淺談拖輪在港內的配備及使用方法

朱正雷 天津港引航中心

隨著航運經濟的不斷發展，港作拖輪作為協助船舶操縱最重要的外部手段，其重要性越來越明顯。在港作拖輪作業過程中，結合拖輪的特點和作業內容選擇合適的拖輪配置，以此優化拖輪作業方案，解決港作拖輪作業過程中出現的各類問題。

1.拖輪概述

拖輪也叫拖船，拖輪可以拖拽其他無動力船只，可以協助大型船舶進出港操作，順利完成靠離泊，還可以用來救助遇難的船只等。拖輪在動力方面整體能力較強，結構較為堅固。由于拖輪的推動裝置的不同拖輪也有不同的類別[1]。

1.1 港作拖輪的種類

現用的港作拖輪按其推進裝置的不同可分為：可調螺距螺旋槳拖輪（controllable pitch pro -peller)，簡稱CPP型；平旋推進器拖輪（voith -schneider propeller），簡稱VSP型；Z型推進器拖輪，簡稱Z 型；固定螺距螺旋槳拖輪（fixed pitch propeler），簡稱FPP型。

1.2 港作拖輪特性

由表1可知：

表1 港作拖輪特性

（1）Z型拖輪的螺旋槳可360°平面旋轉，故可向平面任意方向提供強有力的推力，而且操縱性能和耐波性也非常好。

（2）VSP型的操縱性能和耐波性良好，但拖力比CPP型略低，可橫向推進，其橫向推力可達直向的45%左右。

（3）CPP型前進推力雖比Z型微低，但也很大。其后退拉力和操縱性能以及耐波性稍差。

（4）FPP 型前進拖力很小，后退拉力也比Z型和VSP型要小，操縱性能和耐波性也差，已逐步被淘汰[2]。

1.3 港作拖輪作用

（1）協助慢航大船提高舵效，重載大船慢航時舵效往往較差，對港內操縱是非常不利的，這時候，請拖輪協助會大大提高大船的機動性，保證港內航行安全。

（2）由于港內水域狹窄，大船自行掉頭往往非常困難，為安全起見，請拖輪協助掉頭就比較妥當。

（3）協助大船靠泊離泊，隨著船舶大型化，拖輪協助大船靠離泊是常有的事，特別是氣象條件不好，泊位狀況不好的時候。

（4）拖帶不適航的船舶，比如無動力船舶、海上平臺、失控船等。

2.拖輪配備原則

2.1 拖力問題

拖輪的配備需要結合多種因素，在船舶操縱過程中，針對具體情況為其提供合適拖輪配備，結合相應的計算公式對其進行分析，確定船舶所需要的總拖力和拖輪的個數。在拖輪作業過程中，水面和拖輪纜繩之間往往形成一定的角度，分解拖輪的一部分拖力，要考慮到這些拖力的喪失。另外拖輪需對相關機械設備進行保護，例如在主機旋轉過程中主機轉速不能超過每分鐘六百轉。同時應考慮到風力、風向、浪高等自然條件對拖輪作業的影響。

2.1.1 所需拖輪的數量和總功率主要考慮以下幾個因素：

1）船舶條件，包括船舶的排水量、船舶的吃水、船舶的種類、是否裝有側推器，等等。

2）港口的水域條件，包括航道的入口回旋掉頭水域、泊位前沿操縱水域、可供停船操縱的距離、水深情況、碼頭的結構和走向、其他系泊船、泊位外檔拋錨船的情況。

3）自然環境條件，主要考慮風、流和浪三個主要因素。

2.1.2 拖輪總功率和數量的計算

所需拖輪總功率是指確保船舶操縱安全所需要的拖輪功率，首先計算所需拖輪總拖力根據不同種類拖船沒100kw(或100hp)所給出的最大拖力，再換算為所需拖船的總功率。所需拖輪數量是指協助船舶安全操縱所需要的拖輪數量。

1）拖船總推力估算。對于大型船舶，如大型油船和散貨船，由于其排水量巨大，所需拖船總推力也相應較大用下列基于船舶排水量的簡單估算公式：

其中，YT---所需拖船總推力（t）;

