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从一名船舶代理被缆绳“杀害”说起:系缆方式对系泊安全的分析


据信德海事网几天前的一则报道,上周一,一名船舶代理被断裂的缆绳击中,死亡。(详情见:→又一起,缆绳回弹击中船舶代理,死亡.........)缆绳伤人甚至“杀人”的事件并不鲜见。此前信德海事网就曾多次报道过类似事件:

缆绳致命回弹!!1码头工人死亡,大副重伤!!

前天,1名二副被缆绳击中,不治身亡!

周四晚,一拖轮船员整条手臂被缆绳“扯断”

俄罗斯缆绳死亡回弹,造成中国船员船员1死2伤!

飞来横祸!缆绳崩断多恐怖?!海员倒血泊之中!

2天2起缆绳伤人事故!!一死一重伤!+另一起致小腿骨折!

事后,看到上述报道的胡月祥船长向信德海事网提供了如下稿件,希望对业界能有所帮助,减少类似不幸事件的发生。

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系缆方式对系泊安全的分析

本文分析船舶系泊中系缆设备特性现象。

一.    绞缆机刹车制动的特性

集装箱船舶具有在短短的十几小时中就可以完成装卸的现代运输方式。

传统的船舶可以通过绞缆机的刹车片制动调节系缆的松紧,绞缆机不会自动调节系缆松紧。机械设备的船舶通常完成系泊操作后,在外部条件没有变化的情况下,始终保持绞缆机刹车制动力来平衡船舶系泊的外力。所以手动缆(刹车片制动)需要值班驾驶员关注前后系泊缆子的受力情况,根据船舶的系泊状态人为调节缆子的松紧,以期安全系泊。就全部手动缆不考虑外界自然潮汐、吃水差的影响系泊状态为例分析:

卸货后船舶吃水变小,船体在水上浮起之后,船舶和缆桩的相对距离将被拉长了。前后缆子靠张力的有限变化去填补“拉长”的距离,也就是缆子有限张力的宽限来调节外部受力。结果使缆子超常、超负荷受力,缆子紧崩,造成结构变异,最后发生断缆事故。

装货时由于吃水加大,船舶和缆桩的相对距离将被缩短了,“多余”的缆子就会荡下来,缆子不受力而船舶漂移码头,船舶与码头有间隙。如果前后受力不一致的情况下船舶与码头产生夹角而影响装货作业。靠泊装卸情况造成的缆子松弛、紧崩状态都会对船舶系泊安全造成影响。此类情况在靠泊中经常出现。

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二.    自动绞缆机的制动调节优缺点

船舶自动化技术的发展,液压泵可以进行自动调节系缆松紧。某国产类型的大型集装箱船舶一般系泊情况下,配置的三台小液压泵主要功能为设定系缆的自动调整受力

自动绞缆机系泊的优点:

1.  在设定恰当负荷油压值下自动克服系缆的受力,系缆完全可以做到液压泵长期运转而随时调节系缆的松紧程度。

2.  可以调节因一般自然潮汐而使船舶和码头的相对高度引起的系缆张弛力。

3.  可以调节设定的自动绞缆机受风力影响对船体产生对系缆的张弛力,以确保船舶系缆

4.  可以调节装卸货物引起的吃水变化而导致的系缆张弛力,系缆不至于受力超强而发生断缆事故。

5.  可以大大减轻了值班人员在装卸作业过程中频繁调节缆子松紧的操作。

自动绞缆机的缺点:

1.  启动液压泵后,绞缆机必须保持正常的供电来提供液压泵运转动力。一旦液压泵电机失电,液压泵就会停止运转而导致失压,随后缆子在没有刹车片的阻力下无限制地自动松缆。船舶无力控制向外漂移了。

2.  自动液压泵设定满足规定系缆压力的负荷油压值。绞缆机会自动驱动绞缆机把紧绷、松弛的缆子调节至受力和设定的油压力平衡状态。但自动缆不能智能地体现海员所要求的系泊状态。

3.  自动绞缆机长期运转需要冷却管系的冷却水来冷却液压泵里的液压油,油温的产生是外界压力和泵压的作用驱使油分子挤压而产生的温度。一旦船舶消防泵提供的冷却系统出现故障,就会影响到自动缆的正常使用。

