浅析专业救助船舶采用单车航行对节能减排和船舶操纵性能的影响

宋远华

摘 要：在全球石油资源形势日益严峻及环境保护意识日益加强的情况下，在救捞体系全面深化改革的大背景下，以及近年来预算经费略显不足的形势下，实施船舶内部控制对节支增效减排工作意义重大。专业救助船舶正常运营的主要开支体现在船舶燃料支出、船舶物料支出、船舶修理支出等，本文主要从船舶操纵者就采取单车航行措施节省船舶燃料工作和对船舶操纵性能的影响进行简单论述。

关键词：单车航行;节能减排;船舶操纵;注意事项

中图分类号：U674.2             文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）08-0100-03

在國家大力倡导节能减排的形势下，对于专业救助船舶来说，如何利用现有条件进一步找到更加合理的节能方式，挖掘船舶内部潜在能力，在非应急救援及重载拖航等高负荷高速航行的前提下，采用单车方式航行，在节省燃料方面无疑是一种较好的方法。但是双车双舵的专业救助船舶采用单车航行对船舶操纵带来的影响也要引起重视。本文分析探讨在船舶航行时，船舶操纵者如何采取有效合理措施来减小单车航行对船舶操纵性能的不利影响。

1专业救助船舶适合单车航行的情形

（1）船舶补给时的海上航行。

（2） 船舶调遣时的海上航行。船舶跨待命点换防调遣、返港修理等非紧急情况，海上航行途中均可单车航行。

（3）船舶救助、实战训练等任务结束后的海上航行。任务结束后，船舶返待命点或返港途中均可单车航行。

2专业救助船舶采用单车航行时对节能减排的影响

案例一：以8000KW主力专业救助船型“北海救119”轮为例。2020年3月19日12：00-13：00，由天津塘沽至蓬莱19-3工地途中进行实船航行试验，现场风向270°，风速9m/s，流向69°，流速0.5kts，浪高1m，航向90°，计程仪航速0.9kts。通过（见图1、图2）两个图表可以看出，随着主机负荷的增加，双车油耗要比单车油耗递增趋势的明显许多，且两者航速相比递增的差距不是太明显。例如，从图表中还可以看出，航速同样在12.5kts时，双车主机负荷在40%，油耗0.89m3/h，单车主机负荷在70%，油耗0.77m3/h，航速相同的情况下，单车主机油耗比双车油耗有比较明显的降低。

案例二：2019年12月30日17：00“北海救131”轮接通知，专项实战训练任务结束，按计划返烟台，在穿过担杆分道通航水道后，采取最佳经济航速，有效利用风流，合理设定航线，保持单车航行，除去途中遭遇寒潮大风，锚地避风3天，于2020年1月9日返回烟台，总航程1265海里。航行途中主机负荷78%，平均航速9.3节，共5.7天，油耗共76.82吨，平均日耗油13.39吨。如果采用双车航行的话日耗油为26.84吨，需4.2天，油耗共112.73吨，共节约柴油35.91吨。