?---船舶排水量（t）。

確定了所需拖船總推力后，可以根據拖船的種類和功率進一步確定所需要拖船的數量。

2）拖船總功率的估算。由于估算總推力之后仍需進一步估算所需拖船的總功率和數量，因此實踐中一般使用更為簡單直接的總功率估算方法：

DWT1萬噸級船舶：

DW Tx10%（hp）或GTx15（hp）

DWTx7.4%（kW）或GTx11（kW）

VLCC滿載時：DWTx7%（hp）

VLCC空載時：DWTx5%（hp）

2.1.3 使用拖輪時被拖船的運動

1）靜止中船舶被垂直（吊拖）時的運動。如圖1，設一拖輪垂直大船首尾線方向頂推（或吊拖）大船，拖力為T，作用點C。根據力的平移，T’使船舶平移，T與-T’構成力矩使船舶回轉。為使船舶得到最大的轉船力矩，作用點C應該遠離重心G的首尾處；為使船舶得到較快的橫移，較小的偏轉，作用點應選在重心G附近。

圖1

2）靜止中大船一拖輪斜向拖帶時的運動。如圖2，拖輪拖力T平行和垂直大船方向為T1和T2，T1使船舶前移和回轉，T2使船舶橫移和回轉。總回轉力矩M=T。由于橫向的船舶虛質量和阻力遠大于縱向，所以拖力的效果是縱向移動大于橫向移動。轉頭和移動的效果是使船舶朝著較拖拽方向偏于首尾方向T”移動。

圖2

3）靜止中的大船首尾被兩條拖輪斜向拖帶時的運動。如圖，設兩拖力方向相同大小相等，此時船舶合力矩為零，由于船舶縱向虛質量和阻力比橫向小的多，所以船舶船舶將沿拖力方向更靠近船舶首尾線的某一方向斜航。

4）船舶低速前進中拖輪頂船尾時的運動。此時，船舶轉心位于重心之前，水動壓力橫向風力產生的力矩與拖輪推力產生的力矩方向相同，這就加速了船舶的回轉。

5）船舶低速前進時拖輪拖船首時的運動。此時，水動壓力橫向分力產生的力矩與拖輪拖力產生的力矩方向相反，船舶回轉效果差。

2.2 船舶實際操作中得到的一些經驗

2.2.1 一般船舶的的拖輪配備

在實際的拖輪作業中，為了避免作業中馬力太大對小船的影響，此類不符合經濟節約的需求，也不方便用于對小船細微運動的控制，或者馬力太小不能滿足大型船只的需求，此類行為不符合安全性行為，因此船舶需要合適功率的拖輪配備。經過多年的船舶操縱的實踐可得出，港口船舶載重噸每高出一萬噸則需在拖輪馬力方面增加1000馬力。如果單個拖輪不能滿足需求，則需選擇兩組以上或者多組進行協同作業，盡可能達到相應標準[3]。

2.2.2 大型船舶拖輪配置

大型船舶在靠離泊作業時容易出現功率不足的問題，作業時必須由拖輪協助才能安全地完成作業，港內拖輪的配置不僅要滿足總功率的需求，還要滿足數量的要求，同時還必需船長或引航員的操縱技術的支持。如果遇到總載重超過十五萬噸及以

上的船舶，則安排四艘拖輪或四艘以上拖輪協助，并且要求每艘拖輪的拖力達到5000馬力，這才能滿足大型船舶的需求。

3.拖輪配備的探討

船舶操縱所需要的拖輪數量和功率需要考慮許多要素，下面主要分析船舶的自身條件對港作拖輪配備的影響。船舶種類對拖輪的影響，比如說滾裝船、國際游輪的配備比一般的船舶拖輪數量多；吃水深度對拖輪配備的影響，同樣的船舶吃水大的比吃水小的配備的拖輪多。總而言之，船舶的載重噸位直接決定拖輪的配備，也是精細化拖輪配備的關鍵因素。表2為天津港的拖輪配備。

