霍文軍

（中國人民解放軍海軍研究院，北京 100161）

0 引言

對(duì)于各種大型工程船舶以及海洋輔助救助船舶而言，錨泊定位系泊系統(tǒng)是船舶定位的常用技術(shù)。錨泊定位涉及多個(gè)操控和管理環(huán)節(jié)，包括定位布錨方式、收放拉緊技巧、工作過程監(jiān)測(cè)和快速響應(yīng)等，對(duì)其進(jìn)行深入研究和系統(tǒng)總結(jié)，以規(guī)范操作、并盡快實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用，是海洋工程領(lǐng)域的一個(gè)課題。文章介紹了系泊定位系統(tǒng)相關(guān)裝置的規(guī)范操作和作業(yè)控制流程，以實(shí)現(xiàn)安全、高效的錨泊定位系統(tǒng)布放作業(yè)。

1 系統(tǒng)組成及工作原理

定位錨泊系統(tǒng)主要由絞車本體、液壓泵站及電控系統(tǒng)組成。絞車本體主要由卷筒、帶式制動(dòng)器、離合器、開式齒輪、齒輪箱和變頻電機(jī)組成。液壓泵站主要提供帶式制動(dòng)器、離合器的操作動(dòng)力，并為應(yīng)急釋放提供動(dòng)力源。絞車的電控系統(tǒng)包括本地控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)兩部分。本地控制系統(tǒng)包括本地控制臺(tái)、變頻控制柜、制動(dòng)電阻箱等。在本地控制臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)絞車的完整功能操作。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)由集中控制臺(tái)和閉路電視監(jiān)視裝置組成。閉路電視監(jiān)視裝置分為顯示器和攝像頭，顯示器集成在控制臺(tái)上，攝像頭布置在絞車周圍以獲得絞車工作時(shí)的視頻圖像。集中控制臺(tái)為低權(quán)限控制臺(tái)[1-2]。在集中控制臺(tái)上可以實(shí)現(xiàn)全船 4臺(tái)絞車的操作。電控系統(tǒng)控制示意圖如圖1所示。

圖1 整船電控系統(tǒng)控制示意圖

電控系統(tǒng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)主要具備以下幾個(gè)功能及特性：1）絞車?yán)λ俣群屠|繩放出長度檢測(cè)；2）剎車驅(qū)動(dòng)電機(jī)關(guān)聯(lián)控制，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作功能同步；3）使用F-Safe型制動(dòng)器的帶式剎車和盤式剎車；4）絞車動(dòng)作狀態(tài)以及制動(dòng)器、離合器動(dòng)作狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)；5）具有緊急停止按鈕，實(shí)現(xiàn)緊急情況下的快速停車；6）失電保護(hù)功能，在失電情況下能自動(dòng)切斷電源，元器件復(fù)位；7）報(bào)警指示和功能狀態(tài)指示，為操作人員提供安全警示和操作提示。

2 操作控制方式與主要功能

系統(tǒng)操作主要涉及2個(gè)不同功能的站位：1）在絞車旁進(jìn)行單機(jī)現(xiàn)場(chǎng)操作控制，通過機(jī)旁控制臺(tái)完成操控功能；2）全船多機(jī)集中控制，通過集中控制臺(tái)完成操控功能。在使用單機(jī)操作方式時(shí)，與其他錨點(diǎn)的操作控制沒有數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。在使用集中控制方式時(shí)，操作人員在每個(gè)錨絞車的現(xiàn)場(chǎng)操作機(jī)位都可以觀察監(jiān)測(cè)到其他錨點(diǎn)錨絞車的繩索張力變化情況[3-4]。

觸摸屏監(jiān)視界面如圖 2所示，內(nèi)容包括絞車工作狀態(tài)、變頻電機(jī)工作狀態(tài)、剎車狀態(tài)和離合器狀態(tài)等。在集中控制臺(tái)上操控絞車時(shí)，1名操作人員可以同時(shí)操作4臺(tái)絞車，操作界面實(shí)時(shí)提供了4臺(tái)錨絞車的狀態(tài)信息。操作人員數(shù)量得以減少，布錨效率得到了提高。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)監(jiān)控畫面

集中控制臺(tái)與每個(gè)絞車之間采用網(wǎng)絡(luò)連接，可實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)，也可實(shí)現(xiàn)多絞車的聯(lián)動(dòng)控制。集中控制臺(tái)的監(jiān)視畫面如圖3所示。

圖3 集中控制臺(tái)觸摸屏監(jiān)視畫面

定位錨絞車的主要包括下述功能。

1）動(dòng)力收放錨。操縱控制手柄，使電機(jī)慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)松開電機(jī)電磁剎車，觀察絞車所有狀態(tài)在面板上是否顯示正常。操作調(diào)速手柄時(shí)，觀察所有剎車是否處于完全脫開的位置。手柄角度調(diào)至最大時(shí)，收纜速度最大。收纜過程中，顯示屏上會(huì)顯示拋出纜繩的長度、速度和張力。纜繩達(dá)到預(yù)定長度后，可以通過減小調(diào)速手柄操作角度來降低收纜速度，調(diào)速手柄扳回到中間位置，電機(jī)電磁剎車實(shí)時(shí)制動(dòng)響應(yīng)。絞車運(yùn)行過程中，操作人員要注意監(jiān)測(cè)齒輪箱、液壓系統(tǒng)等的運(yùn)行情況，例如是否出現(xiàn)溫升、噪音、漏油等現(xiàn)象。若有異常，應(yīng)停車檢查處理。收放纜結(jié)束后，要及時(shí)將帶式剎車剎緊。若需要多次分多段收纜時(shí)，按上述步驟多次操作。收放纜過程中操作人員禁止離開操作崗位。

