完成所需位移量的時(shí)間就越長(zhǎng)。同時(shí)，當(dāng)被拖船尺寸和/或重量較大時(shí)，其轉(zhuǎn)向慣性通常也較大，若一次性轉(zhuǎn)向太多，可能造成被拖船的艏向超過(guò)計(jì)劃航向過(guò)多，從而造成不利局面。因此，將大角度轉(zhuǎn)向分解為多次小角度轉(zhuǎn)向可有效避免該情況。

在此次作業(yè)中，自主航道需轉(zhuǎn)向約20°進(jìn)入港池口門(mén)，轉(zhuǎn)向前指揮主拖船和3艘輔助拖船協(xié)調(diào)操縱，在將船隊(duì)的速度降到3～4 kn的同時(shí)，使“羅伯特”輪始終處在與防波堤端部和其對(duì)側(cè)養(yǎng)殖區(qū)均有足夠大的間距的計(jì)劃航線上。指揮主拖船“鑫弘港拖7”輪以小角度分多次漸次完成轉(zhuǎn)向，艉拖船“石港拖17”輪協(xié)助修正“羅伯特”輪的艏向。兩舷傍拖拖船“鑫弘港拖9”輪和“威港拖29”輪協(xié)助控制“羅伯特”輪的航速，使船隊(duì)安全進(jìn)入港池。

4) 碼頭前沿水域掉頭和靠泊。

船隊(duì)進(jìn)入港池之后，主拖船主要用于調(diào)整“羅伯特”輪的艏向，“羅伯特”輪依靠剩余慣性前進(jìn)。指揮4艘拖船協(xié)同動(dòng)作，待“羅伯特”輪接近掉頭區(qū)，其船首距碼頭約800 m時(shí)，將其前進(jìn)航速控制在1.5 kn左右，并使其船首開(kāi)始有向左轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)。指揮主拖船“鑫弘港拖7”，將其帶纜方式由正拖改為倒拖(在拖船內(nèi)部操作完成，不用解纜和重新帶纜)，并縮短纜繩的長(zhǎng)度，協(xié)助“羅伯特”輪向左掉頭；指揮船尾吊拖船“石港拖17”輪和兩舷傍拖船“鑫弘港拖9”及“威港拖29”輪協(xié)同動(dòng)作，在剎減船速的同時(shí)，協(xié)助“羅伯特”輪向左掉頭。待“羅伯特”輪掉頭完成且艏向穩(wěn)定之后，指揮4艘拖船協(xié)同操縱，使“羅伯特”輪后退，最終使其平行置于泊位對(duì)開(kāi)位置，并將其対地速度控制為0。

由于靠泊之前需重新安排拖船，因此靠泊橫距需比同尺度的有動(dòng)力船大一些。接著解掉右舷傍拖船“威港拖29”輪，令其到“羅伯特”輪左舷平行中體后端負(fù)責(zé)頂推(不帶纜)；“石港拖17”輪調(diào)整纜繩的長(zhǎng)度，在船尾轉(zhuǎn)至9點(diǎn)拖位負(fù)責(zé)拖拽“羅伯特”輪的艉部；“鑫弘港拖7”輪在船頭轉(zhuǎn)至垂直“羅伯特”輪，負(fù)責(zé)頂推/拖拽以控制其船首；“鑫弘港拖9”輪保持在原位，負(fù)責(zé)調(diào)整“羅伯特”輪前后位置(具體配置見(jiàn)圖3)。最終，在4艘拖船的協(xié)同作業(yè)下，順利將“羅伯特”輪靠在東2號(hào)泊位。

圖3 泊位對(duì)開(kāi)位置拖輪配置圖

6 拖帶大型船舶注意事項(xiàng)

