簡析船舶進出塢及引船系統關鍵工藝技術

高 原，余培金

（中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300220）

引言

隨著船舶行業的不斷發展，船舶等級不斷增加，適應于船舶修造作業的干船塢規模及等級也在不斷向大型化發展。而引船系統作為船舶進出塢最為關鍵的因素，直接影響到船舶進出塢作業效率及作業安全可靠性。因此，本文依托國外某船廠項目，總結參與設計過程中的技術經驗，對引船系統主要機構組成、設備選型、工藝布置、作業流程等關鍵工藝技術進行探討[1]。

1 工程背景

某干船塢長度為400 m，寬度為40 m，最大設計船型為40 000 DWT 雜貨船。船塢分為內塢室和外塢室，內塢室主要用于造船，外塢室主要用于修船，船塢中部采用中間塢門進行阻隔。船舶進出塢采用引船系統（包括絞車、絞盤、引船小車、隨船小車等），并配備拖輪輔助拖曳。

2 引船系統主要機構組成

船塢引船系統又稱為船塢牽引系統，該系統能夠很好的提高船塢作業效率，減少人員配置，在一定程度上能夠保證船舶進出塢安全。

該系統主要包括絞車、絞盤、引船小車、隨船小車、滑輪、軌道及鋼絲繩等。船舶進出塢時，絞車通過鋼絲繩牽引引船小車、隨船小車沿著軌道運動，引船小車主要功能在于拖曳船舶，隨船小車主要功能是保證船舶的橫向移動。絞盤一般用于船舶準確定位落墩作業。

絞車一般布置于塢首附近，絞盤可根據項目需要布置于塢口、塢中部或塢首，絞盤的位置周圍需要考慮正常帶纜作業及必要作業空間，因此絞盤周邊盡可能不設置其他相關設備設施，以免作業干 擾[2]。

引船小車軌道中心線距離船塢邊線可視情況而定，一般情況下軌道中心線距離船塢邊線距離可取700～800 mm。布置于船塢兩側的接頭箱等其他附屬設施需要考慮引船小車和隨船小車正常運行及檢修所需空間，船塢兩側其他附屬設施外輪廓距小車軌道中心線可根據實際情況選定，一般可選為1 m 左右。

引船系統主要機構組成如圖1～3 所示。

圖1 引船系統主要機構示意

圖2 軌道及小車斷面示意

圖3 絞盤示意

3 引船系統一般配置方案

引船系統配置方案一般需要考慮如下幾個因素：船塢等級及規模、作業安全性及當地操作人員作業習慣等[3]。

3.1 絞盤配置方案

對于小型船舶，在當地操作人員作業習慣及作業水平滿足要求的前提下，船塢引船系統可采用絞盤進行牽引作業，并配備相應拖輪輔助拖曳。此種配置方案整體投資相應較少，相比于引船小車方案，由于引船小車軌道沿著船塢通長布置，需要占用船塢兩側一定的作業區域，因此船塢兩側龍門吊或門機等起重設備的塢側軌道距離船塢邊線更遠，一定程度上損失了起重設備作業幅度。絞車配置方案一般情況下只適用于小型的船舶，且對實際進出塢操船作業要求較高。

絞盤配置方案如圖4 所示。

圖4 絞盤配置方案示意

在船塢塢口、中部及塢首兩側分別設置1 臺絞盤，能夠滿足小型船舶進出塢作業要求。絞盤配置方案進出塢作業流程如下：

①拖輪拖曳船舶接近塢口，塢口的兩絞盤分別帶纜于船艏的纜樁，通過兩絞盤的收放纜和拖輪的配合擺正船身，使船體軸線位于船塢中心線。

②拖輪帶船前行并進入船塢，塢口的兩絞盤通過收放纜使船始終位于船塢中心線。

③塢首兩絞盤帶纜于船舶中部，船塢中部兩絞盤帶纜于船艏，拖輪配合拖曳船舶前行。

④當船舶進入船塢約二分之一長度時，塢首兩絞盤帶纜于船艏，塢口的兩絞盤帶纜于船尾，中間兩絞盤帶纜于船中。拖輪配合絞盤帶船進入，絞盤同時收放纜保持船舶縱軸線不發生偏移并前行。

⑤船舶行至接近塢首時或基本到位時，6 臺絞盤配合收放纜并精確調整船位，最后落墩，引船進塢完成。

⑥船舶出塢按照以上逆序進行。

3.2 引船小車配置方案

對于大型船塢，為保證船舶進出塢安全及作業效率，一般普遍采用絞車+絞盤+引船小車的配置方式，國內外已有較多此類工程案例。

本項目設計最大船型為40 000 DWT，從作業安全性及作業效率考慮，本項目選用絞車+絞盤+引船小車作為船舶進出塢牽引方案。

4 引船小車布置方案比選

本項目針對該種牽引方案提供兩種可行的布置方案進行比選，即絞車位于引船小車軌道延長線（方案一）和絞車位于船塢縱軸線處的絞車房內（方案二），兩方案最主要的區別在于兩臺絞車布置位置的不同，且方案二另設置絞車房。

4.1 方案一

本方案在塢口兩側各配置1 臺電動絞盤，主要用于船舶進塢之前船舶的牽引，同時可兼顧塢門靠泊塢口兩側直立式護岸的牽引作業。塢室中部各配置1 臺電動絞盤，主要用于船舶定位及帶纜。絞盤布置應盡可能避免與其他設備及設施之間的干涉，充分考慮帶纜作業空間要求[4]。

