配置拖轮协助内河船舶脱浅的应用研究

 配置拖轮协助内河船舶脱浅的应用研究

        摘要：本文通过对拖轮协助船舶脱浅所需拉力数据分析从而进行拖轮配置，建立相关计算公式，意在给予海事管理人员及驾引人员在处理此类及类似事故时提供理论依据及参考。

        论文关键词：配置拖轮,协助,脱浅,TPC

　　我国的内河航道资源丰富，内河航运是我国航运业的重要组成部分。但内河航道受外界影响因素较多，以珠江流域为例，受洪水、枯水、桥梁、冲刷等外界因素影响，特别是每年的10月份至次年的3月份枯水季节，为船舶搁浅事故多发期。同时随着船舶向着大型化、高速化方向发展，一旦发生船舶搁浅事故，单纯依靠自身力量及潮水涨落脱浅的可能性也越来越小，搜救的难度也越来越高。在这些情况下，动用拖轮等外力协助脱浅就显得尤为重要。因此，本文针对珠江流域内河的特点，就如何快速评估船舶搁浅后是否需要拖轮协助脱浅及使用多大的拖轮展开分析，推出数学速算公式，意在给予广大的海事管理人员及驾、引人员在发生船舶搁浅事故时提供理论依据及参考。

　　2.船舶搁浅的原因分析及脱浅判断。

　　船舶发生搁浅事故后，根据船舶的种类、装载情况、当时的水位情况和所处的航道情况，一般有几种方法脱浅。一是利用主机自力、绞锚、调整吃水等良好船艺脱浅；二是通过减载，架设浮具，挖槽打沙，利用潮水涨落脱浅；三是利用拖轮等外力配合拖曳脱浅。在实际工作实践中，使用拖轮协助的原则主要有两点，一是通过计算，用其它方面无法自行脱浅，必须动用拖轮拖曳；二是当时情况紧急，必须动用拖轮快速拖曳脱浅，如航道堵塞航道，高潮时搁浅，退潮后有船舶断裂的危险等情况。

　　2.2相关研究者给出了能否乘潮脱浅的判断方法:

　　脱浅。式中: hW,潮高差; d,搁浅前受力点的吃水; d1,搁浅后受力点的吃水;B,船宽;Dmp，左舷吃水; dMS，右舷吃水。

　　3．配置拖轮协助船舶脱浅计算方法。当船舶确定不能自行脱浅时，则需要外力协助脱浅，此时需要对脱浅所需拖力进行估算。

　　3.1 计算船舶对水底的压力。

　　船舶对水底的压力浮力损失即为搁浅坐力，也就是浮力损失，可以按照下列公式计算，公式一TPC（船舶纵倾轻微时）；

　　公式二TPC（船舶纵倾严重时）；

　　式中:P,船舶对水底的压力(单位:吨);tpc,每厘米吃水吨数;d,搁浅前的船舶平均吃水(单位:厘米);d1,搁浅后的船舶平均吃水(单位:厘米);ρ,水的密度（单位：吨/立方米）;ΣV,各进水舱室中所进水体积求和（单位：立方米）;H,搁浅高度; D,搁坐点至船中距离 (单位:米); Xf,漂心至船中距离(单位:米);L,两垂线间长度(单位:米); Mcm,厘米纵倾力矩（单位：吨×米/厘米）。

　　3.2 脱浅时所需拖轮功率计算。公式三配置拖轮;式中:N1—拖轮功率, u--船底与底质的摩擦系数, P—船舶对水底的压力(单位:吨)。

　　4．拖轮协助搁浅船舶脱浅仿真。

　　4.1取相关数据参数及广东内河常见船舶如表5

　　表 5 内河航运数据参数

　　名称

　　数据参数

　　ρ

　　1

　　u

　　0.30（取沙底）

　　水流及外界影响

　　0

　　ΣV

　　0

　　船舶纵倾

　　轻微

　　船名（顺洋02）

　　主要数据参数

　　总吨

　　1586

　　B级载重吨

　　10002700mt

　　主机功率

　　440KW

　　B级满载夏季吃水

　　3.98m

　　TPC

　　10（满载吃水时）

　　d

　　398

　　d1

　　395

　　图 1“顺洋02”轮吃水与TPC关系图

　　图中纵坐标代表吃水（单位：厘米）;

　　横坐标代表TPC(每厘米吃水吨数)

　　400

　　350

　　300

　　250

　　200

　　150

　　100

　　50

　　0

　　6 7 8 9 10 11

　　4. 2将上述数据带入,则拖轮拖力公式即公式三可以简化为：

　　公式四协助。将数值带入公式四即可以得到：

　　脱浅。此结果与实践过程中的应用相符。

　　公式四具有一定的实用快捷和可操作性，有利于协助船舶脱浅所需拖轮配置进行估算。一般情况下，获得TPC及搁浅前、后的平均吃水差这两个数据即可以快速针对内河搁浅船舶进行配置拖轮协助脱浅。当然如果可能，主机自力、绞锚、调整吃水等可以作为储备力量。

　　5．结论。

　　本文以最基本的拉力与正压力及摩擦系数的关系为基础，通过分析拖轮协助船舶脱浅所需拉力数据分析从而进行拖轮配置，建立相关计算模型，并对该模型进行仿真，具有一定的实用快捷和可操作性，有利于协助船舶脱浅所需拖轮配置进行估算。

参考文献

[1] 洪碧亮.船舶操纵原理与技术。大连:大连海事大学出版社(第一版),2007。

[2] Am rozow　icz M.D.A probabilistic analysis of tanker groundings[A].The Proceedings of the Seventh(1997) International Offshore and Polar Engineering Conference[C],USA: International Offshore and Polar Engineers,1997,313-320.

[3] Kitamara O.FEM approach to the simulation of collision and grouding damage[A].The second International Conference on Collision and Grounding of ships[C],Copenhagen Denmark,2001.

[4] 李 亮，张 鹏.拖轮协助大船数学模型在MATLAB上的实现。中国水运，2008.

[5] 刘润生、李家星、王培莉，《水力学》。南京：河海大学出版社，1992。

[6] 李清烈，《海事处理问答》。大连：大连海运学院出版社，1993。