某客滚船（P&O）辅助靠泊系统设计

潘玉祥 盛宇轩 施理军 刘清煜 王怀志

摘    要：针对P&O客滚船靠泊英国DOVER港和法国CALIAS港新旧码头时存在岸桥跳板悬空，以及船体结构与护舷干涉的问题，设计了辅助靠泊系统。客滚船辅助靠泊系统，包含DOVER端辅助靠泊系统以及CALIAS端辅助靠泊系统两套子系统，两套子系统分别采用独立的液压系统驱动；
辅助靠泊系统主要结构件采用流线型设计，不仅与船体结构协调，而且可有效避免靠泊过程中对岸基护舷的破坏。系统中存在相对运动的部位，分别采用不锈钢与工程塑料合金，在减小运动阻力的同时可以延长设备的使用寿命；
辅助靠泊系统的设计，有效的解决了客滚船在不同码头之间靠泊存在的问题，提高了客滚船对码头的适应性。

關键词：客滚船；
辅助靠泊装置

中图分类号：U674.12                            文献标识码：A

Berthing Aid System of Ro-Ro Passenger Ship （P&O）

Pan Yuxiang1，  Sheng Yuxuan2，  Shi Lijun1，  Liu Qingyu1，  Wang Huaizhi1

（ 1 Guangzhou Shipyard International Company Limited， Guangzhou 511464; 2 Nanjing University of Science and Technology ZiJin College， Nanjin 210023 ）

Abstract：
A berthing aid system is designed to solve the problems of gangplank dangling and interference between hull structure and fender when P&O ro-ro passenger ship berths at DOVER port in Britain and CALIAS port in France. The berthing aid system consists of two sets of sub-systems， one is used for berthing at DOVER port and the other is used for berthing at CALIAS port， all of them are driven by independent hydraulic system respectively. The main structure of the berthing aid system adopts streamline design， which is not only coordinated with the hull structure， but also can effectively avoid the damage of the shore-based fender in the process of berthing. Stainless steel and engineering plastic alloy are used for the parts with relative movement in the system， which can reduce the movement resistance， thus prolonging the service life of the system.The design of berthing aid system effectively solves the problems arising during ro-ro passenger ship berthing at different wharves ，thus improving the adaptability of ro-ro passenger ship to wharves.

Key words：
Ro-Ro passenger ship; Berthing aid system

1     前言

客滚船（P&O）是一种人车两用的交通运输船舶，属于船舶中的高端产品[1]。客滚船靠岸时一般通过岸基护舷的缓冲缓慢靠泊，直至与岸桥良好对接。随着码头的扩建，新建码头结构、尺寸以及岸基护舷的布置可能发生变化，导致船舶停靠新旧码头出现与岸桥对接错位的问题或者与码头结构件干涉的问题。以某客滚船为例，该船是一艘往返于英国DOVER港和法国CALIAS港口的双头豪华客滚船，船艏艉三甲板和五甲板位置均可进出车辆，如图1所示。由于DOVER港新旧码头结构尺寸以及岸基护舷布置上的差异，在停靠DOVER港时，船舶靠泊新建码头后船体中线与码头岸桥中线偏差1 578 mm，导致船舶靠岸时岸桥跳板一部分悬空（如图1 a）和b）所示），影响车辆通行；
停靠CALIAS港时，如果船体线型按照新码头设计，则船舶在停靠旧码头时会与护舷干涉（如图1 c）所示）。因此，有必要开展辅助靠泊系统的研究，以解决客滚船靠泊时存在的上述问题，提高客滚船靠泊码头的适应性。

2     辅助靠泊系统设计

为解决该船靠泊DOVER港以及CALIAS港存在岸桥跳板悬空以及船体结构与护舷干涉的问题，针对该型船舶结构特点设计了辅助靠泊系统。该系统包含DOVER端辅助靠泊系统以及CALIAS端辅助靠泊系统两套子系统，前者用于辅助船舶靠泊DOVER港码头，后者用于辅助船舶靠泊CALIAS码头。

2.1   总体方案设计

（1）DOVER端辅助靠泊系统总体方案

DOVER端辅助靠泊系统方案，如图2所示。在船体DOVER端三甲板和五甲板，将一部分船体结构做成滑动式的结构（图中灰色区域），当船舶停靠DOVER港新旧码头时，通过油缸驱动滑动梁运动到相应位置使船体与岸桥良好对接，以避免跳板悬空，保障车辆安全通行。DOVER端辅助靠泊系统主要由三甲板辅助靠泊装置、五甲板辅助靠泊装置以及液压控制系统等组成。