4.  冷却水排放受到某些港口的限制。如在装卸作业中由于风向,冷却水飘向作业区,装卸工人拒绝装卸货物,不得不让船舶改为刹车片制动而使自动缆不能体现优越性。

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三.    自动绞缆机的特性分析

据力学理论分析:船舶受到最大威胁的横风来自于正横前45度的来风的风压系数为最大。如果风向从船艏方向45度前来风,船艏的缆子将受到很大的张力。如果风向从船尾45度后来风,船尾的缆子受到很大张力。集装箱船舶因为甲板上堆积了6-7层高的集装箱,集装箱成了一块巨大面积的“墙”。当作用在这垛“墙”的风压超过了系缆的负荷之后,这巨大面积的“墙”变成了一张帆,吹着没有足够系泊力捆绑的船舶漂向下风。船舶就会向外侧漂移,造成船舶和码头的间隙,影响装卸。

我们作如下分析:油压值设定大,缆子受力负荷就大,自动绞缆机就承载压力而不会自动释放负荷,导致缆子受力过大而断缆。如果设定油压值小,缆子还处于松弛状态就会自动释放压力,驱使液压泵工作放松缆绳而船体漂移码头边缘。船舶受到外界强大的吹开风,缆子上的受力超过设定的油压负荷后,自动绞缆机就会松缆。在未得到受力平衡前,自动绞缆机绝不停止自己松缆的“责任”。

如果前后缆子均匀出现松弛状况,后果是平行外漂。但实践中这样的机缘很少,出现的船舶靠泊姿态要么前头豁开,要么尾部豁开。

由于自动绞缆机的特性,前后绞缆机动作并不同步,诸如当船尾缆绳开始减压时船尾自动绞缆机会首先得到反应,迅速自动收紧系缆。船艏自动绞缆机迟缓动作后,它获得是平衡油压负荷,前自动缆在收紧到与液压泵负荷一致时就停止不动了,貌似系缆吃力了,但自动绞缆机的“责任”并没有到位,船舶系泊状态不是平行熨帖码头!

反之,船艏收紧系缆后,后面的系缆就不可能收紧贴拢泊位。

不像人工带缆时,指挥人员可以“随机应变”,或者通知船艏停止绞缆,或者通知尾部及时松缆来保持平行靠拢贴码头岸壁。

 

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四.    自动绞缆机系缆和手动刹车片系缆混合使用的受力分析:

某船长计算了船舶前后缆子的受力情况得到理论结果。类似于某类型集装箱船舶配备的绞缆机的负荷情况看,如果前后都是“四加二”(头缆4根,首倒缆2根;尾缆4根,尾倒缆2根)系泊方式,其12根系泊的缆子很难克服来自码头方向的6-7级横风导致船舶漂移的风压力,特别是正横前45度的横风。船舶配备的系泊缆子都有很大的破断强度,如某论配备的尼龙(单丝)、6股、粗/78mm、长/200m的缆子,其标准破断强力为960Kn(千牛顿)折合为97.92吨(力)。试验破断强度在1202Kn折合为122.60吨(力)(换算公式1Kn=102Kgf)。但根据某船长的计算增加系缆后全船绞缆机的负荷也不足于克服强劲的吹开风造成的漂移泊位的情况。

正常靠泊情况下全部缆子系泊的合力应该是满足最低缆子张力才能保证系泊安全。

当船舶在短时间内快速装卸时,混合使用自动绞缆机和刹车片制动系缆,当外界情况发生变化时全部缆子的合力平衡发生了根本变化。

排除潮汐因素,当快速卸货的时候船舶抬高了干舷高度,系泊的缆子出现受力不均的状态。手动缆增加了负荷而无法自动释放压力,处于紧绷状态。而自动缆在增加压力的情况下迅速释放压力,以求新的平衡。当自动缆找到平衡点时,手动缆更加紧绷了。当手动缆超过破断强度后,断缆事故出现了。手动缆断缆后,自动缆又因为负荷增大而又自动松缆了。这样船舶豁开了码头。几根缆子的负荷远不可能克服船舶的全部系泊负荷。自动绞缆机失去了功能,还有几根手动缆受力情况下,海员应该马上快速反应争取时间采取后续措施。

