论文部分内容阅读
摘 要：随着社会的发展，船舶运输是当今世界主要运输方式之一。船舶拖带是常见的难船救助形式，保障拖带缆绳安全是成功的关键因素之一。因此，探讨缆绳张力测试方法在船舶拖带中的应用具有重要的作用。本文首先对缆绳张力测试的原理进行了概述，详细探讨了缆绳张力测试方法在船舶拖带中的应用，旨在促进船舶的发展。
关键词：缆绳张力测试方法；船舶拖带；应用
随着技术的发展和工业的进步，单位运力增大，船舶数量有所增加，海上运输的规模也有了空前的提高。与之同时，由于海上环境复杂多变，难以预测，亦或是由于船舶在运营过程中保养、操作不当，船舶事故也不可避免的发生着。海上拖带作业，是在海难救助中经常对遇险船舶使用的救助方式，多发生在较为恶劣的气象海况下，并受被救助船舶状态，拖带方式等影响，常常会遇到很多不利于拖带的情况。对满载大型船舶和超大型船舶拖带时，偏荡现象时有出现，特别是在被救助船舶化机失效，没有调整压载水到最佳拖带状态时尤其容易发生。
偏荡现象的产生会造成拖带困难，严重时会进一步造成拖带失控、断缆等事故。
如果对被拖船产生的力矩过大，甚至有可能造成被拖船的倾覆。能见度不良时，被拖船异常动态难察觉，若没有及时发现并采取正确的应对措施，很容易形成紧迫局面，影响到拖带双方及其船员的安全。在船舶的拖航救助过程中一旦发生断缆事故，会使被救助船舶再次失控，可能导致船舶碰撞、人员伤亡及污染海洋环境等二次事故。恶劣天气下发生断缆事故，想重新对遇难船舶进行带缆往往十分困难，因此需要采取措施积极的预防这些事故的发生，从而保障拖救工作的顺利进行。
1 缆绳张力测试方法在船舶拖带中应用的选题背景
拖带救助是利用救助船拖带遇险船脱离危险，通过保全遇险船舶来挽救船上人的生命，保证船舶安全的常见救助方式，它在整个海上救助过程中占有相当大的比例。快速有效地拖带救助是提高救助效益，减少人员和财产损失，避免危险恶化的重要手段。而拖航断缆是拖救过程中的常见事故之一，在近年来的救助过程中，主拖缆断缆时有发生，不仅直接影响救助效果，而且危及遇险船及人员安全。此外，在大风浪中重新接拖非常困难，也很危险。为防止拖救过程中主拖缆的断缆，必须采取一些预防措施以控制拖缆张力的持续增长和突变。現有的拖带案例中，缆绳张力一般经估算相应海况条件下的拖带阻力确定。航行过程中估算缆绳张力大小的方法包括观察船舶拖带速度、拖带角度、缆绳张紧程度等。
调整这些参数是预防缆绳张力过大的主要措施，但并不能准确得知缆绳张力的大小。目前，针对缆绳在实际拖带过程中受到的张力和冲击荷载大小实时测定的案例和研究甚少。
2 缆绳张力测试的原理
目前，普遍采用的测试缆索张力方法有压力表测定千斤顶液压法、压力传感器直接测定法、拉索频率测定法等方法。近年来又发展了诸如振动法、三点弯曲法等方法。对全柔性缆索张力的测量，比较合适的有三点弯曲式测定法和拉索频率测定法（振弦式）。三点弯曲法测试缆绳张力的方法性能稳定，数据可信，可以用来对拖带缆绳的张力进行测量和监测，而且测试时不需解缆，方便操作。由于绷紧的缆绳频率对受力变化较为敏感，采用振弦法测试缆绳张力时，要严格限定缆绳测试范围两端边界，且要尽量减小传感器重量对缆绳频率造成影响。测试过程中，对缆绳进行敲击，采集其振动频率信号并分析，可发现，完全柔性绳的横向振动频率和张力的对应变化关系比较明显，因此，可以考虑利用振弦法对缆绳张力进行测量。但由于振弦法对边界条件要求较严格，在实际拖带应用中，需对缆绳测试范围的支撑点进行限位，比如在两系柱之间进行测量。另外，由于传感器的本身重量影响，缆绳张紧状态下测试的频率误差较大，必须选取相对质量对缆绳频率影响可忽略的传感器进行测量。