从上述两个实船案例可以清楚地看出，专业救助船舶合理采用单车航行对节支降耗增效起到至关重要的作用。

专业救助船舶采用单车航行，由于停止了一台主机运转，其累积运行小时、备件消耗、维护保养工作及周期都随之大幅度减少，可谓一举多得的好办法。

3 专业救助船舶采用单车航行对船舶操纵性能的影响

3.1 双桨双舵船的优点

专业救助船舶都是可变螺距螺旋桨，多采用双桨外旋式推进方式，这样的布置不但可以改进螺旋桨效率，还可以提高船舶的操纵性能，与单桨船舶相比，双桨双舵船的优点在于：

（1）大大提高了船舶操纵性能及航行的安全可靠性，特别是港内低速航行的操纵性能。

（2）载重量相同时，双桨双舵船吃水较浅，因此，对有些航道、港口可自由出入，无需减载。

（3）载重量相同时，双桨双舵船航速更高。

3.2专业救助船舶采用单车航行的缺点

在正常航行时，由于两个螺旋桨的转动方向相反，螺旋桨横向力相互抵消，则不产生螺旋桨效应，但是专业救助船舶采用单车航行则会产生：

（1）航向稳定性变差。

（2）在需要避让时，舵效变差。

（3）紧急制动时，需倒车减速，效果变差，倒车还会给随桨的正车转动造成影响。

3.3专业救助船采用单车航行时的车、舵效应

单车航行时单车转船力矩会对操舵的影响，需要反向压舵来抵消单车转船力矩，保持艏向稳定，注意观察航迹向是否偏离。

（1）启用右车（螺旋桨右旋），停用左车，双舵正舵，进车时，船尾偏向右，船首向左，为保持航向需压右舵。航速越低，压右舵越大;航速越高，压右舵越小，可以用自动舵航行。右满舵旋回圈半径要大于左满舵，采取避让时要引起特别注意。

（2）启用左车（螺旋桨左旋），停用右车，双舵正舵，进车时，船尾偏向左，船首向右，为保持航向需压左舵。航速越低，压左舵越大;航速越高，压左舵越小，可以用自动舵航行。左满舵旋回圈半径要大于右满舵，采取避让时要引起特别注意。

4专业救助船舶采用单车航行时的注意事项

4.1 专业救助船舶采用单车随桨模式的应用

专业救助船舶采用单车航行传统方法为单车随桨模式（见图3），由于操作方法简单，时常被部分船舶采用，然而，由于这种操作模式并非船舶设计时人为设置的运行模式，而是船舶推进系统本来具有的能力，在动力系统设计对单车随桨模式并没有提出特别关注，尤其是在运行状态监控方面没有设置任何报警，就给后期的使用操作提出了很高的要求。为了降低单螺旋桨推进时另一侧处于停用状态下螺旋桨叶面淌水引起的阻力增加，将其螺旋桨螺距调整至正车最大位置，因为，当桨叶螺距设置在零位时，桨叶面与水流方向垂直，水流对桨叶面作用产生的阻力最大，对船舶航速产生严重影响，而将其调整至正车最大螺距位置，桨叶面与水流形成夹角最小，产生的阻力最小，但此时由于水流对桨叶面作用形成的分力产生回转力矩，导致螺旋桨按正车方向随着转动。如果将低负荷时的双车双桨与单车单桨运行进行比较，因单桨推进效率较高，其节省燃油的优势会更明显，但是从正常的双车双桨改为单车单桨运行模式，除了对轴系造成影响外，还会对船舶操纵带来一定影响。所以，为了保证船舶设备和航行安全，要有一套正确的操作方法、步骤及注意事项来规避风险。

（1）专业救助船舶在航经复杂海域、大风浪天气、狭水道、冰区、进出港、靠离码头和救助作业等情况下不宜采取单车航行。

（2）单车航行时主机负荷不超过80%，转向尽量采用小舵角转向，需大舵角转向时充分考虑对主机负荷的影响，尤其是反向大舵角转向会引起主机负荷突然增大，必要时减车以降低负荷。

（3）船舶采用单车航行时，船舶驾驶人员应熟悉单车航行时船舶的操作性能，做好风险防控，并加强与机舱值班人员的联系沟通;轮机长和轮机值班人员应加强设备运行情况检查，及时处理设备故障，并加强与驾驶台的联系沟通。

（4）单车航行时，脱开停用主机的齿轮箱离合器及对外消防泵离合器，对具有PTI功能的齿轮箱，PTI及PTO离合器均应处于脱开状态。启动齿轮箱滑油备用泵和CPP油泵（根据本船设计要求），将停用的螺旋桨螺距角调至正车最大，以减小航行阻力，同时要保证油压正常。

