船舶自力操纵发生困难时，便需要拖船协助，尤其是大型船舶和超大型船舶在港内低速行驶时，其自力操纵能力严重受限，不论是进出口的保向、改向和制动操纵，还是靠离泊位中的横移、就地掉头等均需拖船协助其操纵。使用拖船协助操纵时，一般应提前预约。操纵之前，大船应与拖船船长商定操纵方案；在操纵中，充分注意拖船的安全，并体谅其操纵上的困难。总之，大船和拖船双方必须密切配合，协调动作，才能做到安全有效。

一、拖船的种类及其特性

1.港作拖船的种类

港作拖船因其推进装置的不同，大致可以分为ZP传动推进器拖船(ZP拖船)、平旋推进器拖船(VSP拖船)以及可变螺距推进器拖船(CPP拖船)三种。老式的带普通舵的固定螺距螺旋桨拖船(FPP拖船)虽然越来越少，但在国内的一些港口仍有使用。目前，国内普遍使用的是ZP拖船和VSP拖船，ZP拖船已成为港作拖船的主流。

2.港作拖船的特性

各种港作拖船的主要特性如拖船的主机操作、启动停止性能、旋回性能、横移性能、耐波性能、标准拖力等比较如表2-9所示。

从上表可以看出，ZP拖船和VSP拖船的操纵性能比较好，ZP拖船每100马力所能给出的拖力为最大，CPP拖船的耐波性能最差，有时拖力可下降一半，FPP拖船的性能最差。

二、几种常见的使用拖船情况

1.协助大船掉头

大船顺流进港，一般万吨级船舶可采取抛锚掉头后顶流靠泊，但如果是大型船舶或水流比较急时，则为安全起见，应请拖船协助掉头，如使用一艘拖船，一般采取顶首协助掉头，如使用两艘拖船，则一艘顶首，而另一艘顶尾。大船在码头边顺流掉头开航，也可用先摆尾然后拖船顶大船外舷首部协助掉头；大船顶流掉头开航，则可用拖船拖首协助掉头出航。

2.吹开风较大时协助大船靠拢码头

空船靠泊，如吹开风较大，一般船首接近码头带缆尚较容易，而船尾则往往不容易靠拢，特别是在静水港或顶流较弱时，需要拖船顶尾协助大船尾部向码头靠拢。

3.吹拢风时协助大船离泊

吹拢风较大时，特别是空船离泊，如果顶流，中小型船舶需要用一艘拖船拖船首或拖腰离泊；大型船舶常需要一艘拖船拖首而另一艘拖船拖尾，使其基本接近平行地离泊。

4.吹拢风靠泊时用拖船提尾以阻滞过快地向码头轧拢

空船靠泊，吹拢风较大时，为防止船尾过快地向码头轧拢，可使用拖船协助提尾，而大船首则可用外档锚加以控制。

5.拖无动力船

无动力船顾名思义不能动车，有时甚至舵、锚、绞缆机均不能使用。此时至少需要两艘拖船一艘拖首，另一艘旁拖，以代替大船的车舵。如无动力船为大型船舶，则所需的拖船更多。

三、拖船的使用方式及带缆

按照不同的操纵环境与要求，根据拖船的性能和特点，使用拖船的方式大致可以分为五种。

1.吊拖

吊拖(leading ahead)又称直拖或拎拖。由本船出缆系于拖船拖钩上，也可由拖船出缆系于本船上。拖缆的长度视港内水域确定。为了充分发挥拖船的有效拖力，保证操纵的灵活性以及免使拖缆承受更大的张力，应使拖缆有最小的俯角，一般情况下应小于15°,即拖缆长度应大于被拖船拖缆出口至水面高度的4倍，即使被拖船拖缆出口至水面的高度很低，拖缆也不应少于45m。实用上一般为拖船长度的2倍左右。

单拖船吊拖是一种只可进不能退的牵引方式；被拖船的吨位很大，在极狭小深水域内操纵时，可布置成可进可退，也可原地掉转的四角牵引的吊拖方式，操纵性能将会大大改善，如图2-25所示。