表2 天津港的拖輪配備

3.1 港作拖輪協助船舶靠泊的系帶方法

3.1.1 單拖輪協助船舶靠泊

1）將拖輪系于船舶船首（bow）外檔，這種系帶方式利于穩定船舶船首，即控制船舶航向。這種方式注意防止錨和錨鏈觸碰拖輪。

2）將拖輪系于船舶船尾(quarter)外檔，這種系帶方式不僅可以控制船舶航向，而且能夠協助船舶降速。

3）將拖輪系于船舶船中附近，這種系帶方式最利于船舶的平移，而對船舶航向控制影響最小。

3.1.2 雙拖輪協助船舶靠泊

將拖輪系于船舶外檔的bow位和quarter位，這種系帶方式不僅較好的給船提供橫移的動力，而且能夠協助船舶控制航向和降低船速。在靠離泊過程中，這種系帶方式被廣泛運用。

3.1.3 三條拖輪協助船舶靠泊

將第一和第二條拖輪系于船舶外檔bow位和quarter位，第三條拖輪系于船舶尾部正中，這種系帶方式彌補兩條拖輪的系帶方式不能同時協助船舶減速和提供橫移動力的缺點。在船舶速度在控制的安全范圍內，又可以解掉第三條拖輪，到船舶的bow或quarter附近，幫助其他兩條拖輪控制船舶的航向和提供橫向動力。

3.1.4 四條拖輪協助船舶靠泊

將第一和第二條拖輪系于船舶外檔bow位，第三條系于船舶外檔quarter位，第四條系于船舶尾部正中，這種系帶方式既可以控制船舶航向，船位，又可以幫助船舶降速。在船舶速度在安全范圍內，解掉地四條拖輪，到船舶的quarter附近，協助第三條拖輪給船舶提供更大橫向的動力。

3.1.5 五條拖輪協助船舶靠泊

將第一和第二條拖輪系于船舶外檔bow位，第三和第四條系于船舶外檔quarter位，第五條系于船尾正中，這種系帶方式適合于30萬噸滿載vlcc，和超大型滿載散貨船，這種方式既能夠給船舶提供控制航向和船位的動力，又能隨時協助船舶降低速度。

3.2 港作拖輪協助船舶離泊的系帶方法

3.2.1 單拖輪協助船舶離泊

1）將拖輪系于船舶外檔bow位，此系帶方式適合船舶的首先離，船舶泊位前清爽，頂流，吹開風且風力較小時，留船舶首倒纜，利用車、舵、錨和拖輪的拖力平行離開碼頭至安全距離時，解掉船舶首倒纜，完成離泊作業。

2）將拖輪系于船舶外檔中靠前的位置，此系帶方式需船舶留首纜，船舶在拖輪拖力和首纜的作用下緩慢離開碼頭至安全的位置。

3）將拖輪系于船舶外檔quarter位，此系帶方式適合尾先離，將船尾纜繩全部解掉，船頭纜繩單綁，拖輪拖力使船舶首部內檔倚向碼頭，船尾駛離碼頭，適時解掉船頭部纜繩，倒車駛向安全水域。

3.2.2 雙拖輪協助船舶離泊

將兩拖輪分布系帶與船舶外檔的bow和quarter位，此系帶方式協助船舶離泊較為簡單。

3.2.3 三條或四條拖輪協助船舶離泊

將第一條和第二條拖輪分布系于船舶外檔bow和quarter位，第三條于船舶外檔中部，在船舶解完纜繩，船舶首尾兩個拖輪放完纜繩做好拖帶準備前，頂推住船舶，不讓船舶船首或船尾倚向碼頭。此系帶方式適用于吹攏風較大，兩條拖輪不能安全協助船舶離泊時，比如大型的集裝箱船、滾裝船、空載的大型散貨船。對于吃水較大的大型船舶，在船舶離碼頭有安全橫距時，第三條拖輪可以到船舶的內檔頂推船舶的首部或尾部，提供更多的轉向動力。

當三條拖輪不能安全協助船舶離泊時，可以用四條協助離泊，分別將兩條拖輪系于船舶外檔bow和quarter位。

港作拖輪作為協助船舶操縱的最重要手段，要最大程度發揮好這個手段，就必須考慮許多因素，包括船舶狀況、水域條件、天氣情況、拖輪的特性等因素。合理地使用，科學配置拖輪以期達到船舶順利地完成其操縱。