进出港航行中的全旋回推进器船舶引航操纵探讨

容琼

摘 要：该文通过对全旋回推进器推力方向控制装置及显示系统进行介绍，就该类型船舶和传统船舶在车舵显示及控制两系统之间的差异进行比较分析，对该类型船舶引航信息交流的具体内容及重要性进行叙述。并结合自身经验对独立机动模式及航行模式框架下，全旋回推进器船舶基于不同引航指令下所具有的相应特点，以此为船舶驾驶员和引航员的安全操纵提供方便。

关键词：全旋回推进器 信息交流 船舶操纵 引航

中图分类号：U675.9 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（a）-0049-03

罗尔斯·罗伊斯公司于1965年制造了第一台全旋回推进器。这台推进器为60 kW，而经过超过半个世纪的发展历程，全旋回推进器的推进功率已经达到了10 000 kW，可见全旋回推进器正朝着多用途化及大型化的方向发展。自20世紀80年代，其在港作拖船当中被广泛应用。且越来越多的应用在军舰、大型邮轮及远洋工作船上。获得了更为优质的操纵性能。全旋回推进器船舶的操纵不同于传统螺旋桨舵叶，对传统的船舶操纵模式给予了改变。

1 全旋回推进器简介

全转回推进器又称Z形推进器、全向推进器、舵推进器、转向螺旋桨、旋回螺旋桨。通过伞齿轮系统传动机构使螺旋桨或导管推进器能在水平面内绕竖轴作360°转动，用以推进并操纵船舶的推进器。因其轴系布置呈Z字形，可同时起推进和操纵船舶的作用。能任意改变推力的方向，使船原地调头，进退自如。对于船舶航行时左右前后的操纵性，360°回转推进器较导管推进器和平旋推进器为好，这是因为导管推进器虽然顺车时推力较大，但在倒车时推力较差，操纵性能也不够理想；反之，平旋推进器可以获得良好的操纵性能，但机构复杂，造价高，易损坏；而360°回转推进器尽管没有舵，但却可以使螺旋桨的推力完全转换为相当于舵力的作用，以利操纵船舶，而且360°回转推进器单位功率推力大，而且后退推力和前进推力基本相同。这种推进装置可在车间中整个组装完成，不需水下作业，安装及维修十分方便。但因传动机构和大毂径带来较大的损失，其效率一般较低，而且机构复杂，造价高。

2 船舶操作特征分析

2.1 全旋回推进器控制装置类型分析

首先，Z型推进器。因主机输出推力轴、舵机输出轴、螺旋桨轴成Z形而俗称。导流管和在垂面转动的螺旋桨一起在水平面上可360°的回转运动而无舵叶，能在任意方向上发出推力。排出流向后为进车、向前为倒车、向左右两边为停车。可通过单双车、进倒车、调整两螺旋桨角度和转速而让船做前进、后退、原地回转、横移、顶推、倒拖等各种动作。推进效率高，同车速时后退拉力达前进推力的90%以上。其次，平面旋回推进器。垂直插入水中的5片流线型桨叶绕园心在水平面上作定速旋转运动，通过调整某片桨叶的攻角而使船前进、后退、平移。其兴浪较大，推进效率较Z型推进器差。最后，操纵手柄。最常用的为双柄，一个柄控制一部推进器的推力方向及主机转速，老式拖轮为方向、转速分柄控制。也有单柄的，舵由一个柄控制，通过电脑程序前推即前进、后拉即后退、左（右）推即横移以达到驾驶员要求的操纵效果。

2.2 全旋回推进器状态显示屏

动力定位系统DPS的相应推进器状态显示屏，能够对各个推进器所存在的具体位置予以显示，并且还能将其工作状态进行显示（如图1所示）。利用全旋回推进器状态显示屏，能够将该船的船尾左右所各自配置的全旋回推进器予以清楚显示，并且在船首的底部位置上，还配置有一部涵道式侧推器，以及一部全旋回推进器。此外，该屏幕显示的推进器，在一定条件下得到相应简化，成为了长条状矩形，对推进器方向能够进行唯一判别的就是矩形顶端的三角形推力方向箭头标志。

2.3 操纵性能

传统推进器推进力的方向是固定的，推进力的大小靠改变发动机的转速来实现，要改变行驶方向，靠船舵和推舵装置来实现，在船舶低速情况下，转舵力变小，操纵不灵活。吊舱式推进器通过液压马达通过回转装置，驱动吊舱绕纵轴回转，可以使螺旋桨在360°范围内旋转，灵活地改变推进力的方向，不论船速高低，可使船舶完成原地回转、横向平移、精确定位、反向行驶等常规推进器难以完成的操作。系统的变频电机或变量液压马达，具有无级调速的特点，具有优良可控性能，使船舶的快、慢前进、倒车、停车、回转等控制性能明显改善。极大地提高了船舶的操纵性和机动性。（如图2）

