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双喷泵救助船舶应急操作研究

2021-02-21 08:42:26 航海 2021年1期

摘要:本文通过对双喷泵救助船舶的应急操纵的研究和探索,阐述了船舶的操纵原理,为救助船员在救助作业中提供了应急处置的能力和方法。

关键词:救助船舶;救助技术;应急操作原理和方法

0  引 言

海上救助是一项国际性公益事业,关系我国对外开放形象,是彰显航运大国形象和国家“以人为本”方针的社会体系。2003年救捞体制改革以来,国家在救助装备中配备了10艘专业快速救助船舶,其船舶具有出动迅速、航速高、设备先进、抗风能力较强等特点,在海上救助中发挥了点对点“狙击枪”的功能。快速救助船在常规的操作过程中,通常采用MJP的控制模式,通过系统计算喷泵的角度和大小来控制船舶的位置。尽管MJP失效属于小概率事件,但在安全管理双重预防体系建设的大环境下,应急操纵是船舶防控操纵系统失效风险的有效措施,是安全操纵船舶 的一种必要手段。本文通过介绍力、力矩等影响船舶运动趋势的原理,使用简易的手段和易懂的方法,达到船舶各类运动趋势的目的,从而从容处置在常规操纵中出现的突发问题,减少或避免事故险情的发生。

1  船舶常规操纵

1.1 船舶操纵控制系统

快速救助船MJP (WATERJETS CONTROL SYSTEM )由两个独立的用于喷水推进器的控制系统组成。日常控制系统由矢量控制杆、舵杆-控制器(见图1),以及带手柄-控制器的备用控制系统操纵。日常控制系统是带喷嘴(转向)、翻斗(向前/向后)和转速伺服通道的计算机管理。矢量控制杆操作推进方向和力度,而舵杆控制器操作转向(旋转)。

1.2  船舶喷泵推动原理

船舶通过矢量杆和舵杆,经过计算机的合成,控制船舶喷泵的功率大小、角度和翻盖的位置。从而形成在外界无分流影响下的完成船舶平移、转向、原地掉头、左(右)前(后)的平移等动作。

以平移向左为例,通过,右喷泵始终保持右满舵的状况,平移的速度通过控制右喷泵的转速来调节推进功率,左喷泵的作用是抑制船舶向右偏转和前冲的态势。喷泵的作用点在于船舶的尾部。

右喷泵推力,噴泵角右满舵;左喷泵倒车拉力,见图2,应满足如下要求:

(满足船舶不前冲或后退);

船舶的横向移动力(控制船舶横向移动速度) ;

当时,船舶艏向不发生偏转;

为船舶右喷泵的纵向分推力,为船舶左喷泵的纵向分拉力要求:

控制当时船舶往左前方平移;

当时船舶往左后方平移;

在电脑得到矢量杆和舵杆的指令后通过程序分配的大小,的大小和角度达到船舶的转船力矩平衡和横向移动。

2  应急操纵的原理和方法

常规的MJP操纵通过计算机的合成达到上述效果,方便操纵者直观地操纵船舶,一旦电脑控制系统出现问题,设备可通过独立手柄实现左、右喷泵的应急操纵,见图3。尽管从 1.2中的原理可以实现,但在实际的操纵中有无数种喷泵的功率大小和喷泵角度的组合,需要不断摸索才能到达力和力矩的平衡,对实际操纵还是带来困难。因此,需要简化人工操纵,如图4所示,让其具有直观性并可操作。

2.1 简化的指导思想

力的三要素是大小、方向和作用点,形成受力物体产生在力的方向的移动和物体的旋转。 快速救助船船体铝合金材质,前部两个刀型片体,操纵过程中由于船体旋转的不可控带来对片体碰撞的风险是最主要的风险之一,因此要使得船舶的输出动力转船力矩M=0,即M1+ M2=0。其中组合有无数种,但其中和是其中的一种特例,即两部喷泵的角度通过船舶转心(力臂为零)。一旦满足上述条件,船舶平动只需控制喷泵的F的大小和进倒车,如图4所示。

2.2  转心的寻找

船舶转动时,船舶上的每一点多绕某一垂线做圆周运动,垂线与船舶首尾线的交点为转心。转心上的运动特点是只有平动,没有转动。力矩的计算也是围绕转心进行,因此寻找船舶的转心尤为关键。日常的训练中,船舶可以通过单车旋转、双车旋转寻找船舶转心位置,通常船舶的转心点在驾驶台附近。

2.3 船舶平动的操纵要求

解决船舶输出动力使得船舶不发生偏转,船舶两个喷的角度保持在作用力的延长线通过船舶转心,使得两部喷泵的转船力矩和的特殊情况。通常,行业中称之为“八字舵”。平动的效果通过喷泵输出功率的大小来控制船舶前后左右的平动,即控制船舶横向移动速度,,减少了船舶因变化喷泵角度带来的船舶转动不确定性。

2.4 外在因素的影响

外在因素如水动力、风和浪的作用力等,一般归类在不可控制的力和力矩中,考虑更多的是力矩影响,在实际操纵中只要通过改变一部进车喷泵的角度,倒车喷泵作用力始终通过船舶转心,从而抑制外部力的影响,减少双车频繁变动的不确定性。

3  结束语

高速救助船舶由于船体材质、结构等原因,平动是船舶操纵过程中最为关键的一个运动态势,掌握好船舶的运动原理是船舶操纵的基础,即使在计算机管理失控的前提下,应急操纵也会得心应手,从容处置,从而规避风险。从业人员要减少对MJP的依赖,加强对应急操控的训练,充分掌握船舶的船性、水性和外力因素对船舶的影响,确保在任何时候都能把控船舶。

作者简介:

滕建新,高级船长,(E-mail)jianxint2013@163.com

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