淺析專業救助船舶采用單車航行對節能減排和船舶操縱性能的影響

宋遠華

摘 要：在全球石油資源形勢日益嚴峻及環境保護意識日益加強的情況下，在救撈體系全面深化改革的大背景下，以及近年來預算經費略顯不足的形勢下，實施船舶內部控制對節支增效減排工作意義重大。專業救助船舶正常運營的主要開支體現在船舶燃料支出、船舶物料支出、船舶修理支出等，本文主要從船舶操縱者就采取單車航行措施節省船舶燃料工作和對船舶操縱性能的影響進行簡單論述。

關鍵詞：單車航行;節能減排;船舶操縱;注意事項

中圖分類號：U674.2 ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）08-0100-03

在國家大力倡導節能減排的形勢下，對于專業救助船舶來說，如何利用現有條件進一步找到更加合理的節能方式，挖掘船舶內部潛在能力，在非應急救援及重載拖航等高負荷高速航行的前提下，采用單車方式航行，在節省燃料方面無疑是一種較好的方法。但是雙車雙舵的專業救助船舶采用單車航行對船舶操縱帶來的影響也要引起重視。本文分析探討在船舶航行時，船舶操縱者如何采取有效合理措施來減小單車航行對船舶操縱性能的不利影響。

1專業救助船舶適合單車航行的情形

（1）船舶補給時的海上航行。

（2） 船舶調遣時的海上航行。船舶跨待命點換防調遣、返港修理等非緊急情況，海上航行途中均可單車航行。

（3）船舶救助、實戰訓練等任務結束后的海上航行。任務結束后，船舶返待命點或返港途中均可單車航行。

2專業救助船舶采用單車航行時對節能減排的影響

案例一：以8000KW主力專業救助船型“北海救119”輪為例。2020年3月19日12：00-13：00，由天津塘沽至蓬萊19-3工地途中進行實船航行試驗，現場風向270°，風速9m/s，流向69°，流速0.5kts，浪高1m，航向90°，計程儀航速0.9kts。通過（見圖1、圖2）兩個圖表可以看出，隨著主機負荷的增加，雙車油耗要比單車油耗遞增趨勢的明顯許多，且兩者航速相比遞增的差距不是太明顯。例如，從圖表中還可以看出，航速同樣在12.5kts時，雙車主機負荷在40%，油耗0.89m3/h，單車主機負荷在70%，油耗0.77m3/h，航速相同的情況下，單車主機油耗比雙車油耗有比較明顯的降低。

案例二：2019年12月30日17：00“北海救131”輪接通知，專項實戰訓練任務結束，按計劃返煙臺，在穿過擔桿分道通航水道后，采取最佳經濟航速，有效利用風流，合理設定航線，保持單車航行，除去途中遭遇寒潮大風，錨地避風3天，于2020年1月9日返回煙臺，總航程1265海里。航行途中主機負荷78%，平均航速9.3節，共5.7天，油耗共76.82噸，平均日耗油13.39噸。如果采用雙車航行的話日耗油為26.84噸，需4.2天，油耗共112.73噸，共節約柴油35.91噸。