3 缆绳张力测试方法在船舶拖带中的应用措施
3.1在拖航救助中，保证拖带速度、保证悬垂高度及控制拖带长度之间存在一定矛盾。因此驾驶员在通过观察应力监测值判断悬垂高度不足或者缆绳张力过大时，应当及时采取降速措施，再对出缆长度和悬垂量进行调整，从而防止发生断缆及被拖船舶失控等危险。
3.2自动拖缆装置是最新的拖带设备，可很好的缓解缆绳因风浪等作用产生的冲击张力，从而保护缆绳，避免缆绳崩断。但在使用时需要注意该装置只根据雞绳的张力大小进行调节，并不会对出缆长度和悬垂量进行评价，特别是水深受限时若放出过多的缆绳会造成拖底发生危险，航速过快时缆绳的稳态阻力増大一直松缆，航行水域宽度受限发生偏荡时缆绳张力较大，自动松缆增加被拖船偏荡的最大横距，这些都是应用中应当避免出现的情况。
3.3建立了拖航智能辅助决策系统，构建系统的架构并设计系统的工作流程。本系统基于缆绳张力和转速传感器输入的数据，解决了拖航作业中缆绳易发生的危险，包括受冲击力断缆、拖带阻为过大产生断缆、出缆长度过长及悬垂高度合适，可以极大的提高拖航的安全，并减小人员的劳动强度，保障救助人员的安全，提高拖带的自动化程度。
4 结束语
综上所述，探讨缆绳张力测试方法在船舶拖带中的应用对船舶性能具有重要的作用。因此要进一步提高和完善缆绳张力测试方法在船舶拖带中的应用措施，这样才能促进我国船舶的发展。
参考文献：
[1]王斌. 缆绳张力监测在保障海上拖救安全中的应用[D].大连海事大学，2016.
[2]张福友，杨永春，贾公民，孙磊.缆绳张力测试方法在船舶拖带中的应用[J].中国水运（下半月），2015，15（01）：1-2+4.
关键词：缆绳张力测试方法；船舶拖带；应用
随着技术的发展和工业的进步，单位运力增大，船舶数量有所增加，海上运输的规模也有了空前的提高。与之同时，由于海上环境复杂多变，难以预测，亦或是由于船舶在运营过程中保养、操作不当，船舶事故也不可避免的发生着。海上拖带作业，是在海难救助中经常对遇险船舶使用的救助方式，多发生在较为恶劣的气象海况下，并受被救助船舶状态，拖带方式等影响，常常会遇到很多不利于拖带的情况。对满载大型船舶和超大型船舶拖带时，偏荡现象时有出现，特别是在被救助船舶化机失效，没有调整压载水到最佳拖带状态时尤其容易发生。
偏荡现象的产生会造成拖带困难，严重时会进一步造成拖带失控、断缆等事故。
如果对被拖船产生的力矩过大，甚至有可能造成被拖船的倾覆。能见度不良时，被拖船异常动态难察觉，若没有及时发现并采取正确的应对措施，很容易形成紧迫局面，影响到拖带双方及其船员的安全。在船舶的拖航救助过程中一旦发生断缆事故，会使被救助船舶再次失控，可能导致船舶碰撞、人员伤亡及污染海洋环境等二次事故。恶劣天气下发生断缆事故，想重新对遇难船舶进行带缆往往十分困难，因此需要采取措施积极的预防这些事故的发生，从而保障拖救工作的顺利进行。
1 缆绳张力测试方法在船舶拖带中应用的选题背景
