進出港航行中的全旋回推進器船舶引航操縱探討

容瓊

摘 要：該文通過對全旋回推進器推力方向控制裝置及顯示系統進行介紹，就該類型船舶和傳統船舶在車舵顯示及控制兩系統之間的差異進行比較分析，對該類型船舶引航信息交流的具體內容及重要性進行敘述。并結合自身經驗對獨立機動模式及航行模式框架下，全旋回推進器船舶基于不同引航指令下所具有的相應特點，以此為船舶駕駛員和引航員的安全操縱提供方便。

關鍵詞：全旋回推進器 信息交流 船舶操縱 引航

中圖分類號：U675.9 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（a）-0049-03

羅爾斯·羅伊斯公司于1965年制造了第一臺全旋回推進器。這臺推進器為60 kW，而經過超過半個世紀的發展歷程，全旋回推進器的推進功率已經達到了10 000 kW，可見全旋回推進器正朝著多用途化及大型化的方向發展。自20世紀80年代，其在港作拖船當中被廣泛應用。且越來越多的應用在軍艦、大型郵輪及遠洋工作船上。獲得了更為優質的操縱性能。全旋回推進器船舶的操縱不同于傳統螺旋槳舵葉，對傳統的船舶操縱模式給予了改變。

1 全旋回推進器簡介

全轉回推進器又稱Z形推進器、全向推進器、舵推進器、轉向螺旋槳、旋回螺旋槳。通過傘齒輪系統傳動機構使螺旋槳或導管推進器能在水平面內繞豎軸作360°轉動，用以推進并操縱船舶的推進器。因其軸系布置呈Z字形，可同時起推進和操縱船舶的作用。能任意改變推力的方向，使船原地調頭，進退自如。對于船舶航行時左右前后的操縱性，360°回轉推進器較導管推進器和平旋推進器為好，這是因為導管推進器雖然順車時推力較大，但在倒車時推力較差，操縱性能也不夠理想；反之，平旋推進器可以獲得良好的操縱性能，但機構復雜，造價高，易損壞；而360°回轉推進器盡管沒有舵，但卻可以使螺旋槳的推力完全轉換為相當于舵力的作用，以利操縱船舶，而且360°回轉推進器單位功率推力大，而且后退推力和前進推力基本相同。這種推進裝置可在車間中整個組裝完成，不需水下作業，安裝及維修十分方便。但因傳動機構和大轂徑帶來較大的損失，其效率一般較低，而且機構復雜，造價高。

2 船舶操作特征分析

2.1 全旋回推進器控制裝置類型分析

首先，Z型推進器。因主機輸出推力軸、舵機輸出軸、螺旋槳軸成Z形而俗稱。導流管和在垂面轉動的螺旋槳一起在水平面上可360°的回轉運動而無舵葉，能在任意方向上發出推力。排出流向后為進車、向前為倒車、向左右兩邊為停車。可通過單雙車、進倒車、調整兩螺旋槳角度和轉速而讓船做前進、后退、原地回轉、橫移、頂推、倒拖等各種動作。推進效率高，同車速時后退拉力達前進推力的90%以上。其次，平面旋回推進器。垂直插入水中的5片流線型槳葉繞園心在水平面上作定速旋轉運動，通過調整某片槳葉的攻角而使船前進、后退、平移。其興浪較大，推進效率較Z型推進器差。最后，操縱手柄。最常用的為雙柄，一個柄控制一部推進器的推力方向及主機轉速，老式拖輪為方向、轉速分柄控制。也有單柄的，舵由一個柄控制，通過電腦程序前推即前進、后拉即后退、左（右）推即橫移以達到駕駛員要求的操縱效果。