從上述兩個實船案例可以清楚地看出，專業救助船舶合理采用單車航行對節支降耗增效起到至關重要的作用。

專業救助船舶采用單車航行，由于停止了一臺主機運轉，其累積運行小時、備件消耗、維護保養工作及周期都隨之大幅度減少，可謂一舉多得的好辦法。

3 專業救助船舶采用單車航行對船舶操縱性能的影響

3.1 雙槳雙舵船的優點

專業救助船舶都是可變螺距螺旋槳，多采用雙槳外旋式推進方式，這樣的布置不但可以改進螺旋槳效率，還可以提高船舶的操縱性能，與單槳船舶相比，雙槳雙舵船的優點在于：

（1）大大提高了船舶操縱性能及航行的安全可靠性，特別是港內低速航行的操縱性能。

（2）載重量相同時，雙槳雙舵船吃水較淺，因此，對有些航道、港口可自由出入，無需減載。

（3）載重量相同時，雙槳雙舵船航速更高。

3.2專業救助船舶采用單車航行的缺點

在正常航行時，由于兩個螺旋槳的轉動方向相反，螺旋槳橫向力相互抵消，則不產生螺旋槳效應，但是專業救助船舶采用單車航行則會產生：

（1）航向穩定性變差。

（2）在需要避讓時，舵效變差。

（3）緊急制動時，需倒車減速，效果變差，倒車還會給隨槳的正車轉動造成影響。

3.3專業救助船采用單車航行時的車、舵效應

單車航行時單車轉船力矩會對操舵的影響，需要反向壓舵來抵消單車轉船力矩，保持艏向穩定，注意觀察航跡向是否偏離。

（1）啟用右車（螺旋槳右旋），停用左車，雙舵正舵，進車時，船尾偏向右，船首向左，為保持航向需壓右舵。航速越低，壓右舵越大;航速越高，壓右舵越小，可以用自動舵航行。右滿舵旋回圈半徑要大于左滿舵，采取避讓時要引起特別注意。

（2）啟用左車（螺旋槳左旋），停用右車，雙舵正舵，進車時，船尾偏向左，船首向右，為保持航向需壓左舵。航速越低，壓左舵越大;航速越高，壓左舵越小，可以用自動舵航行。左滿舵旋回圈半徑要大于右滿舵，采取避讓時要引起特別注意。

4專業救助船舶采用單車航行時的注意事項

4.1 專業救助船舶采用單車隨槳模式的應用

專業救助船舶采用單車航行傳統方法為單車隨槳模式（見圖3），由于操作方法簡單，時常被部分船舶采用，然而，由于這種操作模式并非船舶設計時人為設置的運行模式，而是船舶推進系統本來具有的能力，在動力系統設計對單車隨槳模式并沒有提出特別關注，尤其是在運行狀態監控方面沒有設置任何報警，就給后期的使用操作提出了很高的要求。為了降低單螺旋槳推進時另一側處于停用狀態下螺旋槳葉面淌水引起的阻力增加，將其螺旋槳螺距調整至正車最大位置，因為，當槳葉螺距設置在零位時，槳葉面與水流方向垂直，水流對槳葉面作用產生的阻力最大，對船舶航速產生嚴重影響，而將其調整至正車最大螺距位置，槳葉面與水流形成夾角最小，產生的阻力最小，但此時由于水流對槳葉面作用形成的分力產生回轉力矩，導致螺旋槳按正車方向隨著轉動。如果將低負荷時的雙車雙槳與單車單槳運行進行比較，因單槳推進效率較高，其節省燃油的優勢會更明顯，但是從正常的雙車雙槳改為單車單槳運行模式，除了對軸系造成影響外，還會對船舶操縱帶來一定影響。所以，為了保證船舶設備和航行安全，要有一套正確的操作方法、步驟及注意事項來規避風險。

（1）專業救助船舶在航經復雜海域、大風浪天氣、狹水道、冰區、進出港、靠離碼頭和救助作業等情況下不宜采取單車航行。

（2）單車航行時主機負荷不超過80%，轉向盡量采用小舵角轉向，需大舵角轉向時充分考慮對主機負荷的影響，尤其是反向大舵角轉向會引起主機負荷突然增大，必要時減車以降低負荷。

（3）船舶采用單車航行時，船舶駕駛人員應熟悉單車航行時船舶的操作性能，做好風險防控，并加強與機艙值班人員的聯系溝通;輪機長和輪機值班人員應加強設備運行情況檢查，及時處理設備故障，并加強與駕駛臺的聯系溝通。

（4）單車航行時，脫開停用主機的齒輪箱離合器及對外消防泵離合器，對具有PTI功能的齒輪箱，PTI及PTO離合器均應處于脫開狀態。啟動齒輪箱滑油備用泵和CPP油泵（根據本船設計要求），將停用的螺旋槳螺距角調至正車最大，以減小航行阻力，同時要保證油壓正常。

