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VLCC的船性分析及控制方法探讨
【来源:】青岛港引航站    【日期:】2012年02月21日   【点击数:】  【字体:

青岛港引航站  高级引航员 杜兆忠  孔  岩

【内容提要】 相对于普通货船来说,超级油轮的操纵难度和风险要大得多。青岛港引领VLCC已有15年历史,最多时每月要超过15艘。其主要船型:船长330米左右、船宽58米左右、最大吃水20.5米。经过理论和实践结合,尤其是反复的实践,在青岛港的水域环境中,本人对这类船舶的船性及其控制等方面有些感悟和体会,船舶操纵既是科学又是艺术,在此简述出来以供引航同仁剖析,共同享受船舶操纵的美妙。

【关键词】 VLCC  船性  控制  操船心理

一、船性分析及控制方法

1、惯性分析及控制。VLCC的船舶质量大、惯性大,反应迟钝,相比而言,单位排水量吨数的主机马力小、单位体积的舵叶面积小,操控能力却很差。所以,对余速和方向的控制,措施要早,要预留空间,并加强控制力。在进港操作时,在受限水域,在维持船位许可的条件下,航速要慢,初始航速不大于5.5节。

VLCC航速过快就像咆哮的雄狮而不易控制。这时一旦航向发生了偏转,当采取紧急措施把航向稳定下来时,就会丢失了船位或发生碰撞危险。问题的实质是,速度快了,本船的动能迅增、控制难度成倍加大、船位变化巨大。

其实,无论哪种类型船舶的进靠,余速控制都是十分重要的。它是靠泊角度、靠泊横距、靠泊时间,靠泊安全的基础,VLCC更是如此。若接近码头时余速过快,这样会导致过大的水动力产生,即可能产生转船力矩,会加倍船舶本身的旋转动能,使动向更不稳定;若余速过快,当本船主机倒车时,不但要失去方向的控制力,而且倒车本身也会产生偏转力矩;若余速过快,也会占有操纵者更多精力,从而削弱对其它环节的注意力。

2、方向不稳定性分析及控制。VLCC的船舶尺度大,方形系数大/肥胖,旋回性好追从性差,具有方向不稳定性。这种方向不稳定性表现在:一旦船舶产生了偏转,其摆动角速度越来越快,或保持在某个速率定常旋回,而方形系数较小的瘦长型船舶,如普通杂货船,则摆动的衰减较快,趋向于航向稳定下来;再者,保持直航的性能差,方向易产生摆动,而不易稳定。与此同时,本船主机和舵的控制能力很差,一旦偏转成势,构成惯性,就会陷入无法控制的境地,尤其是接近泊位的横移靠泊阶段,其危害性更大。在靠泊时如何克服航向不稳定性影响,趋利避害,实现最终平行贴靠,是面临的难题,因此在靠泊时要使用多艘足够大马力的拖轮协助靠泊。

进港余速控制、流舷角控制、潮时控制和船位控制是克服航向不稳定性的基础,余速过快、流舷角过大、潮流过急、浅水影响都会产生或加大水船相对运动,都会产生或加大水动力转船力矩,或产生偏转,或加速偏转。所以,要充分认识到余速、时间和船位控制对方向控制的重要意义;同时在横靠过程中,先将航向与码头保持10°夹角(减小流舷角),当与泊位的横距1一1.5倍船宽时,调整航向与码头平行,尤其是当接近到与码头20米的横距时,已不具备再调整方向的条件,在此前务必设法让船舶与码头平行,误差不要超±2°。横距越接近码头,越要注意控制余速接近为零,以避免发生偏转。总而言之,通过各种方法,降低来自各方面的水流与本船的相对速度,尤其是防止水动力从正横和首尾线以外的方向上产生,从而防止水动力转船力矩的形成,从源头上剔除转船动能,使船舶处于稳定的环境之中。这时外界环境平和宽松了,也为车舵和拖轮的有效使用开拓了广阔的空间,便于发挥它们效用,来协助控制航向不稳定性。在横靠阶段拖轮的控制作用是主导的,而本船的车舵处于从属地位

3、VLCC巨大的水动力转船力矩分析。它的大吃水和大尺度会带来船体与海水的广大接触面积;它的肥大船型(大方形系数)会带来接触面积在船首船尾的较大分布;它的大船长和大船宽会带来外力作用的力臂加大,而且外力作用不均匀性加大。当外力(风力、拖力、水动力、浅水力等)作用于小型船时,由于其尺度小,外力所产生的力臂就小,而且船体的受力倾向于均匀。因此,相比而言,超级油轮由于尺度庞大,在水动力的作用下更容易产生偏转力矩,也就产生了船舶的方向不稳定性。