拖带救助是利用救助船拖带遇险船脱离危险，通过保全遇险船舶来挽救船上人的生命，保证船舶安全的常见救助方式，它在整个海上救助过程中占有相当大的比例。快速有效地拖带救助是提高救助效益，减少人员和财产损失，避免危险恶化的重要手段。而拖航断缆是拖救过程中的常见事故之一，在近年来的救助过程中，主拖缆断缆时有发生，不仅直接影响救助效果，而且危及遇险船及人员安全。此外，在大风浪中重新接拖非常困难，也很危险。为防止拖救过程中主拖缆的断缆，必须采取一些预防措施以控制拖缆张力的持续增长和突变。現有的拖带案例中，缆绳张力一般经估算相应海况条件下的拖带阻力确定。航行过程中估算缆绳张力大小的方法包括观察船舶拖带速度、拖带角度、缆绳张紧程度等。
调整这些参数是预防缆绳张力过大的主要措施，但并不能准确得知缆绳张力的大小。目前，针对缆绳在实际拖带过程中受到的张力和冲击荷载大小实时测定的案例和研究甚少。
2 缆绳张力测试的原理
目前，普遍采用的测试缆索张力方法有压力表测定千斤顶液压法、压力传感器直接测定法、拉索频率测定法等方法。近年来又发展了诸如振动法、三点弯曲法等方法。对全柔性缆索张力的测量，比较合适的有三点弯曲式测定法和拉索频率测定法（振弦式）。三点弯曲法测试缆绳张力的方法性能稳定，数据可信，可以用来对拖带缆绳的张力进行测量和监测，而且测试时不需解缆，方便操作。由于绷紧的缆绳频率对受力变化较为敏感，采用振弦法测试缆绳张力时，要严格限定缆绳测试范围两端边界，且要尽量减小传感器重量对缆绳频率造成影响。测试过程中，对缆绳进行敲击，采集其振动频率信号并分析，可发现，完全柔性绳的横向振动频率和张力的对应变化关系比较明显，因此，可以考虑利用振弦法对缆绳张力进行测量。但由于振弦法对边界条件要求较严格，在实际拖带应用中，需对缆绳测试范围的支撑点进行限位，比如在两系柱之间进行测量。另外，由于传感器的本身重量影响，缆绳张紧状态下测试的频率误差较大，必须选取相对质量对缆绳频率影响可忽略的传感器进行测量。
3 缆绳张力测试方法在船舶拖带中的应用措施
3.1在拖航救助中，保证拖带速度、保证悬垂高度及控制拖带长度之间存在一定矛盾。因此驾驶员在通过观察应力监测值判断悬垂高度不足或者缆绳张力过大时，应当及时采取降速措施，再对出缆长度和悬垂量进行调整，从而防止发生断缆及被拖船舶失控等危险。
3.2自动拖缆装置是最新的拖带设备，可很好的缓解缆绳因风浪等作用产生的冲击张力，从而保护缆绳，避免缆绳崩断。但在使用时需要注意该装置只根据雞绳的张力大小进行调节，并不会对出缆长度和悬垂量进行评价，特别是水深受限时若放出过多的缆绳会造成拖底发生危险，航速过快时缆绳的稳态阻力増大一直松缆，航行水域宽度受限发生偏荡时缆绳张力较大，自动松缆增加被拖船偏荡的最大横距，这些都是应用中应当避免出现的情况。
3.3建立了拖航智能辅助决策系统，构建系统的架构并设计系统的工作流程。本系统基于缆绳张力和转速传感器输入的数据，解决了拖航作业中缆绳易发生的危险，包括受冲击力断缆、拖带阻为过大产生断缆、出缆长度过长及悬垂高度合适，可以极大的提高拖航的安全，并减小人员的劳动强度，保障救助人员的安全，提高拖带的自动化程度。
4 结束语
综上所述，探讨缆绳张力测试方法在船舶拖带中的应用对船舶性能具有重要的作用。因此要进一步提高和完善缆绳张力测试方法在船舶拖带中的应用措施，这样才能促进我国船舶的发展。
参考文献：
[1]王斌. 缆绳张力监测在保障海上拖救安全中的应用[D].大连海事大学，2016.
[2]张福友，杨永春，贾公民，孙磊.缆绳张力测试方法在船舶拖带中的应用[J].中国水运（下半月），2015，15（01）：1-2+4.