配置拖輪協助內河船舶脫淺的應用研究
摘要：本文通過對拖輪協助船舶脫淺所需拉力數據分析從而進行拖輪配置，建立相關計算公式，意在給予海事管理人員及駕引人員在處理此類及類似事故時提供理論依據及參考。
論文關鍵詞：配置拖輪,協助,脫淺,TPC
我國的內河航道資源豐富，內河航運是我國航運業(yè)的重要組成部分。但內河航道受外界影響因素較多，以珠江流域為例，受洪水、枯水、橋梁、沖刷等外界因素影響，特別是每年的10月份至次年的3月份枯水季節(jié)，為船舶擱淺事故多發(fā)期。同時隨著船舶向著大型化、高速化方向發(fā)展，一旦發(fā)生船舶擱淺事故，單純依靠自身力量及潮水漲落脫淺的可能性也越來越小，搜救的難度也越來越高。在這些情況下，動用拖輪等外力協助脫淺就顯得尤為重要。因此，本文針對珠江流域內河的特點，就如何快速評估船舶擱淺后是否需要拖輪協助脫淺及使用多大的拖輪展開分析，推出數學速算公式，意在給予廣大的海事管理人員及駕、引人員在發(fā)生船舶擱淺事故時提供理論依據及參考。
2.船舶擱淺的原因分析及脫淺判斷。
船舶發(fā)生擱淺事故后，根據船舶的種類、裝載情況、當時的水位情況和所處的航道情況，一般有幾種方法脫淺。一是利用主機自力、絞錨、調整吃水等良好船藝脫淺；二是通過減載，架設浮具，挖槽打沙，利用潮水漲落脫淺；三是利用拖輪等外力配合拖曳脫淺。在實際工作實踐中，使用拖輪協助的原則主要有兩點，一是通過計算，用其它方面無法自行脫淺，必須動用拖輪拖曳；二是當時情況緊急，必須動用拖輪快速拖曳脫淺，如航道堵塞航道，高潮時擱淺，退潮后有船舶斷裂的危險等情況。
2.2相關研究者給出了能否乘潮脫淺的判斷方法:
脫淺。式中: hW,潮高差; d,擱淺前受力點的吃水; d1,擱淺后受力點的吃水;B,船寬;Dmp，左舷吃水; dMS，右舷吃水。
3．配置拖輪協助船舶脫淺計算方法。當船舶確定不能自行脫淺時，則需要外力協助脫淺，此時需要對脫淺所需拖力進行估算。
3.1 計算船舶對水底的壓力。
船舶對水底的壓力浮力損失即為擱淺坐力，也就是浮力損失，可以按照下列公式計算，公式一TPC（船舶縱傾輕微時）；
公式二TPC（船舶縱傾嚴重時）；
式中:P,船舶對水底的壓力(單位:噸);tpc,每厘米吃水噸數;d,擱淺前的船舶平均吃水(單位:厘米);d1,擱淺后的船舶平均吃水(單位:厘米);ρ,水的密度（單位：噸/立方米）;ΣV,各進水艙室中所進水體積求和（單位：立方米）;H,擱淺高度; D,擱坐點至船中距離 (單位:米); Xf,漂心至船中距離(單位:米);L,兩垂線間長度(單位:米); Mcm,厘米縱傾力矩（單位：噸×米/厘米）。
3.2 脫淺時所需拖輪功率計算。公式三配置拖輪;式中:N1—拖輪功率, u--船底與底質的摩擦系數, P—船舶對水底的壓力(單位:噸)。
4．拖輪協助擱淺船舶脫淺仿真。
4.1取相關數據參數及廣東內河常見船舶如表5
表 5 內河航運數據參數
名稱
數據參數
ρ
1
u
0.30（取沙底）
水流及外界影響
0
ΣV
0
船舶縱傾
輕微
船名（順洋02）
主要數據參數
總噸
1586
B級載重噸
2700mt
主機功率
440KW
B級滿載夏季吃水
3.98m
TPC
10（滿載吃水時）
d
398
d1
395
圖 1“順洋02”輪吃水與TPC關系圖
圖中縱坐標代表吃水（單位：厘米）;
橫坐標代表TPC(每厘米吃水噸數)
400
350
300
250
200
150
100
50
0
6 7 8 9 10 11
4. 2將上述數據帶入,則拖輪拖力公式即公式三可以簡化為：
公式四協助。將數值帶入公式四即可以得到：
脫淺。此結果與實踐過程中的應用相符。
公式四具有一定的實用快捷和可操作性，有利于協助船舶脫淺所需拖輪配置進行估算。一般情況下，獲得TPC及擱淺前、后的平均吃水差這兩個數據即可以快速針對內河擱淺船舶進行配置拖輪協助脫淺。當然如果可能，主機自力、絞錨、調整吃水等可以作為儲備力量。
5．結論。
本文以最基本的拉力與正壓力及摩擦系數的關系為基礎，通過分析拖輪協助船舶脫淺所需拉力數據分析從而進行拖輪配置，建立相關計算模型，并對該模型進行仿真，具有一定的實用快捷和可操作性，有利于協助船舶脫淺所需拖輪配置進行估算。
參考文獻
[1] 洪碧亮.船舶操縱原理與技術。大連:大連海事大學出版社(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，張 鵬.拖輪協助大船數學模型在MATLAB上的實現。中國水運，2008.
[5] 劉潤生、李家星、王培莉，《水力學》。南京：河海大學出版社，1992。
[6] 李清烈，《海事處理問答》。大連：大連海運學院出版社，1993。