2.顶推

拖带中，如拖力的作用点位置及方向处于经常变换的情况下宜采用顶推(pushing)方式。图2-26列出了单拖船顶推本船一端、双拖船分别各顶推一端的情况，它们均为协助大船转向的实例；使用顶推方式将拖船用于本船一舷，如单拖船顶推船中、双拖船分别顶推同舷的首尾，也可使船舶横移。内河或湖泊中由一艘拖船顶推一列驳船的顶推方式，则是一种特殊的顶尾方式。顶推的带缆方式有单首缆、双首缆和紧绑(除双首缆以外，另加一根由拖船船尾系上大船的稳定缆)三种。后一种可较好地保持拖船顶推的方向。

3.傍拖

傍拖(towing alongside)是拖船船首向偏于内侧傍靠在本船舷边的拖带方式。拖船常作为动力船使用，如图2-27所示。傍拖时，拖船船首除了图2—27  傍拖方式像船舶靠码头一样需从船首两舷带首缆之外，一定要有自拖船船尾外舷带上大船的稳定缆。

4.用作舵船

用作舵船的拖船应采用ZP拖船或VSP拖船，均系于本船船尾，如图2-28所示。根据用作舵船系缆方式之不同，除可以使之起到控制本船航向的作用之外，还可以起到推进或制速的作用。

5.组合拖曳

组合拖线是拖无动力船时，为同时解决推进、制速、保向、变向等问图2—28拖船用作舵船题，将多艘拖船按所需拖带方式予以组合的拖带方式。图2-29所列仅为组合拖曳的两个实例。

在实际操纵中，应根据操纵本船的基本要求和外力对本船的影响，分解出助操拖船应承担的任务，并据此确定所需拖船的种类和可采取的拖带方式。表2-10可供作选择的参考。

四、使用拖船时被拖船的运动规律

1.正横拖带静止中大船一端时大船的运动规律及转心无论是顶推还是吊拖，为使被拖船具有最大的转船力矩，应使拖力的作用点尽可能远离船舶的重心，同时拖力的方向尽可能与被拖船的首尾面垂直。若欲使被拖船平稳横移，则拖力作用点应尽可能在船舶的重心附近。在拖带过程中，拖力的方向越接近正横，大船的横移速度越快，转动也越快，而前冲后缩越小。超大型船舶由于考虑到船体强度问题，在船舷设有专用标记，以指示拖船顶推的部位。

如图2—30所示，设本船静浮于水中，有一艘拖船以垂直于大船的首尾面方向顶推或吊拖，并设拖力为T,如图(a)所示。将拖力向船舶的重心G简化(如图(b)所示),可得出转船力矩N(T)和使船舶横移的力T,如图(c)所示。因此，静止中的船舶在这种单拖船的作用下不可能使大船原地掉转，而是一边漂移一边转头。

在本船既有横移又有转头的运动中，正如操舵转向的船舶一样，本船也存在一个转心P。根据理论推导，转心距离船舶重心的距离GP与拖力作用点与船舶重心间的距离GC有如下关系：

GP =(0.35L)2/GC =0.123 L2/GC    (2 —41)

从上式可以推论出单拖船拖带静止中船舶时有关转心的三点

结论：(1)转心P的位置与拖船所给出的推力或拖力的大小无关；(2)转心P的位置与拖船横向顶推或吊拖的作用力的位置C有关，P和C点应位于船舶重心G的不同两端，如图2—31所示；

(3)GP与GC成反比，两者之积为0.123L2。

2.单拖船斜拖船舶一端时的本船的斜航运动如图2-32所示，拖船以拖力T吊拖本船于A点，并与本船首尾面的交角为α。拖力T可分解成本船首尾面方向的力a和与本船首尾面垂直的力b。分力a的作用是使本船向前运动，并减小拖船对本船的转头作用；分力b的作用是使本船向拖船所在一侧横移，并使本船向拖船一侧转头。因此，拖力产生的对本船的转船力矩为：

