自动系泊是船舶完成自动靠泊控制后的重要步骤。传统的船舶系泊方式是用钢丝或尼龙缆绳将船舶固定在码头上，系泊作业时需要一定数量的带缆工人或带缆艇。这种依靠系缆工人的传统系泊方式下，工作效率低、工作环境差，作业困难，存在脱缆、断缆等安全隐患。
自动系泊技术的应用将极大地改善码头工人带缆、系缆的工作强度，解放生产力，让航运全程无人化的步伐再次向前迈进一步。在目前的科技水平下，磁力自动系泊技术与真空自动系泊技术被认为是构建自动系泊系统的两种主要技术手段。本期就磁力自动系泊的相关技术及装置进行介绍。
图1 传统系泊与磁力系泊对比
荷兰Mampaey公司磁力式自动系泊系统简介
内容整理：沈文何、段雨萱
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磁力自动系泊原理
磁力自动系泊系统由基座、控制箱、机械臂、液压缸、磁力吸盘、位移传感器与三向力传感器组成。船舶靠泊过程中，位移传感器测得其位置，经控制箱计算后，自动控制各液压缸，从而控制机械臂和磁力吸盘对船舶进行减震和系泊。系泊过程中，由三向力传感器测量船舶所受横、纵、垂向力的大小，经控制箱控制液压缸调整机械臂的位置，从而抑制船舶运动幅度和速度。两个系泊装置为一组，在船舶首尾各设一组，排水量大的船舶可增加组数，实现自动系泊。该装置结构简单，节省空间，系泊速度快，效率高，有效抑制船舶运动并避免船舶和码头的碰撞，提高安全性。
磁力自动系泊主要原理在于其对磁力吸盘的使用。磁力吸盘有电磁式和永磁式等多种型式，而永磁式磁力吸盘按照退磁方式，又可以分为机械退磁、电力退磁和机械电力复合退磁的永磁式磁力吸盘。磁力吸盘是系泊装置的关键部件，正确选用合理型式，直接关系到船舶的安全。电磁式磁力吸盘在被系物(码头、船舶等)上使用时，需要电力才能产生磁力，在船舶停泊时，需要长期通电才能保持磁力达到系泊要求，因此，这种形式的磁力吸盘经济型与可靠性较差，在出现电力故障时会失去系泊作用，所以不能在被系物上使用。
从考虑船舶安全的角度出发，应当采用机械电力复合退磁的永磁式磁力吸盘。这类磁力吸盘在不通电时具有额定的吸力，保证船舶的正常系泊。因此船舶在靠泊时，如遇特殊情况，吸盘的额定吸力不足以固定船舶时，可以通过控制设备反向通电，增加吸力，从而确保安全。正向通电时，吸力消失，使船舶离泊。在某些危急情况下，船舶必须和被系物及时分离，而被系物又不能提供退磁电力时，能够通过机械(即人工)方式迅速退磁[1]。磁力吸盘产生电磁场将用于船舶系泊，当船舶停靠在码头上时，船首被引导至两个凹陷松弛结构之间的码头登陆桥。
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磁力自动系泊的优缺点
相对于传统的缆绳系泊而言，磁力自动系泊具有显著的优点。
（1）磁力自动系泊的主要优势：
节省时间：系泊过程耗时减少，提高操作效率；
降低成本：无需配备系泊缆绳；
安全性高：使用磁力系泊，员工将在更安全、更高效的环境中工作；
减少人力：在船舶系泊期间，只需少量监控室人员协助。
（2）磁力自动系泊的缺点：
磁力吸盘会产生强大的磁场，对船上的导航仪器等磁力设备产生巨大影响甚至造成损坏；在磁场作用下，作为大型钢结构的船舶也将成为感应磁铁，并对含有铁、镍等物质的货物产生吸引，甚至会导致货物位移以及货物与船壳的碰撞。
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磁力自动系泊过程中的磁场防护
对于磁性系泊可能产生的有害性磁场，可使用磁性挡板等防止磁场损坏船上设备或系统。磁性挡板是一种有助于降低电磁铁磁场的超厚高效磁性合金板，特别为电路产品、并行计算机用户以及任何需要在墙上使用平面屏蔽材料的情况而设计，能提供卓越的屏蔽效果。然而在每艘钢制船舶的每个部分安装磁性挡板是难以实现的，尽管使用磁性挡板被认为是有潜力的磁场保护措施，但如何合理的布置仍需进一步优化。
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典型磁力自动系泊产品介绍
荷兰的Mampaey海洋工业公司致力于提供先进的集成牵引、系泊和靠泊系统，能为任何特定的综合停泊（停靠）和停泊要求提供最完整的产品和服务套件imoor系统，并在渡船、油轮等场景开展应用，如图2所示。Mampaey公司推出了自动磁力系泊系统，如图3所示。该公司自动磁力系泊系统将能够在船对船或船对岸的情况下提供一个完全自动化的系泊过程，如图4所示。
图2 荷兰Mampaey公司imoor系统
图3 荷兰Mampaey磁力式自动系泊装置系统
图4 荷兰Mampaey船对船或船对岸系泊应用
Mampaey公司的磁力式自动系泊品已经在油轮、渡船上安装并进行了广泛的测试和应用，如图5-6所示。Mampaey公司开发的智能系泊系统iDL是世界上第一个磁性停泊系统，它的成功应用使得伦敦渡轮停靠所需时间减少至10s，该系统由两个液压控制的手臂组成，每个手臂的末端都有一个磁板，尺寸约为1500×1500毫米，能将渡船固定在码头。这种停靠方式通过降低发动机的使用频率，减少了碳排放，节省了燃料，有助于环境保护，磁板由荷兰的Goudsmit Magnetics公司开发，每块磁板具有8000公斤的吸引力，在液压机械的控制下，磁板能够抑制船舶运动，并将其牢牢固定。
图5 荷兰Mampaey电磁式自动系泊装置在渡船上的应用
图6 荷兰Mampaey电磁式自动系泊装置在油轮上的应用
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结论
磁力系泊提高了工作环境的安全性，并使工人在系泊过程花费的时间更少，减少了船上缆绳的配备。然而，磁力吸盘产生的磁场会对船上的磁力设备产生一定的影响，在系泊时增大了舷侧的局部载荷，对液压缸和磁力吸盘的控制难度大，增加了港口建设成本等因素制约着磁力自动系泊的应用。
参考文献
[1] 郭伟明,郭晓晓,丁驿帆. 实现船舶自动靠离码头的磁力系泊装置[J]. 中国舰船研究,2006(2). DOI:10.3969/j.issn.1673-3185.2006.02.010.
[2] https://mampaey.com/#
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