船舶減搖鰭自動收鰭及保護改進研究

邱建家

摘 要：救助船舶靠泊碼頭或其他船只時，減搖鰭裝置自動收鰭保護。通過對減搖鰭原理及電路圖的分析，并從船舶實際情況出發，對減搖鰭收鰭保護報警完成了改進。本文綜述減搖鰭裝置收鰭保護改進過程。

關鍵詞：減搖鰭；收鰭保護；延伸報警；改進技術

0 引 言

船舶釋放減搖鰭后，駕駛人員將減搖鰭控制面板上操作航速選擇開關轉換至手動。由于白天陽光過于強烈，面板指示燈不明顯，且值班人員交接班時未交代清楚減搖鰭的運行狀態，當船舶靠泊碼頭時，才發現減搖鰭未收回，由于減搖鰭在水下，無法直接觀察是否受損，需上船塢才能檢查，給船舶帶來無法估量的損失。雖然事后經過仔細檢查并未發現損壞（鰭剛好插入碼頭水泥墩之間的空檔而未發生碰撞），但是這個險情也足夠引起我們的重視。在船舶靠泊碼頭或其他船只時，若減搖鰭處于放出狀態時，能讓系統發出聲光報警，提醒駕駛員減搖鰭需要收入，即可有效地防止此類險情的發生，對保證船舶安全意義重大。

1 救助船舶減搖鰭裝置簡介

東海救助局8 000kW救助船舶采用的是中船重工七○四所研發的JQ-6型減搖鰭裝置。單鰭有效面積6.99 m2，鰭展長3.74 m。整套控制系統由角速度傳感器、伺服放大器、伺服閥、變量泵、變量泵斜盤位移傳感器、轉鰭油缸及鰭角位移傳感器等組成。船在波浪等擾動力矩作用下產生搖擺，角速度陀螺檢測船的搖擺角速度，經濾波處理、PID處理、限幅處理和航速調節處理后求得鰭角指令信號。轉鰭伺服系統驅動鰭跟隨轉鰭指令信號轉動。隨動系統使鰭角盡可能準確地跟蹤轉鰭指令信號。在水流作用下，鰭上產生升力，從而讓船得到一個與波浪擾動力矩相抗衡的穩定力矩，達到減搖的目的，見圖1。

2 帶著問題進行思考

通過查看圖紙資料，我們知道，本減搖鰭裝置有2個自動收鰭保護功能：1.航速航選擇開關放置“自動”位時，若航速速低于6 kn，減搖鰭能自動歸零，收鰭并鎖緊。而置于“手動位置”時，裝置將屏蔽低航速收鰭停機功能 。2.與船舶側推裝置有互鎖功能，即當側推裝置開啟時，無法開啟減搖鰭裝置。在減搖鰭運行時開啟側推裝置，減搖鰭能自動歸零，收鰭并鎖緊。這樣看起來確實能夠有效地防止船舶靠泊碼頭或其他船只時鰭未收回的問題，那么為什么還會發生引言中提到的險情呢？經過與駕駛員的溝通了解到，救助船舶訓練或執行任務時，船舶往往是機動航行的，航速變化較大。在使用減搖鰭時為了防止航速過低減搖鰭自動收回，通常是把航速航選擇開關放置“手動”位。在水況特別好或者訓練要求時，靠泊時也偶爾不會使用側推。當天就是這兩種情況非常巧合地碰到了一起，上述險情發生。那么是否能在原有保護功能的基礎上做一些改進，能夠更好地避免此類險情的發生呢？本文就這個方向進行了一些探討并做了相關改進實驗，在實際使用中也達到了預期效果。

3 根據問題研究解決方案

在救助船舶靠泊碼頭或其他船只時，需開啟甲板機械設備、艏艉側推等，側推及甲板機械全部未開啟的情況幾乎沒有，那么在原有側推及航速保護基礎上再加上與甲板機械互鎖并發出警示，應該能夠保證減搖鰭的及時回收，避免險情發生。而開啟甲板機械需要開啟甲板機械冷卻水泵來冷卻，以“通過開啟甲板機械水泵來警示減搖鰭運行狀態”的思路，根據某輪的前車之鑒，再結合我輪的設備和工作情況，經過對相關圖紙研究，結合設備實際情況，研究幾套解決方案，通過方案的設想變實現，從而避免有可能造成的安全隱患，從而保證船舶的安全。根據設備工作情況和圖紙，畫出改裝電路草圖，仔細探討研究，提出三種方案：

（1）利用甲板機械冷卻水泵開關與減搖鰭收放開關聯鎖控制，根據本輪機艙淡水冷卻管系圖和電氣設備圖，將水泵開關與鰭收放開關用導線接成互相聯鎖電路，只有當減搖鰭收回時才能啟動甲板機械冷卻水泵，這樣就能清楚知道鰭有無收回。