N(T)=b×GM-a× AM =T(GMsinα- AMcosa) (2 — 42)

这一合力矩将使本船向拖船一侧转头。同时，由于横移时的阻力和虚质量要远较首尾方向移动时的阻力和虚质量为大，因此两方向移动速度的合速度方向总比拖力的方向更靠近本船的首尾面。转头和移动的结果，本船最终将保持与拖力方向成某一漂角而斜航，且斜航时的合速度方向要较拖力的方向更靠近本船的首尾面方向。

3.双拖船以相同的拖力和角度同时拖本船首尾时本船的运动

在船首船尾同时同向等力受到拖船的斜拖时，如从实用的角度出发近似地将船体视为前后对称，则在分析单拖船斜拖船舶一端的基础上，可以认为本船所受的合力矩为零。同样，从静止状态起拖时，由于前后运动方向的阻力和虚质量要较正横方向的阻力和虚质量小的多，船舶将沿较拖力方向更靠近本船首尾面的某一方向斜航，如图2—33所示

4.拖船协助前进中的船舶掉转时拖首和顶尾的比较Bt如图2-34(a)所示，当拖船在本船的船尾右舷顶推时，拖力一方面产生使本船船首向右掉转的转船力矩；另一方面将使本船产生向左的横移速度。本船在前进中，本船的合速度方向将为向左前方斜航，相对水流来自左前方，其产生的水动力转船力矩和拖力产生的转船力矩一致，将有利于船舶向右掉转。因此，在这种情况下，拖船协助本船向右掉转的效果较好，转过相同角度的时间较短。但由于船舶的转心在重心之前，本船船尾向左的反移量较大。

如图2-34(b)所示，当拖船在本船的船首右舷拖拉时，拖力使本船产生向右的横移速度，本船的合速度方向将为向右前方斜航，相对水流来自右前方，其产生的水动力转船力矩和拖力产生的转船力矩相反，不利于船舶向右掉转。因此，在这种情况下，拖船协助本船向右掉转的效果较差。但由于船舶的转心在重心之后，本船船尾向左的反移量较小，适用于本船左舷水域极小的操纵情况。

由此可以推论出，为提高拖船协助船舶掉转的有效性，拖船应就位于船舶运动方向的后端，即当船舶在前进中，拖船应在船尾顶推，当船舶在后退中，拖船应在船首拖拉或顶推，这将会提高船舶的旋回性能。

5.顶流中单拖船推尾与拖首时本船运动的比较

如图2-35(a)所示，若拖船顶尾时，拖船逆流助操，拖船大大地减小了流的漂移作用；如拖船拖首时则相反，拖船加强了流的漂移作用，如图2—35(b)所示。至于拖船的转头效果，如本船对水的速度为零，船舶随流而漂，推尾和拖首时的转船力矩并无不同，则所用的掉头时间相等；如船舶顶流并有进速时，船舶对水的相对运动将相当于船舶在前进中的情况，推尾时的转头效果要比拖首时好得多。

6.本船航行中拖船协助转头的极限航速如前所述，当拖船拖首协助前进中的船舶掉头时，船舶相对来流速度产生的水动力转船力矩与拖船拖力产生的转船力矩相反，随着船速的增加，水动力转船力矩增加。当水动力转船力矩超过拖力转船力矩时，拖船协助转头将毫无效果甚至出现相反的效果。船舶在前进中操舵并有拖船协助转头时，也有类似的情况，如图2-36所示航进中的本船操左舵同时令拖船顶推本船船首右舷，则作用于本船的横向力Y和转船力矩N可以表达为：Y=Y(β)+Y(T)+Y(δ)  (2 — 43) ；N=N(β)+N(T)+N(δ)  (2 — 44)；

式中：Y(β)、N(β)——船舶斜航产生的船体横向力及其转船力矩(横向水动力和力矩);