2.2 全旋回推進器狀態顯示屏

動力定位系統DPS的相應推進器狀態顯示屏，能夠對各個推進器所存在的具體位置予以顯示，并且還能將其工作狀態進行顯示（如圖1所示）。利用全旋回推進器狀態顯示屏，能夠將該船的船尾左右所各自配置的全旋回推進器予以清楚顯示，并且在船首的底部位置上，還配置有一部涵道式側推器，以及一部全旋回推進器。此外，該屏幕顯示的推進器，在一定條件下得到相應簡化，成為了長條狀矩形，對推進器方向能夠進行唯一判別的就是矩形頂端的三角形推力方向箭頭標志。

2.3 操縱性能

傳統推進器推進力的方向是固定的，推進力的大小靠改變發動機的轉速來實現，要改變行駛方向，靠船舵和推舵裝置來實現，在船舶低速情況下，轉舵力變小，操縱不靈活。吊艙式推進器通過液壓馬達通過回轉裝置，驅動吊艙繞縱軸回轉，可以使螺旋槳在360°范圍內旋轉，靈活地改變推進力的方向，不論船速高低，可使船舶完成原地回轉、橫向平移、精確定位、反向行駛等常規推進器難以完成的操作。系統的變頻電機或變量液壓馬達，具有無級調速的特點，具有優良可控性能，使船舶的快、慢前進、倒車、停車、回轉等控制性能明顯改善。極大地提高了船舶的操縱性和機動性。（如圖2）

2.4 船舶旋回運動狀態的運動要素

（1）漂角。船舶首尾線上某一點的線速度與船舶首尾面的交角叫做漂角。船舶在首尾線上不同點的漂角是不同的，在船尾處，由于其橫移速度最大，因此，漂角也最大。但通常所說的漂角是指船舶重心處的線速度Vt與船舶首尾面的交角，也就是船首向與重心G點處旋回圈切線方向的夾角。一般船舶的漂角大約在3°～15°之間（如圖3所示）。（2）轉心。旋回中的船舶可視為一方面船舶以一定的速度前進，同時繞通過某一點的豎軸而旋轉運動的疊加，這一點就是轉心。船舶操舵旋回時，在旋回的初始階段，轉心約在重心稍前處，以后隨船舶旋回不斷加快，轉心隨著旋回中漂角的增大而逐漸向船首方向移動；當船舶進入定常旋回階段即船舶旋回中的漂角保持不變時，轉心P逐漸穩定于某一點，對于不同船舶，此點的位置大約在離船首柱后1/3～1/5船長處；船處于后退中，轉心位置則在船尾附近。（3）旋回中的降速。船舶在旋回中，主要由于船體斜航時阻力增加，以及舵阻力增加和推進效率降低等原因，將會出現降速現象。一般船舶旋回中的降速幅度大約為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達到原航速的65%。（4）旋回中船舶出現的橫傾。旋回中船舶出現的橫傾是一個應予注意的不安全因素。船舶在大風浪中大角度轉向或掉頭時，如船舶在波浪中橫搖的相位與旋回中外傾角的相位一致，則船舶將有傾覆的危險，這是操船中應予避免的一個重要問題。

3 引航信息交流

3.1 引航信息交流的相應內容

全旋回推進器相比于傳統的推進器來講，其無論是在具體的工作還是在操作模式上，均存在諸多不同，所以，致使引航具體的交流信息及所需要注意的要點方面也存在諸多的差異，除了諸如風力、能見度及潮汐等港口水文現象之外，在拖船配備條件、帶解纜順序及泊位概況等均存在不同，對于引航員來講，其應對相應全旋回推進器駕駛人員實際的操縱方面的熟練程度，及該器在顯示系統方面的具體特點及推力方向上的具體控制等進行綜合考量。全旋回推進器船舶相比于傳統推進器船舶來講，其同樣存在諸多不同之處，全旋回推進器船舶在螺旋槳倒車換向方面的問題并不存在，所以，針對船舶在操縱方面所進行的實質交流，引航員應及時向相關船方進行了解，所了解內容主要有各個推進器相應功率大小、水平方向旋轉速度、推力方向的相應控制裝置具體的相應時間以及安裝的位置等內容。另外，就引航員職責來考量，其應對全旋回推力控制裝置進行認真核對，還要對推進器實際推進方向及顯示器顯示的方向之間所存在的對應關系進行仔細核對。全旋回推進器船舶在具體的全旋回推力方向控制裝置上存在不同形式和類型，特別是實施陌生操縱裝置進行操作時，引航員需要更為高效、及時地與船舶駕駛人員之間的溝通進行強化，就駕駛人員的熟練程度予以了解，對引航操作指令進行正確傳達，并且，還要對各個推進裝置在推進方向上進行認真檢查及確認，防止出現在操縱上的錯誤狀況，避免引航事故的發生。

