旅客渡船是跨越河流、湖泊和公海的重要交通纽带,连接社区,支持旅游和贸易。 每日载客数百万人,安全是不容商榷的。 传统的设计侧重于船体完整性和救生设备,而现代机动系统,特别是推进器,已成为防止事故和确保平稳安全航行的关键组成部分。 本条探讨了推进器如何加强渡轮安全、使用的各种类型以及它们带来的技术和操作优势。

色雷斯是什么东西?

推力器是安装在舰体上的辅助推进装置,一般位于船头和/或船尾,产生横向(侧向)推力。 与主螺旋桨和舵的组合不同,后者需要前进运动以产生转向力,推进器可以独立于舰只的速度,提供对任意方向的即时控制。 它们由一个安装在隧道(隧道推进器)或可旋转(半推进器)的螺旋桨组成,由电动机或液压发动机驱动。

这一概念可以追溯到20世纪初,但随着港口拥堵和船只增加,旅客渡船的广泛采用在1970年代加速了. 今天,推进器是几乎所有旅客渡船的标准设备,从小型通勤船cataamaran到大型滚装/滚装(Ro-Pax)船.

客运渡轮使用的推力器类型

几种推进器配置是常见的,每种都根据渡轮的大小、路线和操作情况提供独特的优势。

弓箭手

船头推进器安装在舰体前方路段附近的横贯隧道中,它们提供船头的横向力,使舰只绕着重力中心转动。 这大大方便了停靠、停泊和导航紧凑的航道。 船头推进器一般是隧道型,带有可控的坑或固定坑螺旋桨。 它们以低速飞行为高度有效,并经常与主推进系统结合使用。

斯特恩推力器

斯特恩推进器安装在船尾部分,它们有助于在停靠时精确定位,特别是在横风或电流中。它们与船头推进器结合,使渡轮能够移动侧道(抽动)或当场旋转。当船只靠后进入停泊或操纵在封闭的盆地时,斯特恩推进器特别有价值。

半径推力器

推进器,又称推力推进器,可以围绕垂直轴旋转360度。它们将主螺旋桨和舵-通常为推进器-的功能结合到单个单元上。这些单元安装在船体下方,无论是在船尾,还是作为可收回装置向前。推进器具有特殊机动性,可以让渡轮立即改变推力方向。它们常见于现代的DP(动力定位)装备渡轮和高速船。

喷水推力器

一些高速渡轮和水闸采用喷水推进器,通过摄入水,通过可导引的喷嘴以高速推进水,这些喷水系统提供了极佳的高速机动性,较不易受到碎片或浅水的破坏. 喷水系统还减少了水下噪音和振动,改善了乘客的舒适性.

如何提高安全性

推力器以多种方式促进渡轮安全,直接降低碰撞,搁浅,失控的风险.

精确的操作

最直接的安全好处是在拥挤的港口和狭窄的水道上进行精确移动的能力。 没有推进器,渡轮必须依靠前进运动转向,这就使得停靠风险很高的操作——特别是在风或水流中。 船头和船尾推进器可以放在码头的英寸内,从而减少船体压缩或船体接触的可能性。 这对尽量减少停泊时的人为错误至关重要,这是轻微事故的主要原因。

紧急情况

推力器在紧急情况下提供快速反应能力. 如果渡轮突然需要避免障碍,如漂流木,小船,或一个下船的人,推力器可以产生即时的横向力,而无需等待主发动机的响应. 遇主发动机或转向失败,可以使用一些推力器的配置来恢复一定程度的控制,帮助船员引导船只安全.

例如,在2015年波罗的海一艘渡轮事件中,船员们使用弓推力器在失去一台主发动机后反击强力的沟槽并保持位置,使得它们可以不搁浅地到达港口.

加强公海的稳定

推力器也可以提高稳定性。 虽然不是主稳定器,但有些系统可以通过反向力,特别是在低速下,来抑制滚转运动。 这可以降低坠落造成的乘客伤害风险,并有助于在恶劣天气中保持机组人员性能。 此外,方位角推进器可以定向产生垂直升降力,这可以帮助船体在头海中更舒适地行驶。

减少对拖车的依赖

许多配备强大推进器的渡轮可以在没有拖船援助的情况下停靠和卸载。 这消除了拖船和船舶之间通信不畅的风险,减少了在装卸线路时碰撞的可能性。 它还确保渡轮仍然可以操纵,即使拖船有限 — — 这是偏远或拥挤港口中一个关键的安全优势。

推力器和环境安全

除了直接避免碰撞外,推进器还有助于环境安全。 精确的操纵降低了过度螺旋桨洗涤和舵角浪费的能量,降低了燃料消耗和排放。 动力驱动的推进器越来越多地被采用在混合式和全电渡上,在停靠和低速运行时产生零地方排放,改善了港口社区的空气质量。

此外,喷水器和方位角推进器的设计产生的水下辐射噪声比常规螺旋桨和舵架少。 这减少了对海洋生物的干扰,符合更严格的环境条例,如国际海事组织(海事组织)关于水下噪声的准则。 更多地了解海事组织关于水下噪声的工作。

自动化和调压控制系统

现代渡轮将推进器与简化操作的先进控制系统融合在一起。 Joystick控制器允许单个操作员协同指挥弓、船尾和方位角推进器,将舰只朝任何方向移动或当场旋转。动态定位(DP)系统使用推进器来自动维持渡轮的位置和航向,即使在强力的电流和风力下也是如此。 这在紧急停机、船员跳船恢复和等待泊位时特别有价值。

这些系统包括传感器聚变——将全球定位系统、陀螺仪、风传感器和运动参照装置组合在一起,精确到远远超出人的能力的指令推进器上。 培训方案已经演化,以确保船员能够依赖这些系统,同时保持手动超载技能。关于更深入的见解,见DNV客船动态定位准则。

维持和可靠性考虑

推力器很强,但其安全作用需要高度可靠性。 定期维护包括检查螺旋桨叶片、隧道烤架、密封装置和电动机。 大部分渡轮至少安装了两个推进器(一个船头、一个船尾),而且往往有三分之一的备份。 条件监测系统检测振动、温度异常和承载磨损,从而能够进行预测性维护。

推进器在关键操作过程中的故障可能很严重,但适当的设计和冗余确保一个单元的丢失不会使船只失去控制能力. 船员接受紧急推进器程序的培训,必要时可以使用主发动机和舵进行补偿. 诸如Kongsberg Marine等制造商提供了详细的安全和可靠性文件.

未来技术趋势

推进器将继续为渡轮安全带来好处。 电动和混合推进系统正在使更紧凑、高效的推进器能够更快地反应。可折叠的方位角推进器允许渡轮在未使用时收回装置,减少拖曳和燃料消耗。自主推进器控制正在试点项目中测试,其中算法优化了操纵计划,以避免实时碰撞。

另一个趋势是推进器与LiDAR和雷达的避免碰撞系统相结合,使船只能够自动执行避震动作。 随着电池能量密度的提高,多方位角推进器的全电渡船将变得普遍,消除排放并大幅降低噪音。德国的 ELEKTRA渡轮项目 证明了这种系统的潜力。

结论

推力机从便利特性发展成为了客轮上的核心安全系统。 通过在任何方向提供精确、独立的控制,它们都允许船员安全停靠,避免紧急情况,保持稳定性,并减少对外部拖力的依赖。 与自动化和电动驱动相结合,它们正在使渡轮作业更加可靠、环保和弹性。 随着技术的进步,推进器在保护乘客、船员和海洋环境方面的作用只会增加,确保渡轮仍然是海上最安全的运输形式之一。