所以装卸货时,驾驶员应该经常关心前后缆子因为船体上浮下沉而使缆子过度受力的情况,及时调整放松缆子,保持合适的靠泊状态。

混合使用自动缆和手动缆时,手动缆刹车片一定要刹紧、刹透。否则,一旦自动缆“卸去黄牛肩胛”后外溜,手动缆也会自动溜出去。刹车带在半松不紧状态下的摩擦阻力极易造成刹车片烧焦、烧毁。局面把情况变的更糟了。

在吹开风条件下或者快速装卸货的情况下,建议使用绞缆机刹车而停止使用自动绞缆机调节控制系统并人员随时巡回检查手动缆系泊状态。

因为外界因素造成系泊船舶漂移码头,海员发现后应该通过船舶自身能力来克服漂移的紧张局面或通过外部支援协助脱离险境。如马上通知机舱主机备车,有首侧推器的船舶备妥侧推器,船长上驾驶台指挥视船舶漂移的情况动用侧推器来协助缆子克服风压,绞紧缆子阻止漂移。在不得已的情况迅速呼叫拖轮协助顶推等。

无论全部使用自动缆,全部使用手动缆,还是采取自动和手动的混合使用方式,重要的还是海员值班的责任心。只有保持接连不断的观察和人工调节才能最有效地防止自动缆和手动缆固有的特性,一直保持在受力平衡状态。

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五.    兴波外力影响船舶系缆的受力分析

如下例子是某船在靠泊某码头遭受外档行驶船舶引起的兴波对自动缆受力现状的分析。

外档船舶高速行驶下会产生兴波,系缆的状态就会发生变化,直接使靠泊船“深受其害”。兴波使靠泊船发生纵荡、垂荡时自动缆的油压力突然发生了起伏变化。当船艏向上颠簸时,自动缆受力超过了设定的负荷而马上释放压力,缆子松弛。当船舶下沉时,自动缆又小于设定的拉力,转而马上收紧缆子。如果在正常情况下就保持了船舶系岸的稳定性,而在瞬间变化下自动缆不可能“随机应变”,于是自动缆就干脆“自动卸脱了责任”,失去了自动缆的收放功能,无限制地放松缆子,促使船艏纵荡、垂荡更利害,幅度更高,造成了对码头的伤害,由于船首、船尾影响不对称性,反应有先后的时间差,自动缆系泊中对船体、对岸壁损坏为最大。

如果我们采纳自动缆和手动缆混合系泊,由于不同状态下的缆子有不同的受力,当发生纵荡、垂荡时,最吃力的缆子将超过缆子破断能力而最先断缆。此后,造成缆子更加受力不均而一根接一根先后产生断缆的后果。

在像苏伊士运河狭窄水道附近并且经常有过运河船舶航行的泊位码头,应当选择手动缆,并且一定要求船舶缆子人为经常调整为均匀受力来克服航行船舶造成的兴波对系泊船舶的影响。

在遭遇纵荡、垂荡紧急情况可以采纳诸如抛短链止荡的措施,不过在实践中很难做到。因为,还有港章对靠泊船舶抛锚的人为限定。

因为靠泊船处于被动状态,最有效的措施就是当外挡有船舶通过时,值班人员及时关注船舶纵荡、垂荡情况,及时调整缆子,准备好碰垫,减少对码头和船体的损坏程度。

当发生外挡船舶船速过快,兴波危及并且造成后果时,值班人员应该及时把肇事船舶的船名、发生的时间,损坏的程度进行记录、勘察,在必要时请求相关船检进行检查受损的程度。船长应该写好海事声明,递交港口相关部门,并到公证处公证,然后交自己船公司备案,船公司据此可以向当事船船公司进行索赔。

总之,船舶在靠泊后由于内在的因素和外在的原因并不如同人们想象那样可以高枕无忧了,船舶靠泊后由于装卸作业的影响、外挡船舶航行的影响都可能造成系泊船伤害。因此,大型集装箱船舶的船长在船舶靠泊之后,必须告诫驾驶员和值班人员对装卸作业、对系缆状况、对外界自然条件的变化引起足够的重视。

 

信德海事网专栏作者:胡月祥  中远海运高级船长

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