1) 制訂應(yīng)急預(yù)案。根據(jù)世界近海事故數(shù)據(jù)庫(kù)的無(wú)動(dòng)力船舶近海事故詳細(xì)報(bào)告，拖航事故約占風(fēng)險(xiǎn)總量的10%，屬于高頻事故。因此，駕引人員在制訂拖航作業(yè)方案的同時(shí)，必須制訂切實(shí)可行的應(yīng)急預(yù)案。具體到此次作業(yè)，在制訂應(yīng)急預(yù)案時(shí)主要考慮以下內(nèi)容。

(1) 主拖纜斷裂導(dǎo)致被拖船操縱失控。當(dāng)主拖纜因受某種因素的影響而斷裂時(shí)：首先，令主拖船采取正確的措施，防止其螺旋槳被斷纜纏繞；其次，令另外3艘拖船協(xié)同操縱，在將被拖船対地速度剎減為零的同時(shí)，盡量保持其船位在航道中線偏上風(fēng)流一側(cè)，視需要讓被拖船拋單錨或雙錨，以協(xié)助保位、保向；最后，引導(dǎo)主拖船重新帶妥備用主拖纜，一切完備之后，將被拖船的錨絞起備妥，恢復(fù)拖航。

(2) 被拖船過(guò)度偏蕩導(dǎo)致拖帶失控。當(dāng)被拖船出現(xiàn)過(guò)度偏蕩的情況時(shí)，需立即指揮4艘拖船協(xié)同操縱，盡快把定航向，隨后調(diào)整拖航速度，視需要調(diào)整主拖纜的長(zhǎng)度。在作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)始終保持合適的船速，使用小角度轉(zhuǎn)向，避免主拖船突然高速大角度轉(zhuǎn)向。

(3) 主拖船因主拖纜纏繞螺旋槳或機(jī)械故障而失控。當(dāng)出現(xiàn)這種情形時(shí)，應(yīng)立即指揮3艘協(xié)作拖船協(xié)同操縱，配合被拖船錨的使用，將被拖船対地速度減為零，并保證船位安全。待主拖船恢復(fù)正常或新的主拖船到來(lái)之后，重新帶妥主拖纜，絞起備妥被拖船錨之后，恢復(fù)拖航。

(4) 當(dāng)任一協(xié)作拖船因故不能正常執(zhí)行任務(wù)時(shí)，應(yīng)立即用應(yīng)急拖船替代。

(5) 告知被拖船的船長(zhǎng)及各拖船的船長(zhǎng)按各自的應(yīng)急部署要求做好火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案、機(jī)損應(yīng)急預(yù)案、擱淺與觸礁應(yīng)急預(yù)案和人員落水應(yīng)急預(yù)案等。

2) 拖帶航行是較為復(fù)雜的海上活動(dòng)，拖帶力與風(fēng)浪條件、拖航時(shí)間和裝具的新舊等都有一定的關(guān)系。盡管近年來(lái)國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者已從經(jīng)驗(yàn)公式、統(tǒng)計(jì)圖譜、拖曳水池試驗(yàn)、耐波性水池試驗(yàn)、三維勢(shì)流理論和時(shí)域非線性方法等方面著手，開(kāi)展了大量研究工作，但這些公式和研究方法在現(xiàn)階段仍很難準(zhǔn)確給出上述參數(shù)的變化對(duì)拖帶力的影響。因此，根據(jù)本文所述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出的結(jié)果只能作為實(shí)際作業(yè)的參考，不能成為作業(yè)安全的保證。

3) 引航方案需精心制訂，保證切實(shí)可行，并在作業(yè)之前確保所有參與作業(yè)的拖船和被拖船都了解引航方案及應(yīng)急預(yù)案。每名參與作業(yè)的工作人員和每艘參與作業(yè)的拖船都是影響作業(yè)安全的重要因素，均應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)總指揮下達(dá)的每個(gè)指令。當(dāng)遇到問(wèn)題時(shí)，應(yīng)立即上報(bào)給上一級(jí)指揮人員，不得擅自行動(dòng)。

