哈嘍,各位圈友們大家好呀,你知道船舶到港之后做的第一件事是什么嗎?相信大部分人都會脫口而出——上纜繩!確實如此,通過纜繩將船“系”在岸邊可以說是港口作業的起點,也是目前主流的靠泊方式,瑞典卡佩爾斯卡爾港(Kapellsk?r)將船舶“吸”在岸邊的操作多少還是給小圈帶來了一些科技上的“震撼”,更有圈友表示:吸住了,就不用系纜了?別急,咱今天就來好好嘮嘮無纜自動系泊那些事兒。
開始之前,我想我們應該先搞清楚什么是系泊。系泊屬于靠離泊操作的一部分,船舶的靠離泊包括系泊和撇纜,簡單來說,一個是熄火拉手剎,一個是點火松手剎。而傳統的船舶系泊方式是用鋼絲或尼龍纜繩將船舶固定在碼頭上,但在這個過程中往往危機四伏,纜繩的斷裂、脫落和回彈等都會威脅到作業人員的生命安全。據歐洲港務委員會(European Harbour Masters’ Committee)的統計數據表明,在作業過程中,95%的人身傷害事件是由繩索和鋼絲引起的,其中60%發生在系泊作業期間,因此,纜繩亦被稱為“死亡之繩”,但無纜自動系泊技術的出現無疑是一把架在“死亡之繩”上的利刃。而在目前的科技水平下,磁力式自動系泊技術與真空式自動系泊技術被認為是實現自動系泊系統的兩種主要技術手段。
磁力式自動系泊系統,顧名思義,就是用“磁鐵”把船“吸”在岸邊,但此“磁鐵”非彼磁鐵,而是由基座、控制箱、機械臂、液壓缸、磁力吸盤、位移傳感器與三向力傳感器組成的一整個系統。根據吸盤種類和退磁方式的不同,又可以細分出很多類別,但從船舶安全和經濟的角度出發,機械電力復合退磁的永磁式自動系泊系統才是首選。
機械電力復合退磁的永磁式磁力吸盤在不通電時具有額定的吸力,當吸力不足時可以通過反向通電增大吸力確保系泊安全,當給設備正向通電時,吸力消失,使船舶離泊,在特殊情況下,還可以通過機械(即人工)方式迅速退磁,與其他磁力式自動系泊系統相比,要更加安全穩定。相較于傳統纜繩系泊,磁力式自動系泊能夠大幅縮短作業時間,進而提高泊位利用率,同時也進一步保障了船員與碼頭帶纜工人的安全。據小圈所知,瑞典哥德堡港于2019年安裝了一套由新西蘭凱伏特集團(Cavotec)開發的磁力式自動系泊系統,是全球首個使用磁力式自動系泊系統的港口,而荷蘭鹿特丹港、德國漢堡港、馬來西亞吉隆坡港、挪威卑爾根港和日本橫濱港也先后開展了磁力式自動系泊系統的試點項目。
但有磁的地方就有磁場,這對船上的導航儀器等磁力設備來說無疑是一顆定時炸彈。而且,在磁場作用下,作為大型鋼結構的船舶也將成為一塊巨型感應磁鐵,對含有鐵、鎳等物質的貨物產生吸引,甚至會導致貨物位移以及貨物與船殼的碰撞。雖然目前已經研發出了有助于降低電磁鐵磁場的磁性擋板,但在每艘鋼制船舶的每個部分安裝磁性擋板顯然是難以實現的,所以,如何更加合理的布局磁性擋板或許是推廣磁力式自動系泊系統需要率先攻克的難題。
與磁力式自動系泊技術相比,真空式自動系泊技術則要成熟得多。小圈了解到,世界首個真空自動化系泊系系統是由Cavotec開發的MoorMaster?創新式真空自動化系泊系統, 第一套已于1999年投入使用,而上周于瑞典卡佩爾斯卡爾港(Kapellsk?r)投入使用的自動系泊系統也是真空式自動系泊系統。
真空式自動系泊系統通常由多個真空墊及輔助系統組成,由真空吸附墊產生的吸附力代替傳統的纜繩拉力。簡單理解,就是通過“吸盤”把船“吸”在岸邊,而每個“吸盤”至少都能提供幾千牛頓的吸力(ps:舉起一個成年男性大概需要700牛頓)。通常情況下,船長將船沿碼頭對齊后,由拖輪將其推到防撞墊上。船舶因防撞墊的作用而反彈,這時自動系泊系統就會啟動。大型真空墊附著在船體上,僅需按下駕駛臺上的按鈕,或通過碼頭上的遙控器就可以令其啟動并接合。連接上真空墊后,在10-20秒后就能實現真空且完成船舶與系統的連接,相反,要釋放真空墊,只需按一下分離按鈕即可。在目前的技術水平下,接合和分離的過程都可以在15s內完成,而通過傳統的纜繩系泊則需要耗時30min至50min。
除此之外,真空墊和液壓系統內設置了不同傳感器,能夠根據船舶停靠在岸邊的運動狀態自動對船體的位置進行調整。傳感器不僅不斷提供著當前的信息,也提醒著用戶不斷變化的條件和潛在的或發展中的問題。
但值得注意的是,真空式系泊系統的運行需要適度且持續的電力供應,因此擁有可靠的電力供應至關重要。而且,由于自動系泊裝置仍屬于新型設備,整個吸附作用力在船殼板上,但船殼板并不是為系固而設,沒有加強結構,船殼能否承受住強大的吸附力以及船體表面的附著物對真空墊吸力的影響都是真空式系泊系統在推廣道路中不可避免的阻礙。除此之外,其昂貴的造價也讓人望而卻步,據了解,2020年,愛沙尼亞塔林港在其5、12和13號碼頭安裝了真空式自動系泊系統,每個碼頭配備了六個真空單元,總造價高達4.6億人民幣,平均每單元均價高達2千萬,還未包括之后的運營維護成本。
但總體來說,就目前系泊情況而言,磁力式自動系泊與真空式自動系泊都是非常好的系泊替代方案。它們打破傳統系泊模式,無需系泊纜繩,都可通過遠程遙控在數秒鐘內完成系泊,船舶迅速靠泊,意味著貨物裝卸可迅速開始,縮短了船舶在碼頭的時間,加快了船舶的周轉,提高了碼頭的利用率。同時,船舶迅速的靠泊也意味著碼頭拖輪的使用時間的縮短,減少了消耗,提高拖輪的利用率。因系統的吸附墊作用單元作用于船殼中間部分,船舶的艏和艉可以伸出碼頭,相當于擴大了碼頭的長度。碼頭不必因船舶艏艉纜繩占用碼頭而增加長度或增加纜樁,實質上是增大了碼頭的使用空間。
港口圈(ID:gangkouquan)認為,從國內外的研究與實際應用來看,把船“吸”在岸邊顯然已經行之有效,但目前階段的應用場景仍十分有限,主要用于滾裝船、郵輪和中小型集裝箱船等,而且,雖然各大廠商都表示能夠滿足在惡劣天氣條件下的作業但實際情況究竟如何仍是未知數。所以,在目前階段是否有必要為之投入高昂的成本仍有待討論,正如日前的自動化碼頭之辯(建個自動化碼頭究竟值不值?),但隨著我國自動化港口建設的推進,或許不久后我們也能在港口親眼目睹大船“吸”上碼頭的神奇一幕。
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