Y(T)、N(T)——拖船拖力产生的横向力及其转船力矩；

Y(δ)、N(δ)——舵力的横向力及其转船力矩。

当Y=0时，通过式(2—43)可求得β,将β代入式(2-44),最后由力矩N的方向确定本船的转头方向。

不难看出，当N与N(T)同向时，拖船顶首便是有效的；当本船前进的航速达到某值以上、船体斜航的转船力矩超过拖船拖力转船力矩与舵力转船力矩之和时，本船将向拖船顶推的相反方向转向。这一航速称为本船航行中拖船协助转头的极限航速。

经验表明，当本船航速超过5～6 kn时，就可能出现与平常拖带效果相反的结果。后退中顶尾也有类似的情况，且后退时的极限速度更低。在使用侧推器时也有类似的情况，在操纵中应予注意。

五、港内操船中需要拖船的功率和数量

从经济角度考虑，对港内操船中所需拖船的功率和数量作出估算是十分必要的。因此，每一船舶必须根据本船的排水量、水域条件、系泊方法等确定本船所需的拖船功率和数量。考虑到横移阻力为本船各种运动状态中阻力最大者，通常以本船横向入泊或离泊时所需的拖船拖力来估算所需拖船的功率和数量。

按照日本岩井聪提出的所需最大拖船功率的假定条件应包括两项要求：其一是克服推船入泊时的水阻力；其二是克服推船入泊时风力的影响，即拖船应提供的总推力P可用下式估算：

为方便使用，图2-37给出了查取所需推力、各类拖船总功率的曲线图。图中横坐标为船舶的净载重量(万吨),纵坐标为所需拖船的推力和各类拖船的总功率。假设条件为横向开流为0.10m/s,横开风10m/s,船舶横向入泊速度0.15m/s,泊位水深与吃水之比设为1.1,1.2,1.3,1.4四种。

六、使用拖船的注意事项

1.拖缆及其系带

拖缆必须选择质量好、强度大的缆绳，出缆的长度应足够，吊拖时应满足对拖缆长度的要求，传递拖缆中应尽量保持两船相对静止，放松拖缆不要太快，确信与推进器无碍时方可动车。拖缆系于缆桩上，应采用  字形，且道数应足够，防止受力后滑出。一般不宜将琵琶头直接套在缆桩上，以便及时解脱。拖船拖力宜渐次增大，防止在拖缆上出现冲击张力。

2.防止倒拖和横拖

倒拖是在拖船拖带本船时，由于本船动车产生明显的前冲后缩，经由拖缆，反而拖动拖船倒行，因而使拖船在拖缆的拉力和倒行中所受的水动力的合力的作用下，很快接近本船的现象，严重的倒拖可能导致拖船与本船的碰撞。

横拖是在拖船拖带本船时，由于拖缆对拖船的拉力和拖船本身由于使用车、舵产生的力两者的合力，当其方向与拖船的首尾面垂直或接近垂直时，容易导致拖船倾覆的现象。

倒拖和横拖现象中的受力分析如图2—38所示。它们均是运用拖船不当而出现的极有害的现象，应予严格防止。为此应该注意在有拖船协助操纵的情况下，本船的主机和舵是从属的、第二位的，在拖船助操中本船应严格控制用车，充分发挥拖船的作用，减小因本船动车而出现的明显的前冲后缩现象，一旦发生倒拖或横拖现象，若不能立即缓解拖缆受力时，立即解掉拖缆是最有效的应急措施。

3.拖船就位良好

为保证充分发挥拖船的效率，拖船就位必须良好，包括拖力作用点位置的选定、拖力方向的控制和带缆方式的选择等方面。如欲使其有最大的转船力矩，拖力的作用点应远离本船重心，如需平稳横移，则应尽可能在重心附近，拖力的方向越接近正横，横向分力越大，转船力矩和横移速度也越大，前冲后缩就越小。

4.解拖后收绞尾拖缆

静水港常采取拖尾离泊，并常用大船拖缆。解拖前，大船需停车，解拖后应尽快收回尾拖缆，绞入后大船才可动车，以免拖缆被缠入螺旋桨内。