4) 無(wú)動(dòng)力船受風(fēng)、流的作用比有動(dòng)力船顯著，需充分考慮當(dāng)?shù)厮臍庀髼l件的影響，若有可能，應(yīng)選擇在水文氣象條件影響較小的時(shí)間作業(yè)。

5) 作業(yè)準(zhǔn)備階段應(yīng)加強(qiáng)對(duì)拖帶索具的養(yǎng)護(hù)和檢查,使其保持良好的適應(yīng)狀態(tài)。特別要注意仔細(xì)檢查琵琶頭等關(guān)鍵部位,當(dāng)發(fā)現(xiàn)磨損超過(guò)規(guī)定時(shí)應(yīng)及時(shí)更換，以防在作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)斷纜的情況。主拖船應(yīng)至少準(zhǔn)備2條主拖纜，其中一條備用。

6) 主拖纜的長(zhǎng)度應(yīng)在綜合考慮被拖船的受風(fēng)面積、排水量和航道情況之后確定，并在拖航過(guò)程中根據(jù)拖纜受力情況和主拖船的拖帶經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。起拖時(shí)主拖船應(yīng)逐漸加車(chē),避免快速加車(chē),盡量使主拖纜和索具逐漸帶力,直至船舶定速、勻速航行。拖航過(guò)程中相關(guān)人員應(yīng)在保證安全的前提下適時(shí)檢查拖纜受力點(diǎn)的磨損情況，嚴(yán)防發(fā)生意外。

7) 拖航過(guò)程中主拖船應(yīng)注意定位，采用合理的風(fēng)流壓差，保證拖航船隊(duì)航行在計(jì)劃航線上。轉(zhuǎn)向之前根據(jù)情況提前減速，以小角度漸次完成轉(zhuǎn)向，防止被拖船因慣性較大而大幅漂移，離開(kāi)計(jì)劃航線區(qū)域。

8) 根據(jù)港口作業(yè)特點(diǎn)采取合理的拖船配置方案。若方案中有拖船采用傍拖式帶纜，則建議拖船的艉纜采用被拖船的纜繩，以便拖船的艉纜在解纜階段能由被拖船絞收，從而以最短的時(shí)間收清水中的纜繩，避免妨礙拖船的下一步動(dòng)作。

9) 確保通信暢通，參與作業(yè)的人員之間的交流沒(méi)有障礙。

10) 充分獲得當(dāng)?shù)睾Ｊ轮鞴軝C(jī)關(guān)對(duì)交通流的協(xié)調(diào)指揮支持，盡可能地保持航道清爽。保持正規(guī)瞭望，對(duì)于妨礙拖航的情況，早發(fā)現(xiàn)、早聯(lián)系、早協(xié)調(diào)避讓，避免近距離大角度轉(zhuǎn)向和/或大幅度加/減速。

11) 加強(qiáng)船岸溝通，并留有至少1艘拖船作為應(yīng)急拖船，并執(zhí)行護(hù)航任務(wù)。

7 結(jié) 語(yǔ)

本文以拖帶一艘開(kāi)普型無(wú)動(dòng)力船靠泊船廠碼頭為例，提出了一種典型的拖帶作業(yè)方法和操作流程。操作之前擬定了作業(yè)方案，并對(duì)各關(guān)鍵操作進(jìn)行了計(jì)算論證。由于對(duì)計(jì)算結(jié)果保留了較大的安全余量，為后續(xù)在操作過(guò)程中根據(jù)風(fēng)、流和淺水效應(yīng)等客觀條件的變化采取臨時(shí)調(diào)整措施提供了安全保障。隨著類似操作事件數(shù)量的增加，今后可進(jìn)一步優(yōu)化大型船舶操縱指數(shù)的選取，使仿真模型更接近于操縱實(shí)踐，從而為提高此類作業(yè)的安全性提供更可靠的支撐。