无缆系泊的研究

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【摘要】传统的船舶系泊设备为缆绳，系泊作业为撇缆。这种系泊技术虽然应用普遍，但存在着许多问题。钢制海船是优良的磁导体，若在码头装上类似于电磁起重机的电磁吸引装置，则可以通过该装置吸引船舶靠近码头，从而完成靠码头作业。基于电磁吸引装置的无缆系泊技术，具有诸多传统缆绳系泊作业无法比拟的优点。本文将较为详细地论述基于电磁吸引装置的无缆系泊研究。

【关键词】传统系泊作业 无缆系泊 电磁吸引装置 航海自动化

【中图分类号】U664.4 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0007-01

1、传统系泊作业及其弊端

传统的船舶靠泊码头方式为缆绳系泊作业。当船舶靠泊码头时，需要进行撇缆作业，这主要依靠人力和相关系泊设备完成操作。通过统计研究发现，传统系泊作业在经济、效率、安全等方面存在一些弊端，主要表现为：缆绳耗费大量财力、物力，面临经济、环保考验；撇缆作业存在安全隐患，系泊效率低、可靠性不足。

2、基于电磁吸引装置的无缆系泊的实现

为了克服以上传统系泊作业的弊端，可以考虑一个现实可行的方案无缆系泊作业。现代船舶多为钢制海船，船壳板为钢板，具有良好的导磁性。如果在港口码头上装有电磁吸引装置，则可以利用电磁吸引装置的电磁吸引力和钢制海船的导磁性，将船舶吸引靠近码头，从而完成船舶系泊作业。在具体实际操作过程中，港口码头可以设置多套电磁吸引装置，进而对船帕的不同部位，例如：船首、船中、船尾，进行吸引，通过对吸引力的大小和方向的合理控制，即可校正船舶自的靠泊姿态。电磁吸引装置布置框图如图1所示。

船舶自海上驶向港口，当船舶距码头尚有一定距离时，即需进行通讯联系工作。船舶在VTS、AIS等的配合支持下，向岸上码头发出靠泊码头的请求。岸上码头接到船舶靠泊码头请求后，按照操作要求规范，向船舶予以回复，启动电磁吸引装置，控制船舶运动。船舶在电磁吸引装置的作用下，配合自身的车、舵作用，完成靠泊码头作业。如果船舶与码头泊位之间的相对位置不合适，还可通过电磁吸引装置的操作，做出相应的调整。在整个过程中，船舶与岸上码头始终要保持及时、有效的联系，以便于协调作业。

利用船首电磁吸引装置和船尾电磁吸引装置的不同操作，可以调整船舶与岸上码头的相对位置，以期达到最佳的靠泊状态。由此可见，岸上电磁吸引装置产生的电磁场，包括其大小和方向，应该根据船舶姿态和系泊作业要求进行合理调整。

3、基于电磁吸引装置的无缆系泊与航海自动化

气象和海况因素是基于电磁吸引装置的无缆系泊作业必须予以考虑的重要因素。可以引入计算机技术、船舶航向传感器、航速传感器、风流浪传感器，使之与码头电磁吸引装置共同协调作用，不断修正传播的靠泊姿态，该系统的组成框图如图2所示：

船舶航向传感器向计算机处理中心提供船舶航向信号。计算机处理中心对船舶航向信号进行分析处理，对船舶驶向码头、驶离码头做出准确判断，从而通过计算做出决策。船舶航速传感器向计算机处理中心提供船舶航速信号。计算机处理中心综合船舶航速、电磁吸引装置产生的吸引力和排斥力的大小以及气象和海况因素，经过计算后对电磁吸引装置的工作状态做出相应的指令和调整。在该套系统中，VTS信息传感器和AIS传感器向计算机处理中心提供船舶的船名、呼号、航向、航速和船位等相关信息，对靠泊码头船舶、驶离码头船舶进行自动识别，提高系泊作业的效率。风、浪、流等气象和海况因素传感器将风、浪、流等气象和海况因素输入计算机处理中心，进过计算机处理中心的分析和计算，向值班驾驶员和码头工人等与船舶系泊作业相关的人员提供有力的决策依据。计算机处理中心是基于电磁吸引装置的无缆系泊系统的核心。计算机处理中心接收船舶航向传感器输入的船舶航向信号、船舶航速信号输入的船舶航速信号、VTS和AIS输入的船舶相关识别信息以及风、浪、流等气象和海况因素传感器输入的信息，对这些信息进行分析、处理后，输出对基于电磁吸引装置的无缆系泊作业有利的决策信息，以供船舶值班驾驶员和岸上码头工人在实际决策操作中采用。基于电磁吸引装置的无缆系泊系统显示器将实时显示各种传感器信息以及和船舶系泊有关的各种决策信息；操作面板上的各种控钮将对整套系统设备进行操作。

4、基于电磁吸引装置的无缆系泊系统尚需解决的问题

该套系统仍有一些问题需要解决：

1）电磁吸引装置对航海仪器的影响

电磁吸引装置通电后产生的强大电磁场，可能对航海仪器的正常使用造成影响。例如，船用磁罗经在使用时需原理磁源；当船舶靠离码头时，电磁吸引装置工作中将产生强大的磁场，对船用磁罗经的正常使用造成影响。可行的解决方法是，加快研制电磁屏蔽技术，通过电磁屏蔽设备，将电磁吸引装置产生的电磁场屏蔽，以免对航海仪器的正常使用造成干扰。

2）观念的转变

基于电磁吸引装置的无缆系泊系统是船舶系泊作业领域的全新技术理念，是对传统有缆系泊作业的重大突破。可能因为航海人员长期适应了传统有缆系泊作业方式以及对全新的基于电磁吸引装置的无缆系泊作业方式的暂不了解等因素，航海人员的观念有待转变。不过，综合考虑经济、效率、安全、有效等多方面因素，基于电磁吸引装置的无缆系泊作业方式将成为新的船舶系泊方式。

5、基于电磁吸引装置的无缆系泊作业方式的优点

与传统的有缆系泊作业方式相比，基于电磁吸引装置的无缆系泊作业方式具有一系列的优点，主要体现在以下几个方面：

1）经济可免去缆绳的配备、维护、保养、更换所对应的费用，能节省不少的开支。

2）效率能有效提高船舶靠离码头作业的效率，实现船舶系泊作业的航海自动化。

3）安全由于自动化程度的有效提高，减少了事故的发生。

4）有效计算机技术的充分运用以及各种传感器信号的输入，将通过电磁吸引装置对船舶的靠泊作业做出实时修正，提高船舶系泊作业的有效性、可靠性。