3.2 引航信息交流所具有的重要性分析

全旋回推進器船舶在所配備的船舶操縱控制系統上，相比于傳統船舶，其更為復雜及先進，引航員和船長之間所進行的信息溝通和交流，特別是對于船舶操縱控制系統方面的信息甲流顯得更為重要和迫切。只有引航信息交流方面的充分性，才能對全旋回推進器船舶在具體作業方面的安全得以保證，此外，還是其開展作業的前提條件。就引航員來分析，全旋回推進器船舶所代表的是未來新型船舶的相應發展方向，同時還對未來船舶操縱在模式上帶來了創新，如果僅僅利用一些理論知識方面的培訓，難以達到對實際操作能力方面所存在的不足給予彌補的目的及效果，所以，引航員和船長之間進行深層次及多角度的交流，不僅對于自身綜合素質的提升具有重要的促進作用，而且還對于安全引航意義重大。

3.3 獨立機動模式及航行模式下引航操縱指令分析

（1）獨立機動模式。對于獨立機動模式來講，通常情況下其在全旋回推進器船舶將要靠近碼頭以及正在開展相應特殊作業的時候方可運用。在實際引航工作當中，針對全旋回推進器相關駕駛人員來講，其大多數均具備多年以上的駕駛操縱經驗，并且在技術方面都較為成熟。基于此種狀況，引航員可運用一些相應引航意圖指令，對駕駛人員的操縱進行指導，利用駕駛人員的操作，以此達到對引航員所需要的船舶的操縱意圖給與實現。針對獨立機動模式來分析，其在引航方面所具有的操縱意圖指令主要有：橫向慢速移動、橫向移動、微速前進及后退及前進和后退等。（2）航行模式。對于那些具有比較開闊的水域來講，其當船舶在此航行時，全旋回推進器船舶可采用自動操舵系統或者是隨動控制進行操作，此時，引航員可將航向指令予以下達，比如改變航向至……及把定航向等，其在引航操縱上相同于傳統船舶。對于在較為狹窄的航道上，由于其存在一些復雜性，在此水域進行航行時，全旋回推進器船舶相應操舵，通常情況下均會運用隨動控制工作模式。全旋回推進器車舵顯示系統相比于傳統形式的船舶大致相同，并且在高速航行時存在較大舵角的狀況，則會造成船舶出現不同程度的橫傾狀況，因此，傳統的舵令便對于該類型船舶的航行指揮便不適用，所以，引航員通常情況下所使用的操縱指令為：加快、減慢、左轉及右轉等。基于全旋回推進器船舶來講，其在推進器方面相比于傳統船舶，其缺少車鐘號令，在對船速進行控制操作時，引航員可將指令直接向船舶駕駛人員進行下達，比如將船速控制在15 km的指令。

4 結語

伴隨當今技術水平的不斷提升，全旋回推進器在船舶領域被廣泛應用，致使引航員對于此種類型的船舶相關引航操縱接觸更為頻繁。該文通過對全旋回推進器的推力方向控制裝置以及其推力方向顯示系統進行介紹，對全旋回推進器引航信息交流信息方面進行闡述，以此希望對船舶駕駛員以及引航員的安全操縱提供方便，實現船舶推進技術更好發展。

參考文獻

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