（2）CALIAS端辅助靠泊系统总体方案

CALIAS端辅助靠泊系统方案，如图3所示：为避免船舶靠泊时能够与新旧码头护舷以及岸跳板良好对接，将船体端部与护舷干涉的部分做成可翻转结构（简称翻转梁）。当船舶靠泊旧码头时，翻转梁从与甲板平齐状态通过油缸驱动旋转至与甲板垂直状态，避免船体结构与护舷干涉；
当船舶靠泊新码头时，再将翻转梁通过油缸驱动旋转至与甲板平齐状态，以保障与新码头护舷良好对接。

CALIAS端辅助靠泊系统，同样由三甲板辅助靠泊装置、五甲板辅助靠泊装置以及液压控制系统等组成，只不过在装置结构以及液压控制系统上与DOVER端存在区别。

2.2   结构设计

（1）DOVER端辅助靠泊系统结构设计

DOVER端辅助靠泊系统，包含三甲板辅助靠泊装置和五甲板辅助靠泊装置两部分，两者结构相似，只存在尺寸上差别，如图4所示。三甲板辅助靠泊装置，主要由船体分段、滑动梁、防脱键、防脱键盖板、驱动组件、锁止机构以及滑块等组成。船体分段与船体焊接在一起，其上设计有两条滑槽及一根导轨，滑动梁上对应设计有一根导轨及一条滑槽，滑动梁可沿船体分段中的滑槽和导轨横向移动；
滑动梁中部则设计有一矩形孔用来安装防脱键，防脱键可沿船体分段底部的滑槽移动；
船体两侧各安装有一套驱动组件和锁止机构，驱动组件主要用来推动滑动梁左右滑动，锁止机构主要用来对滑动梁进行锁止，防止滑动梁到达设计位置（极限工作位）后继续滑动；
船体分段上的两个止位面，在滑动梁运动到极限位置后与滑动梁对应面接触，这样可依靠止位面来平衡滑动梁靠泊时承载的横向作用力；
此外，辅助靠泊装置上还布置有各项传感器，用来检测各运动部件的运动位置。

（2）CALIAS端辅助靠泊系统结构设计

CALIAS端辅助靠泊装置的设计需要考虑如何平衡船舶靠泊、车辆通行以及海浪冲击三种工况下产生的作用力。

CALIAS端辅助靠泊系统，同样包含三甲板辅助靠泊装置和五甲板辅助靠泊装置两部分，两者结构相似，只存在尺寸上差别。如图5所示。三甲板辅助靠泊装置，主要由翻转梁、铰链座、铰链轴、驱动油缸、立柱、锁止油缸、插销、插销油缸等组成。铰链座焊接在船体结构上，其两侧面为锲形面，翻转梁上对应安装锲形滑块。当翻转梁从垂直于甲板状态向平齐于甲板状态旋转运动过程中，在上述锲形接触副的定心作用下不仅可以保障翻转梁的横向位置，还可依靠铰链座来平衡船舶靠泊过程中加载到翻转梁上的横向载荷；
在平衡车辆载荷方面，滑动梁上设计有插销孔，在船体上安装有插销和插销油缸（驱动插销运动），插销孔和插销上下两面均为锥形，可以实现垂直方向上的定心作用，两者接触之后由插销来承载滑动梁受到的垂直方向力；
在平衡正向撞击载荷方面，则由与翻转梁相接处的船体结构面来承载；
此外，辅助靠泊装置立柱上设计有锁止油缸，当翻转梁翻转到与甲板垂直状态时，翻转梁会顶住立柱上的止位面，锁止油缸驱动插销对翻转梁进行锁止，防止油缸故障导致翻转梁自行旋转；
CALIAS端辅助靠泊装置上，同样布置各型传感器用来检测运动部件的位置。

2.3   液压系统设计

船舶辅助靠泊系统采用液压驱动，且DOVER端辅助靠泊系统和CALIAS端辅助靠泊系统各采用独立的液压控制系统，两套液压控制系统均接入船舶驾驶室，可通过驾驶室操控按钮对整个系统进行控制。

