恶劣海况下大型重载驳船拖航阻力和主拖缆悬垂度研究

韦涛

摘  要：常规风浪条件下，拖带重载驳船技术难度较拖带常规船舶更高。面对恶劣海况下漂航失控的大型重载驳船，拖带的意义不仅仅是保护遇险财产不受更大损失，更重要的是保证驳船上人员的生命安全。本文就东海救助局“东海救115”轮在恶劣海况下对搭载大型桥吊的某驳船实施救助过程中的拖航阻力和主拖缆悬垂度等进行实例验证分析，指出了对失控大型重载驳船实施人船同救的拖带救助技术难点和应对措施，供借鉴。

关键词：恶劣海况;重载驳船;拖航阻力;主拖缆悬垂度;拖带救助

1 背景和基本情况

2019年5月的一天，东海救助局接某公司信息，该公司拖轮拖带装载3台桥吊的某驳船在途经厦门外海水域时遭遇大风浪，导致主拖缆断裂，驳船失控，船上5名船员随驳船遇险。为了确保遇险船舶人命和财产安全，东海救助局派遣“东海救115”轮对该船实施了拖带救助作业，全程225 n mile ，历时49 h成功将遇险船拖带至指定水域。

1.1 驳船及运驳概况

驳船搭载3台桥吊，艏部2台，每台长35 m，宽80 m，高度50 m，重750 t/台。艉部1 台，长28 m，宽145 m，高86 m，重1 638 t。驳船配有2 条长20 m、直径60 mm、工作负荷为110 t的钢丝龙须缆和工作负荷55 t的三角板。

1.2 拖船的配备

拖船配有2根长1 200 m，直径64 mm，工作负荷为130  t的主拖缆。

1.3 救助情况

接到任务后，东海救助局指令距离现场最近的大马力救助船“东海救115”轮立即前往现场实施救助，应船方请求，接拖后计划将驳船拖往汕头广澳港，总航程90 n mile。实际拖航分为两个阶段：一是接拖完成后，“东海救115”轮拖带驳船以航向西南，速度7 kn前往目的地，此时拖缆负荷只有20 t，被拖船的船体依然横在东北风中左右偏荡，存在被拖船与拖船的艏向相反的倒拖倾向;为了增加控制驳船的力度，常规情况下，可以进车增加拖航速度，提高拖力，但是考虑以下两个因素后拖轮决定调头顶风滞航：其一，高速拖航状态下波浪引发的突发应力造成拖船阻力骤然变化，对缆绳的冲击难以估算;其二，速度提高则需要继续放长主拖缆，由于接拖水域水深15 m，浪高4 m，通过计算该水域不满足增加拖缆长度的水深条件。二是在海上滞航近27 h后，拖航编组再次调头按计划航线顺风前往汕头广澳港。

2 救助难点

2.1正常拖航时，拖轮会选择与被拖船艏向一致的方式带缆接拖。在此案例中，受冷锋南下和狭管效应影响，台湾海峡风力达到8级，瞬时风力达9级，浪高3～4 m，原拖轮主拖缆断裂后，正值涨潮流，流速1 kn，驳船受风影响，船舶艏向向左偏转90°，正横受风的姿态下以5 kn速度向西南方向漂航，此时若拖轮采取常规方式接拖，须在正横受8～9级风的情况下稳住船位，救助船不具备这样的操纵性能;若采取船头顶风的方式接拖，需要拖轮倒车跟随被拖船，但是船舶后退过程中，船舶排出流对舵叶作用力减小，舵效变差，同时受船型影响，船舶“艉找风”现象明显，稳住船位困难。

综合考虑采用以下态势接拖，如图1所示。

2.2如图（1）所示，接拖时，拖船艉受风，后甲板上浪严重，加之涌浪使拖船横摇剧烈，甲板人员工作难度大，安全风险高。拖船须保持一定的速度使两船尽量保持相对静止，对船长操纵船舶提出了很高的要求。

2.3虽然主拖船的系柱拖力为110 t，但驳船三角板的安全工作负荷为55 t，主拖无法充分发挥其自身系柱拖力。

3 拖航阻力计算

考虑恶劣的海况和驳船三角板的负荷限制对拖带救助带来的影响，须对被拖船阻力进行计算以确定是否需要更换驳船现有三角板，同时评估“东海救115”轮的系柱拖力能否满足拖航要求和拖航速度的上限，以便为安排部署后续救助工作提供理论基础。

根据中国船级社《海上拖航指南》附录2海上拖航阻力估算方法，驳船装载的3台桥吊受风面积大，根据断缆后驳船的漂移速度初步判断，风阻在慢速拖航的情况下远远大于被拖船的摩擦阻力和剩余阻力，需要将是否考虑风阻的两种计算方式进行比较，以获取最切合实际的阻力参考值，为制定拖航方案提供基础。

本次计划航线的主体为顺风航段，由于驳船失控状态下顺风漂速较大，可以预见起拖后拖航速度较快，大风浪情况下，拖速过快存在缆绳瞬间应力较大导致缆绳断裂的风险，故在顶风滞航的可能性存在的前提下需计算顶风拖航阻力。

3.1 驳船的拖航阻力

船长可根据被拖船阻力和缆绳释放长度通过表3估算拖缆悬垂量，结合浪高和测深仪水深操纵船速加以控制，当悬垂量过大时适当加车以避免缆绳拖底。

5 计算拖航阻力和悬垂度在实际拖带救助中的应用分析

计算拖航阻力的考虑因子不同得到的结果各有差异，本文采用的是中国船籍社《海上拖航指南》中的阻力经验公式，在计算重载大型驳船阻力时，公式中因子的计算选取尤为重要，在没有阻力资料的前提下，只能通过经验算法和实际情况相互比对的方式确定因子值。本案例中，接到任务至拖轮抵达现场的时间间隔为3 h，救助方在此期间可根据驳船的数据，用多种经验公式进行计算，根据驳船失控状态下运动形态确定考虑风阻的计算公式以及公式中因子值，为成功实施救助奠定良好基础。

实际接拖释放缆绳阶段，拖轮与被拖船相对速度较小，公式（13）中的被拖船阻力并未完全地作用于缆绳之上，此时利用公式（1）算出的被拖船阻力与缆绳所受的应力有一定的误差，应审慎采用。目前主流拖船都配有主拖缆负荷显示器，可将主拖缆负荷约作被拖船阻力进行悬垂量计算。通过公式（13）获得缆绳悬垂量的计算方式依托于拖轮具有主拖缆负荷显示设备，且对显示负荷的精确性有一定的要求。

6 结束语

本文对被拖船的阻力计算是在没有阻力资料的前提下进行的，当有船舶阻力资料时，应另行计算。

恶劣天气救助是一项非常复杂工程，需要良好的救助设备设施，精干的救助船员，科学完备的计划和默契的团队协作，多方合力共同完成人船同救，实现海上人命、财产、环境安全。本文仅提供计算救助受风面积较大的重载驳船时拖航阻力和主拖缆悬垂量的思路，所作计算的结果只作为工具辅助船长作科学决策。

参考文献

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