（2）當開啟艏部液壓泵站錨機前先打開甲板機械水泵來冷卻的操作，以“一開啟錨機電源時，報警警示，錨機無法動作”為突破口，研究相關圖紙，畫出構思電路圖，在駕駛室前集控臺上布線，來達到報警效果。

（3）加裝PLC控制，通過編輯相應程序來控制設備，當啟動開關時，PLC接收信號并發出指令給減搖鰭控制箱，鰭就收回。

4 方案的選擇與具體實施

在實際考察中，第一種方案因為兩個設備控制箱距離較遠，線路布置涉及穿墻等工藝，既影響布局又破壞水密，經過討論，被一致否定了。第二種方案通過研究與實際測試，能達到我們所預定的要求。在減搖鰭未收回的情況下，當駕駛臺開啟錨機時，按下冷卻水泵開關，出現報警警示，錨機無法動作，從而提醒駕駛臺值班人員收回減搖鰭。第三種方案停留于理論設想，要實現受制于多種因素決定，工程量巨大，人力和資金投入不小，因此就現階段條件而言暫且擱置。

根據本次改裝預期目標，結合本船實際情況，在參考相應資料圖紙后與實際設備內部接線排查，經過反復試驗和論證后，設計出減搖鰭示警延伸圖紙。見圖2—圖5。

圖6為最終的減搖鰭示警延伸電氣原理圖。在前左駕控臺內部（見圖2—圖3）安置兩個24V（KP/KS）、一個220 V（K220）的中間繼電器、空氣開關（QF）及導線若干，通過在原1055中間串聯繼電器（KP/KS）兩組常閉觸點控制錨機冷卻水泵的起動，當減搖鰭運行中X7/X11得電，KP（左鰭）KS（右鰭）動作、水泵無法起動。同時，KP（左鰭）KS（右鰭）的常開觸點閉合，報警繼電器（K220）得電動作，錨機控制面板上蜂鳴器和指示燈工作（見圖4），在這里將這個報警指示燈和蜂鳴器，貼上標簽標識為“減搖鰭未收入”，提醒駕駛臺操作人員減搖鰭運行中，關閉減搖鰭后，錨機冷卻水泵方可起動，錨機液壓泵站才能運行。越控開關（QF）的加入是為了在這套加裝裝置失效情況下，減搖鰭經機艙確認已完全收入減搖鰭箱體，方可使用（切記）。船在停泊或停靠碼頭，鰭長時間不用時，為維護設備，保持設備的良好狀態，可起動減搖鰭，將裝置切換到“生搖”狀態，使系統運行一段時間。這時，船因沒有航速，不產生橫搖運動。越控開關可保證錨機冷卻水泵正常運行，又可以保證減搖鰭正常試驗效果。

5 改進后實際使用情況

在結合本輪在訓練中，開啟減搖鰭裝置，將駕駛臺操控面板上航速選擇開關放在“手動”位置，經過駕駛員多次試驗后，設備穩定可靠，操作簡潔明了，未對原有設備帶來影響。經過駕駛臺操作人員模擬靠碼頭前準備程序，實際操作錨機啟動面板，在按下冷卻水泵（ON）開關，面板蜂鳴器響，“減搖鰭運行報警”指示燈亮，松開開關后，蜂鳴器和指示燈停止工作。在通知集控室關閉減搖鰭裝置后，錨機冷卻水泵順利啟動，錨機液壓泵站工作正常。此次試驗達到本次改進的預期效果，操作人員操作簡單易懂，大大提高了設備的安全性。在這里錨機冷卻水泵是指甲板機械冷卻水泵。也就是說，當靠泊碼頭或其他船只，使用絞車或者側推時，“減搖鰭未收入”延伸報警就會產生。

當我們按下冷卻水泵啟動按鈕時，各電氣元件動作，冷卻水泵沒辦法動作，報警燈亮，也就是燈與聲達到“點動”效果。再次按下冷卻水泵啟動按鈕，報警又會響，燈也會亮，蜂鳴器響聲長短取決于手按按動按鈕的時間，雖無法常響常亮，但是水泵無法起動，“減搖鰭未收入”報警燈亮和蜂鳴器響，足夠引起駕駛員的警覺，從而采取有效措施，消除安全隱患。

6 結束語

對減搖鰭自動收鰭延伸報警的改進，一方面保證了船舶設備的安全性，另一方面也為后續設備改進提供了方向，達到了我們預期效果。在船舶操作中，盡量避免人為因素造成的失誤，要提高駕駛員和輪機員的警惕性。由于工作條件有限，希望今后有更加完善的方案。