2 臺摩擦式牽引絞車及基礎分別配置在塢首的引船小車軌道延長線后方，絞車電機及主令控制柜可就近設置。絞車鋼絲繩出線后通過滑輪，沿引船小車軌道延伸至塢口兩側鋼索張緊裝置。引船小車、隨動小車及軌道布置在兩側塢墻頂部前沿。由于絞車系統設置在室外，設備應采用防水型產品。

方案一（絞車位于軌道延長線）布置如圖5 所示。

圖5 方案一布置示意

4.2 方案二

相比于方案一，方案二最主要的區別在于絞車布置的位置不同，并且配置了相應絞車房，引船小車軌道及絞盤的布置等在兩方案中均保持一致。2臺摩擦式牽引絞車及基礎配置在塢首后方絞車房內，絞車房由兩側絞車室和中間控制室組成。

2 臺絞車在絞車室內，在兩側墻底部預留出繩孔，鋼絲繩沿地溝分別向兩側塢墻延伸。在兩側塢墻端角設置轉向滑輪、水平滑輪及滑輪基礎，鋼絲繩在滑輪轉向后沿引船小車軌道延伸至塢口兩側鋼索張緊裝置。方案二布置如圖6 所示[5]。

圖6 方案二布置示意

4.3 方案比選

綜合考慮本項目實際情況，對方案一和方案二進行多方面比選，方案一比方案二優勢更大，主要體現在以下幾個方面：

1）方案一無需設置絞車房，絞車布置于引船小車軌道延長線，相比于方案二，可以實現同樣的船舶進出塢功能，同時在室外操作視野更開闊，便于船舶進出塢及定位落墩等操作；

2）方案二將絞車布置于絞車房內，需要設置轉向滑輪改變鋼絲繩方向，相比于方案一，方案二引船小車系統受力更不均，鋼絲繩等引船系統的部件磨損較大，后期設備的維護量大；

3）方案二由于需要設置絞車房及地溝，整體投資較大；

4）隨著絞車設備的設計制造水平的不斷提高，防水及防腐性能好的絞車設備已經得到廣泛的應用，露天絞車布置存在可行性；且該項目已建工程中絞車均采用露天布置形式，方案一能很好迎合當地操作人員作業習慣；

5）方案一中塢首后方區域可用于作業區域，場地利用率更高。

綜合考慮以上多方面因素，本項目絞車布置形式采用方案一。

5 引船小車方案作業流程及定員

5.1 進出塢流程

1）船舶由數艘拖輪拖帶進入塢口前操作水域，拖輪控制船艏及船艉轉向，使船舶軸線與船塢縱向中心線基本平齊，并向塢口方向緩慢靠近。

2）船舶帶纜，由船艏向塢口兩端拋纜，系纜于塢口兩端的系船柱。現場指揮人員根據水流情況指揮船舶甲板上的絞車同時收纜，牽引船舶向塢口進一步靠近并到達塢口，同時拖輪于船舶艏艉兩側配合控制船位，使船體軸線精確處于船塢縱向中心線的延長線上。

3）提前將引船小車及隨船小車運行靠近塢口兩側。兩臺引船小車分別帶纜于船艏左、右舷的纜樁。現場指揮將引船小車的各纜拉緊，并保持船體軸線與船塢縱軸線的重合，拖輪在塢外船舶兩側輔助控制船舶軸線方向。低速啟動引船小車，慢慢牽引船舶進塢，進塢過程中，隨船小車垂直帶纜至船中兩側纜樁。船艉進入塢口后，拖輪撤離。

4）船舶牽引至預定位置時停止，通過引船小車和塢口、船塢中部兩側絞盤，橫向及縱向調整船舶位于準確坐墩位置。同時，船舶兩舷側系定位纜，解除引船小車、隨船小車等纜繩。船塢排水，船舶定位落墩。

5）船舶出塢流程按照以上逆序進行。

5.2 定員

引船作業配備正、副總指揮各1 名，其中正指揮位于塢后方絞車控制區；副指揮位于引船現場（流動）。2 臺摩擦絞車操縱員各1 人，位于絞車主控制柜前操作。絞盤操縱員4 人，分別位于絞盤控制柜前。帶纜員及應急人員6 人，負責船舶定位，位于船塢兩側的各系船柱附近。船舶甲板絞車操縱員2 人，負責船舶帶纜。總計引船作業人員約16人，人員之間的通訊可使用對講機。

在整個引船過程中，應急人員于船塢兩舷隨船行進，隨時準備在意外情況下利用塢兩側等距離布置的系纜樁維系船體方向，以避免船體和塢壁發生碰撞。

6 結語

1）本文以國外某修造船廠項目為實例，對影響船舶進出塢作業的關鍵設備系統即船塢引船系統進行研究，設計過程中需要綜合考慮項目設計船型、工程投資、船舶進出塢作業效率、當地人員操作習慣等多方面因素。

2）本文闡述了兩種常規引船系統配置方案，即絞盤配置方案和絞車+絞盤+引船小車配置方案，并對引船系統主要機構組成、設備選型、工藝布置、作業流程等關鍵工藝技術進行探討，為船塢引船系統的設計工作提供一定借鑒。

3）本文提供的兩種常規引船系統配置方案所對應的進出塢實際作業流程還是存在較大差別，且并沒有細化兩種配置方案所適應的具體船型以及船塢等級，下階段這方面可作為一個研究重點，進一步對這兩種配置方案的適應性進行研究和補充。