DOVER端辅助靠泊系统和CALIAS端辅助靠泊系统液压原理图相似。以DOVER端的液压控制系统为例：DOVER端三甲板和五甲板辅助靠泊装置共用一套液压站，液压站布置在四甲板液压间，起动器安装在液压站上或者附近，对液压站的油泵电机、电磁阀等执行器件进行控制，同时接收各油缸的限位信号等用以判断系统是否正常工作；
在三甲板和五甲板辅助靠泊装置附近设置本地按钮盒用于就地操作，在船舶驾驶室设置对应遥控按钮板。本地按钮盒通过硬线与起动器连接，遥控按钮盒通过RS485总线与起动器连接；
起动器设本地/遥控两种模式。当使用本地模式时，装置的各机构运行通过本地按钮盒上的按钮操作，此模式主要用于装置的安装调试和维护；
装置的正常操作模式为遥控模式，该模式下装置的运行由设置在驾驶室的遥控按钮板操作。按钮板上有指示灯显示装置当前的位置状态，按钮板上设有蜂鸣器，当故障发生时可发出报警声；
各起动器运行及发生故障时，可发送运行信号及故障信号至船上综合报警监测系统，信号形式为无源开关量信号。

2.4  材料选用

辅助靠泊系统使用环境为海洋大气环境，因此对材料防腐提出了苛刻的要求。在系统设计上，对于不存在相对运动的部位采用船舶涂装工艺喷涂防护油漆；
对于存在相对运动的部位（如滑动梁和船体分段上的导轨和滑槽）分则采用2205双相不锈钢和MGA工程塑料合金，或者2205双相不锈钢和2205双相不锈钢组成摩擦副。上述设计不仅有利于降低整个系统的成本，而且可极大的增强系统的防腐蚀能力，延长使用寿命。

2.5   工作原理

（1）DOVER端辅助靠泊系统

DOVER端辅助靠泊系统功能，主要依靠液压缸驱动三甲板和五甲板辅助靠泊装置中的滑动梁横向运动实现。如图6所示。三甲板和五甲板辅助靠泊装置各有两个锁止油缸和两个驱动油缸。当系统需要将滑动梁往左侧移动与岸桥对接时，右锁止油缸解除对滑动梁的鎖止后右驱动油缸伸展将滑动梁往左侧推动到左极限位置，然后左锁止油缸动作将滑动梁位置锁紧防止其左右滑动；
当系统需要将滑动梁往右侧移动与岸桥对接时，左锁止油缸解除对滑动梁的锁止后左驱动油缸伸展将滑动梁往右侧推动到右极限位置，然后右锁止油缸动作将滑动梁位置锁紧防止其左右滑动。

（2）CALIAS端辅助靠泊系统

CALIAS端辅助靠泊系统功能，主要依靠液压缸驱动三甲板和五甲板辅助靠泊装置中的翻转梁翻转实现。如图5所示。翻转梁通过铰链安装在船体上并可绕铰链轴旋转，当船舶靠泊CALIAS港旧码头时，插销油缸收缩将插销从翻转梁插销孔中拔出，然后驱动油缸动作将翻转梁旋转直至翻转梁顶住立柱，最后锁止油缸动作驱动锁止插销对翻转梁进行锁止；
当船舶靠泊CALIAS港新码头时，锁止油缸动作将锁止插销拔出，然后驱动油缸动作将翻转梁放至与甲板平齐，最后插销油缸动作将插销插入翻转梁插销孔中；
驱动油缸、插销油缸以及锁止油缸，均有相应传感器间接检测其运动位置，保障各被驱动机构的驱动位置。

3    辅助靠泊系统测试

辅助靠泊系统测试，分为车间测试及实船测试。目前已完成车间控制程序脱机调试以及DOVER端辅助靠泊系统滑动梁滑动测试，并取得圆满成功。程序脱机调试，主要利用模拟系统传感器信号输入来测试输出信号（执行信号）是否符合要求；
DOVER滑动梁滑动梁测试，则是在车间中通过外力模拟油缸驱动滑动梁滑动，并观察滑动梁是否滑动顺利；
在实船应用方面，目前DOVER端辅助靠泊装置主体部分（滑动梁和船体分段）已经安装到船上，待驱动组件、锁止机构等安装就位即可进行下一步实船运行测试。

参考文献

[1]张文斌，陈彦希.欧洲客滚船发展现状[J].船舶设计通讯，2021，162

（1）：7-13.

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