2）自由放纜。脫開離合器將帶式剎車松開，拋出纜繩。放纜過程中，顯示屏上應(yīng)顯示拋出纜繩的長度、速度和張力。當(dāng)拋出纜繩長度達(dá)到拋出要求時(shí)，停止放纜并及時(shí)將帶式剎車剎緊。

3）緊急停止。在絞車機(jī)旁操作臺(tái)上，按下“緊急停止”按鈕，帶式剎車剎緊，液壓泵站停止運(yùn)行。

3 實(shí)船布放操作實(shí)踐

3.1 布錨流程確認(rèn)

根據(jù)海域的實(shí)際海況，結(jié)合錨泊定位的功能需求，確定定位錨系統(tǒng)布錨程序、核定操作流程。根據(jù)作業(yè)任務(wù)要求，確定船舶定位原點(diǎn)、錨頭拋放坐標(biāo)點(diǎn)、纜繩最大放出長度，確認(rèn)繩索滿足作業(yè)要求。核定作業(yè)操作流程，協(xié)調(diào)船舶前后移船速度，確定錨絞車的拋錨操作規(guī)范，確定錨絞車的操作與船舶移動(dòng)的協(xié)調(diào)方法，這項(xiàng)工作一般由船長組織。設(shè)備操作員觀察記錄設(shè)備工作狀態(tài)，根據(jù)操作指令進(jìn)行錨機(jī)的收放操作，并及時(shí)報(bào)告設(shè)備工況以及錨機(jī)的收放長度、纜索拉力等信息。

3.2 布錨海況時(shí)機(jī)選擇

在首次布錨時(shí)，應(yīng)該對(duì)定位錨絞車系統(tǒng)進(jìn)行拋錨、收錨的操作調(diào)試，確認(rèn)設(shè)備處于正常狀態(tài)。鋼纜錨絞車應(yīng)事先對(duì)鋼索進(jìn)行放氣操作，使鋼索的扭轉(zhuǎn)力得以釋放。

3.3 布錨前準(zhǔn)備

準(zhǔn)備好對(duì)講機(jī)，根據(jù)要求穿戴好救生衣，確定定位錨絞車系統(tǒng)設(shè)備主操作人員和輔助操作人員，清除工作區(qū)域內(nèi)的障礙物，做好安全防護(hù)。全部準(zhǔn)備工作應(yīng)獲得指揮人員的認(rèn)可。

3.4 布錨、起錨過程

錨絞車編號(hào)如下：左前錨機(jī)是 2#錨機(jī)，右前錨機(jī)1#錨機(jī)，左后錨機(jī)是4#錨機(jī)，右后錨機(jī)是3#號(hào)錨機(jī)。在陌生海域布錨時(shí)，應(yīng)該模擬布錨航跡。

1）布錨程序。使用船上的定位系統(tǒng)確定定位點(diǎn)及4個(gè)錨點(diǎn)。船舶以任意航向到達(dá) 3#錨位并布下右艉錨3#。按圖 4a）所示航線，利用主機(jī)及艏側(cè)推裝置的輔助，正車駛向4#錨位。在航行過程中，右艉錨3#錨索放松，使其自由放出。如圖4b）所示，船舶到達(dá)4#錨位后布下左艉錨4#，同時(shí)船艏轉(zhuǎn)向圖示航線，利用主機(jī)正車駛向2#錨位，在此過程中，左艉錨4#錨索放松，使其自由放出。右艉錨 3#錨索則隨船舶位置的變化而收緊或放松。如圖4c）所示，船舶到達(dá)2#錨位后布下左艏錨 2#，同時(shí)按圖示航線，利用錨絞車及艏側(cè)推裝置駛向1#號(hào)錨位附近，布下右艏錨1#，見圖4d）。調(diào)整鋼纜，把船位調(diào)到指定定位點(diǎn)，船舶在定位點(diǎn)處定位，見圖4e）。所有定位錨錨索按所需張力收緊，待錨入土穩(wěn)定后，再將錨索調(diào)至合適的預(yù)張力，至此布錨作業(yè)完畢。

圖4 布錨程序示意圖

2）起錨程序。首先起右艏錨 1#，同時(shí)左艉錨 4#錨索放松，使其隨船舶移動(dòng)自由放出；右艉錨 3#錨索視實(shí)際情況回收或放松；左艏錨 2#錨索視實(shí)際情況而放松；完成1#錨收存后，起左艏錨2#，同時(shí)右艉錨3#錨索放松，使其隨船舶移動(dòng)自由放出；左艉錨4#錨索視纜繩受力情況適時(shí)回收，一般保持在額定拉力的15%的范圍內(nèi)即可。完成2#錨收存后，起左艉錨4#，右艉錨3#錨索視纜繩受力情況適時(shí)回收，一般保持在額定拉力的15%的范圍內(nèi)即可。最后起右艉錨3#，全部收錨過程完成。

3.5 后續(xù)維護(hù)

定錨鋼纜從導(dǎo)向器到定位錨絞車的路徑內(nèi)鋪設(shè)三防布。三防布的寬度為2 m，待起錨時(shí)，用淡化水沖洗鋼纜表面的泥沙。在沖洗干凈的鋼絲繩上涂上事先準(zhǔn)備好的鋼絲繩油，盡量涂抹均勻。

4 結(jié)束語

通過工程實(shí)踐，不斷總結(jié)錨泊定位系泊系統(tǒng)的布錨方式以及相關(guān)的操控和管理經(jīng)驗(yàn)，逐步形成系統(tǒng)、規(guī)范、安全、高效的操作規(guī)程，對(duì)海洋工程作業(yè)具有較為廣泛的推廣意義。未來，這項(xiàng)工作還將結(jié)合計(jì)算機(jī)人工智能的應(yīng)用，以追求更高效的操控。