护航拖轮在引航操纵中的应用

周晓轩　林健

（1.天津港引航中心　天津　300456；2.青岛海事局船舶交通管理中心　山东青岛　266002）

护航拖轮在引航操纵中的应用

周晓轩1林健2

（1.天津港引航中心天津300456；2.青岛海事局船舶交通管理中心山东青岛266002）

护航拖轮（Escort Tug Boat）的主要作用是为操纵困难或处于紧急情况下的船舶提供护航服务。本文从护航拖轮的设计工艺和使用要求两方面对护航拖轮的操纵性能进行介绍，以供参考。

护航拖轮；设计工艺；操纵性能

海上事故尤其是大型船舶事故的发生，给海上运输带来了很大风险。在进入港内航道或狭窄水道时，船舶因主机发生故障或主要设备工作不稳定而失去操纵能力的情况时有发生，极易发生搁浅事故，影响他船进出港航行。挪威船级社（DNV）就船舶搁浅事故进行了综合风险评估，对降低搁浅风险的措施进行了研究。在分析大量航海数据的基础上指明了可能降低搁浅风险的多种措施。其中，在引航作业中使用护航拖轮被证明是最有效的防控措施。目前美国和欧洲许多国家都已立法规定ULCC、VLCC、大型LNG船舶必须在护航拖轮的监护下进行航行。

一、护航拖轮的作用

随着船舶大型化趋势日益明显，船舶吃水、吨位的逐渐增加，在码头及航道条件没有改善的情况下，海上运输风险进一步提高，护航拖轮所起到的安全护航作用越来越被港方所重视。护航船舶同普通拖轮一样通过顶拖缓冲船舶靠泊速度，也可在较高的航速下，通过缆索协助被引船舶进行转向及航行。在近岸危险水域为船舶护航协助时，如果大船在航道上发生故障，护航拖轮也可及时将大船拖顶到安全水域。

在天津港，吃水大于15米的大型散货船舶、VLCC以及所有LNG船舶进出港时均使用拖轮进行护航，护航拖轮通常采用全回转拖轮，其护航作用通常包括协助大船清障与避让、提高低速大船舵效、协助转向及控速等。实践表明，在全回转拖轮的护航过程中，当大船速度大于6节使用拖轮倒车制动减速时，不但减速效果不明显，而且极易发生拖轮断缆和主机超负荷等情况，因此普通全回转拖轮难以起到护航作用。因此，目前可采取的有效方法是采用大功率全回转拖轮进行护航监护，有效降低船舶航行过程中发生事故的概率，一旦大船因设备故障失去控制，护航拖轮可利用其发出的推力和水动力组合，产生操舵力和制动力，以作用于拖缆和被引船舶，从而使失控船舶重新获得控制，确保被引船舶安全。同时，在使用护航拖轮协助引航时，操船者除了要具有丰富的驾引经验外，还需要熟练掌握拖轮的操纵性能和使用要求。此外，在港方条件允许的前提下，应积极重视新型护航拖轮的引进和设计研发。

二、护航拖轮的工艺性能

目前从工艺上来讲，主要有两种拖轮适用于护航作业，一种是牵引拖轮（Tractor Tug Boat），典型的牵引型拖轮又分为Z型驱动（Z-Drive）拖轮和摆线型拖轮（Cycloidal Voith-Schneider）两种，它们的拖缆绞车位于后甲板上，推进装置位于拖缆绞车的前面，接近船首。另一种是尾机驱动拖轮（Stern Drive Tug Boat），它的拖缆绞车位于前甲板，推进装置位于船尾。牵引拖轮和尾机驱动拖轮都采用了较为先进的造船工艺技术。从设计上来讲，护航拖轮的“应急舵”的操纵动力并非来自于拖轮的推进器，而是来自护航拖轮船体线型在水中所产生的水动力。所以，在其船体线型和导向滑板的设计上有了进一步提高。通常在10节航速下，护航拖轮的独立转向协助力可以达到本身系缆的两倍拖力。当护航拖轮使用“应急舵”时，拖轮自身能够迅速从被引船舶的右舷转移到左舷，并始终保证拖缆的右侧张力。在护航拖轮的设计上，由于采用了最佳化的排水量，更低的高度和更低的船甲板，从而降低了在横向拖缆力上的倾斜力矩。鳍状应急舵的精确位置、形状以及Voith推进系统则保证了护航拖轮最佳的护航性能。以典型的Velox护航拖轮为例，其船舶工艺性能属于摆线型拖轮，船首设计形态可以有效增大水下侧面积。导流尾鳍可以显著提高间接转向操纵力，从更好的角度打击水流并且不会产生失速停转。为了满足护航和拖曳两种功能，拖缆柱有两种特定不同的孔径，在拖缆导缆孔上方中心处又有一个导缆孔，专门供护航钢丝缆使用。在间接操作模式下，钢丝缆孔可以允许钢丝缆伸出船外受力一侧很长距离，从而减小了拖轮的倾斜力矩也增大了缆绳的可承受能力。因此，在10节船速下Velox的间接转向操纵力可以达到150吨。

三、护航拖轮的使用要求

相比被置于被引船舶船尾时才能发挥护航效果的普通港作拖轮，护航拖轮的主要作用是为操纵困难或处于紧急情况下的船舶提供帮助，因此在其使用中提出了较高的要求。

1.护航拖轮的最低航速要与被引船舶的最低操纵航速相同。理论上，护航拖轮的护航速度为被引船舶在限定水域内的最高可允许航速，即在保证航行安全和没有水域限制的前提下，护航速度应为被引船舶的最高航速。但在实际应用中，船舶的护航速度应尽可能地采取低速，因为随着被引船舶船速的增加，船舶动能也会增大，拖轮的护航效果就会降低。随着船舶技术水平和航行速度的不断提升，拖轮护航速度将达到13到14节，同时，在与被引船舶等速的前提下，护航拖轮还要发挥其对被引船舶的护航作用，因此，采用高性能的新型护航拖轮尤为重要。

2.船舶前进的时候，护航拖轮应位于船尾，使其发挥最佳护航效果。因为当拖轮位于船尾的时候，它距离船舶旋转点的距离最大，从而形成了一个较大的杠杆作用。此外，护航拖轮要在任何天气条件下都能完成任务。由于有以上先决条件，就要求护航拖轮要能够在任意可能的方向上发挥护航作用，并且，一旦出现事故或者危急情况，船舶的快速感知和反应能力协同拖轮的快速反应能力，对减小后续失误和损失具有重大意义。如果船舶允许在非受限水域转向掉头的话，其自身转向所产生的动能将很快克服拖轮对它的控制。所以拖轮应将缆索系于船尾，以便在应急情况下可以尽量的缩短反应时间，能够在最大护航速度时及时改变方向，并提供足够大的牵引力。基于以上要求，目前对大型船舶的护航应配备多艘大功率全回转转拖轮进行护航拖。

随着船舶大型化趋势的不断发展，到港作业的各类大型船舶的数量和频次将逐步增加，新型护航拖轮的使用需求也将会不断增加，其优越性也将得到广泛印证。

［1］史海波.引领作业中拖轮应用具体分析 ［J］.中国水运，2014（5）.

［2］戴京爽.引航操作中突发事件的成因与预防［J］.港口经济，2015（6）.

［3］李勇.浅谈狭水道内护航拖轮的使用［J］.珠江水运，2014（4）. ［4］徐海军.超大型船舶靠离天津港拖轮合理配置的研究［J］.青岛远洋船员职业学院学报，2015（4）.

责任编辑：张明