2.4 船舶旋回运动状态的运动要素

（1）漂角。船舶首尾线上某一点的线速度与船舶首尾面的交角叫做漂角。船舶在首尾线上不同点的漂角是不同的，在船尾处，由于其横移速度最大，因此，漂角也最大。但通常所说的漂角是指船舶重心处的线速度Vt与船舶首尾面的交角，也就是船首向与重心G点处旋回圈切线方向的夹角。一般船舶的漂角大约在3°～15°之间（如图3所示）。（2）转心。旋回中的船舶可视为一方面船舶以一定的速度前进，同时绕通过某一点的竖轴而旋转运动的叠加，这一点就是转心。船舶操舵旋回时，在旋回的初始阶段，转心约在重心稍前处，以后随船舶旋回不断加快，转心随着旋回中漂角的增大而逐渐向船首方向移动；当船舶进入定常旋回阶段即船舶旋回中的漂角保持不变时，转心P逐渐稳定于某一点，对于不同船舶，此点的位置大约在离船首柱后1/3～1/5船长处；船处于后退中，转心位置则在船尾附近。（3）旋回中的降速。船舶在旋回中，主要由于船体斜航时阻力增加，以及舵阻力增加和推进效率降低等原因，将会出现降速现象。一般船舶旋回中的降速幅度大约为旋回操舵前船舶速度的25%～50%，而旋回性能很好的超大型油船在旋回中的降速幅度最大可达到原航速的65%。（4）旋回中船舶出现的横倾。旋回中船舶出现的横倾是一个应予注意的不安全因素。船舶在大风浪中大角度转向或掉头时，如船舶在波浪中横摇的相位与旋回中外倾角的相位一致，则船舶将有倾覆的危险，这是操船中应予避免的一个重要问题。

3 引航信息交流

3.1 引航信息交流的相应内容

全旋回推进器相比于传统的推进器来讲，其无论是在具体的工作还是在操作模式上，均存在诸多不同，所以，致使引航具体的交流信息及所需要注意的要点方面也存在诸多的差异，除了诸如风力、能见度及潮汐等港口水文现象之外，在拖船配备条件、带解缆顺序及泊位概况等均存在不同，对于引航员来讲，其应对相应全旋回推进器驾驶人员实际的操纵方面的熟练程度，及该器在显示系统方面的具体特点及推力方向上的具体控制等进行综合考量。全旋回推进器船舶相比于传统推进器船舶来讲，其同样存在诸多不同之处，全旋回推进器船舶在螺旋桨倒车换向方面的问题并不存在，所以，针对船舶在操纵方面所进行的实质交流，引航员应及时向相关船方进行了解，所了解内容主要有各个推进器相应功率大小、水平方向旋转速度、推力方向的相应控制装置具体的相应时间以及安装的位置等内容。另外，就引航员职责来考量，其应对全旋回推力控制装置进行认真核对，还要对推进器实际推进方向及显示器显示的方向之间所存在的对应关系进行仔细核对。全旋回推进器船舶在具体的全旋回推力方向控制装置上存在不同形式和类型，特别是实施陌生操纵装置进行操作时，引航员需要更为高效、及时地与船舶驾驶人员之间的沟通进行强化，就驾驶人员的熟练程度予以了解，对引航操作指令进行正确传达，并且，还要对各个推进装置在推进方向上进行认真检查及确认，防止出现在操纵上的错误状况，避免引航事故的发生。

3.2 引航信息交流所具有的重要性分析

全旋回推进器船舶在所配备的船舶操纵控制系统上，相比于传统船舶，其更为复杂及先进，引航员和船长之间所进行的信息沟通和交流，特别是对于船舶操纵控制系统方面的信息甲流显得更为重要和迫切。只有引航信息交流方面的充分性，才能对全旋回推进器船舶在具体作业方面的安全得以保证，此外，还是其开展作业的前提条件。就引航员来分析，全旋回推进器船舶所代表的是未来新型船舶的相应发展方向，同时还对未来船舶操纵在模式上带来了创新，如果仅仅利用一些理论知识方面的培训，难以达到对实际操作能力方面所存在的不足给予弥补的目的及效果，所以，引航员和船长之间进行深层次及多角度的交流，不仅对于自身综合素质的提升具有重要的促进作用，而且还对于安全引航意义重大。

3.3 独立机动模式及航行模式下引航操纵指令分析

（1）独立机动模式。对于独立机动模式来讲，通常情况下其在全旋回推进器船舶将要靠近码头以及正在开展相应特殊作业的时候方可运用。在实际引航工作当中，针对全旋回推进器相关驾驶人员来讲，其大多数均具备多年以上的驾驶操纵经验，并且在技术方面都较为成熟。基于此种状况，引航员可运用一些相应引航意图指令，对驾驶人员的操纵进行指导，利用驾驶人员的操作，以此达到对引航员所需要的船舶的操纵意图给与实现。针对独立机动模式来分析，其在引航方面所具有的操纵意图指令主要有：横向慢速移动、横向移动、微速前进及后退及前进和后退等。（2）航行模式。对于那些具有比较开阔的水域来讲，其当船舶在此航行时，全旋回推进器船舶可采用自动操舵系统或者是随动控制进行操作，此时，引航员可将航向指令予以下达，比如改变航向至……及把定航向等，其在引航操纵上相同于传统船舶。对于在较为狭窄的航道上，由于其存在一些复杂性，在此水域进行航行时，全旋回推进器船舶相应操舵，通常情况下均会运用随动控制工作模式。全旋回推进器车舵显示系统相比于传统形式的船舶大致相同，并且在高速航行时存在较大舵角的状况，则会造成船舶出现不同程度的横倾状况，因此，传统的舵令便对于该类型船舶的航行指挥便不适用，所以，引航员通常情况下所使用的操纵指令为：加快、减慢、左转及右转等。基于全旋回推进器船舶来讲，其在推进器方面相比于传统船舶，其缺少车钟号令，在对船速进行控制操作时，引航员可将指令直接向船舶驾驶人员进行下达，比如将船速控制在15 km的指令。

4 结语

伴隨当今技术水平的不断提升，全旋回推进器在船舶领域被广泛应用，致使引航员对于此种类型的船舶相关引航操纵接触更为频繁。该文通过对全旋回推进器的推力方向控制装置以及其推力方向显示系统进行介绍，对全旋回推进器引航信息交流信息方面进行阐述，以此希望对船舶驾驶员以及引航员的安全操纵提供方便，实现船舶推进技术更好发展。

参考文献

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