（5）單車航行時，停用的主推進系統的艉軸及中間軸會在螺旋槳的帶動下轉動，應做好中間軸承和各艉軸承溫度的監測等相關工作。

（6）單車航行時，停用主機每間隔4小時，啟動主機滑油預供泵運轉10分鐘，防止主機運動部件在振動環境下因缺油潤滑而造成磨損。

（7）單車航行時，做好停用主機的備車工作，遇有緊急情況，保證能夠及時啟動投入運行。啟動停用主機前要降低航速，避免在合排時因隨槳轉速過快造成齒輪箱及其他機械構件損壞。

（8）船舶在選擇投入運轉的主機時，盡量做到兩臺主機輪換使用，保證運轉時間基本一致，以便使檢修工作同步進行。

（9）使用單車推進模式時，船舶駕駛人員應當明白，將隨槳螺距調整至正車螺距的時候，船舶操縱僅適用于船舶正航運行，因而在不危及船舶安全的前提下，應當避免主動槳的倒航操縱，尤其是不應長時間采用高速倒航操作。否則會引起齒輪箱中的正車推力軸承損壞。

（10）進出港、靠離碼頭、救助作業前，船長及駕駛員確認首尾側推、拖纜機等在停用主機分配情況（一般左主機軸發帶前艏側推和拖纜機，右主機軸發帶后艏側推和尾側推）。

4.2專業救助船采用一機雙槳模式的應用

適時采用一機雙槳機電混合推進模式，即一臺主機運行，通過齒輪箱的二級轉速輸出，直接驅動螺旋槳，同時通過齒輪箱PTO驅動軸帶發電機工作，而另一臺主機停用，但齒輪箱上的軸發由PTO轉為PTI模式（簡單的說就是軸帶發電機與推進軸軟接排，軸帶發電機當電動機使用），驅動螺旋槳運行，從而實現一機雙槳機電混合推進模式，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（見圖4）。不僅如此，單機雙槳運行時船舶的航向穩定性優于單機單槳模式，更重要的是，船舶的操縱性大大提高，不受倒車影響，不用擔心螺旋槳轉向錯誤及低轉速限制。此模式優勢明顯，但是以往船上人員實際操作比較少，有些操作需駕駛輪機人員特別注意。

（1）一臺主機停用，轉換啟用一機雙槳模式需要一段時間，船長應確認船舶所處海域安全。

（2）操縱螺距手柄要緩慢，避免因推動過快，螺距突然增加，造成啟用主機的軸發負荷過大而跳電。

（3）采用一機雙槳模式，船舶操縱性能大幅提高，但是因為啟用一臺主機的軸發帶動另一臺停用主機的軸發作為電動機驅動螺旋槳，所以啟用主機側的側推器、拖纜機使用將受到限制。

（4）準備進入PTI的這臺主機必須在“0”螺距，齒輪箱油壓必須正常，CLUTCH1和CLUTCH2都不合，軸發主開關斷開，否則PTI READY不會亮，無法進入PTI MODE。

（5）雖然齒輪箱輸入側軸承處于停轉狀態，但是輸出側的輸出軸、推力軸承、支撐軸承及傳動齒輪會轉動，因而輪機人員必須要對潤滑和冷卻正常供給，否則將直接導致相應設備損壞。

（6）采用一機雙槳航行時，啟動停用主機前，駕駛人員先降低航速，輪機人員及時轉換PTI模式，脫開停用主機齒輪箱的軸帶發電機與推進軸的軟接排，再啟動停用主機。

（7）輪機人員操作PTI ?MODE退出，先把主機螺距降為0，以減少負荷對軸發的沖擊;啟動已進入過PTI這邊的主機，當主機啟動完成需手動停止齒輪箱滑油備用泵，否則不會自動停，該泵因進入PTI時運行信號被鎖定，下次啟動主機就不會出現該現象。

5結語

為適應當前國際經濟形勢，響應國家號召，樹立“過緊日子”思想，增強環保節約意識，落實上級開展節支減排降耗工作有關措施，提倡專業救助船舶駕駛輪機人員在做好風險防控措施的前提下，實施單車航行，這對節能減排降耗工作有非常重要的意義。

參考文獻：

[1]洪碧光.船舶操縱[M].遼寧：大連海事學院出版社，2008.

[2]劉新堂.救助19號-22號船主要設備及系統功能、特點簡介及使用操作建議[Z].