    当VLCC与水有相对运动时,无论是什么力量造成的,所受到的水动力十分巨大。如果船舶仅在首尾线的方向上有水船相对运动,就是仅有前进或后退而没有横向运动,那么水动力作用中心也在船舶重心处,没有力臂产生,也就没有转船力矩产生;同理,若仅有横向运动而没有前进或后退,那么水动力作用中心也在船舶重心附近,也没有转船力矩产生。但是,当船舶既有相对于水的纵向运动又有横向运动时,水动力转船力矩就产生了。假如船舶有前冲,同时在拖轮右舷的顶推下横向靠拢,则水动力的作用中心在船舶的左前方,会产生强烈的向右转船力矩;同理,假如船舶有后退,同时在拖轮右舷的顶推下横向靠拢,则水动力作用中心在船舶的左后方,会产生强烈的向左转船力矩。其实,无论什么类型的船舶都有这种效应,并随吃水、方形系数和船长的增大而增大。显然,VLCC所受的这种水动力转船力矩要成倍地大于普通船舶。

4、拖轮的使用。由于VLCC自身操控能力的严重不足,所以港内操作采用足够而有效的拖轮协助十分重要。我们都使用6条拖轮,在进港航行中,5条系缆,协助本船减速制动,另一条在大船前方航道巡逻,协助避让。正横泊位时,6条拖轮如图2所示带缆。

    横靠过程中,本船的航向稳定性很差,总是容易左右摆动,所以左舷配备两条拖轮顶推,以帮助实现平行靠泊。如果采用图1的传统带缆方式,第一条和第六条拖轮的倒车方效果会差很多。虽然理论上讲,全旋回拖轮后退的拖力是前进的70%至80%,但由于拖缆高度、拖缆强度、海面颠簸、驾驶员操作方法等方面的影响,拖轮倒车时发挥得力量比理论值要小不少,甚至仅有前进的50%。因此,在横靠过程中,为减小靠拢速度或控制摆头,可安排拖轮在左舷顶推,直至靠好码头为止。

拖轮系缆图 1                             拖轮系缆图  2                                                

 拖轮系缆图 1                            拖轮系缆图 2

二、助航仪器的应用

1、助航仪器观测与视觉观察的不同。助航仪器测得的数据是准确的,是全方位的,但是仅为回波或数据,而没有实际物体的特征。视觉观察可看到活灵活现的实物,其轮廓、大小、高低、前后等;在岸标适合使用的情况下(靠近岸标时),观察到的本船变化比仪器灵敏,反应快;在参考离物标较远时,在茫茫大海上,尤其是船的变化较小时,就不如仪器反应快,而且某时刻只能看到某一个扇面,距离也受肉眼和能见度的限制,还不能确切知道物标的距离方位等数据。二者各有所长,应结合使用,扬长避短。例如正横泊位后,横向靠拢过程中,在初始阶段横距较远时,利用雷达等仪器观测本船的前冲后缩和方向变化较敏捷;当与码头很近时,视觉观测来得快。

2、多普勒声纳显示器。绝大多数VLCC都有这种仪器,它可分别显示船头和船尾的移动速度和方向,对靠泊帮助极大。

3、避碰雷达,一般都加入了GPS数据,也有的同时加入了AIS数据。对这种雷达最好能亲自操作,以免叫船员做而耽误时间,贻误战机。诸如:偏心调整、尾迹显示、来船数据获得、来船AIS中的名称、电子方位和距离等等。

比较基本的显示,本船的航向和航迹向,本船的对水的速度和对地速度。在雷达屏幕上显示的本船运动矢量,是即时的真实的运动方向,包括本船航速、风流影响的漂移、用舵后的反移量、拖轮作用的位移等等综合效果。

三、操船心理学方面的思考

    随着船舶的巨大化,船舶的控制难度在增大,这就要求操船者不但具有相应的技术,并且要在操船心里学方面有所了解和掌握,以便能够从容地应对复杂现象、突发事件和各种不利局面。

1、要善于发现事实,不被船舶动态和海上环境的表象所迷惑。我们在视觉瞭望时,有时会感觉来船距离很近,危险很大;有时感觉很远,似乎没有碰撞危险;有时会感觉对某碍航物躲避不开,有时感到距离很宽裕,由此,我们可能产生惊吓或者大意。然而,当我们用雷达核对时,却发现先前的感觉与实际有很大误差,甚至完全不是一会事。

    2、要理性思维,防止情感的干扰。作为一名合格的引航员应该站在较高的位置上,摆脱个人情感的束缚,心静如水,不存杂念,聚精会神去引航,理性思考,理性判断,理性操作,以策安全!要有坚定的信念、良好的心理素质、正常人的心态、为船方港方提供高效、优质、周到的引航服务,并良好地展示引航员应有的形象!

3、要有做好引航工作的坚定信念。我们引航员承担着巨大的责任,要充分认识到引航员工作的风险性和艰巨性,我们的责任重于泰山,所以,引航员应该是勇士,而不应该是怯弱者;引航员应该勇于承担责任,善于化解风险。

          

作者:杜兆忠  孔岩   单位:青岛港引航站   

联系电话:83091385  15505321103   15505321112

通讯地址:青岛市东海西路5号甲华夏银行大厦28层

           


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