（5）单车航行时，停用的主推进系统的艉轴及中间轴会在螺旋桨的带动下转动，应做好中间轴承和各艉轴承温度的监测等相关工作。

（6）单车航行时，停用主机每间隔4小时，启动主机滑油预供泵运转10分钟，防止主机运动部件在振动环境下因缺油润滑而造成磨损。

（7）单车航行时，做好停用主机的备车工作，遇有紧急情况，保证能够及时启动投入运行。启动停用主机前要降低航速，避免在合排时因随桨转速过快造成齿轮箱及其他机械构件损坏。

（8）船舶在选择投入运转的主机时，尽量做到两台主机轮换使用，保证运转时间基本一致，以便使检修工作同步进行。

（9）使用单车推进模式时，船舶驾驶人员应当明白，将随桨螺距调整至正车螺距的时候，船舶操纵仅适用于船舶正航运行，因而在不危及船舶安全的前提下，应当避免主动桨的倒航操纵，尤其是不应长时间采用高速倒航操作。否则会引起齿轮箱中的正车推力轴承损坏。

（10）进出港、靠离码头、救助作业前，船长及驾驶员确认首尾侧推、拖缆机等在停用主机分配情况（一般左主机轴发带前艏侧推和拖缆机，右主机轴发带后艏侧推和尾侧推）。

4.2专业救助船采用一机双桨模式的应用

适时采用一机双桨机电混合推进模式，即一台主机运行，通过齿轮箱的二级转速输出，直接驱动螺旋桨，同时通过齿轮箱PTO驱动轴带发电机工作，而另一台主机停用，但齿轮箱上的轴发由PTO转为PTI模式（简单的说就是轴带发电机与推进轴软接排，轴带发电机当电动机使用），驱动螺旋桨运行，从而实现一机双桨机电混合推进模式，此模式在后期建造的新型救助船上全面使用，收到良好效果（见图4）。不仅如此，单机双桨运行时船舶的航向稳定性优于单机单桨模式，更重要的是，船舶的操纵性大大提高，不受倒车影响，不用担心螺旋桨转向错误及低转速限制。此模式优势明显，但是以往船上人员实际操作比较少，有些操作需驾驶轮机人员特别注意。

（1）一台主机停用，转换启用一机双桨模式需要一段时间，船长应确认船舶所处海域安全。

（2）操纵螺距手柄要缓慢，避免因推动过快，螺距突然增加，造成启用主机的轴发负荷过大而跳电。

（3）采用一机双桨模式，船舶操纵性能大幅提高，但是因为启用一台主机的轴发带动另一台停用主机的轴发作为电动机驱动螺旋桨，所以启用主机侧的侧推器、拖缆机使用将受到限制。

（4）准备进入PTI的这台主机必须在“0”螺距，齿轮箱油压必须正常，CLUTCH1和CLUTCH2都不合，轴发主开关断开，否则PTI READY不会亮，无法进入PTI MODE。

（5）虽然齿轮箱输入侧轴承处于停转状态，但是输出侧的输出轴、推力轴承、支撑轴承及传动齿轮会转动，因而轮机人员必须要對润滑和冷却正常供给，否则将直接导致相应设备损坏。

（6）采用一机双桨航行时，启动停用主机前，驾驶人员先降低航速，轮机人员及时转换PTI模式，脱开停用主机齿轮箱的轴带发电机与推进轴的软接排，再启动停用主机。

（7）轮机人员操作PTI  MODE退出，先把主机螺距降为0，以减少负荷对轴发的冲击;启动已进入过PTI这边的主机，当主机启动完成需手动停止齿轮箱滑油备用泵，否则不会自动停，该泵因进入PTI时运行信号被锁定，下次启动主机就不会出现该现象。

5结语

为适应当前国际经济形势，响应国家号召，树立“过紧日子”思想，增强环保节约意识，落实上级开展节支减排降耗工作有关措施，提倡专业救助船舶驾驶轮机人员在做好风险防控措施的前提下，实施单车航行，这对节能减排降耗工作有非常重要的意义。

参考文献：

[1]洪碧光.船舶操纵[M].辽宁：大连海事学院出版社，2008.

[2]刘新堂.救助19号-22号船主要设备及系统功能、特点简介及使用操作建议[Z].