舵机失控撞码头,这份报告太有价值!-舵机失控原因、引水失误、船长责任很详细!

对于一个事件的本身,我们不仅仅是要当“吃瓜”的群众,看看热闹就完事。更多的是我们要知道事件的真相,从真相中吸取教训,才有所意义!今天要说的这个事件,事故原因分析非常透彻,非常具有参考价值。

一、事故和调查概况

20XX年3月9日1908时,中国香港籍货轮“XX SUN”装载33500吨锰矿进XX港计划停靠G17段泊位,在航行至三突堤泊位东南位置(38。58.299,N/117。46.287,E)时,由于驾驶台舵机控制系统故障,导致舵机失灵,船舶向右快速偏转与天津港三突堤泊位东段发生触碰。事故造成“XX SUN”轮球鼻艏右上方后侧肋位号207-218之间夏季载重线以上2米处船壳撕裂,长度约19米,向内凹陷约1.5米,三突堤泊位东段部分基桩、梁板、附属设施损坏,受损长度约20米,事故未造成人员伤亡和水域污染,直接经济损失262万元,达到一般等级事故。
“XX SUN”轮舵机失灵后的航迹
“XX SUN”轮为BV入级船舶,2013年8月18日下水,2014年1月17日正式投入运营。2014年1月10日,由中国香港政府主管机关授权BV签发了法定检验证书。事发时,该轮入级证书和法定检验证书均在有效期内。
  • 舵机概况

名称:转叶式液压舵机
型号:HD45-3
制造厂:常州市东海船用机械厂
执行标准:BV钢质海船入级规则(2012年1月)
最后检验日期:2012年3月8日
产品证书签发日期:2012年5月19日。
  • 操舵控制系统概况

名称:AUTO-PILOT(Heading control system)
型号:PR-6000(PR-6614A-E3-SS2)
制造厂:TOKYO KEIKI INC
被撞XX港第五港埠有限公司三突堤泊位,位于天津港北疆三、四港池间,泊位走向282度,长度302米。事故发生时,三突堤西侧泊位停泊“TORRENS ”轮(呼号:A3BO3,总吨:8508,总长:140.69米,船宽:18.0米),占用泊位长度205米,三突堤泊位东侧空余长度约97米。
被撞后的三突堤泊位
二、事发位置水域通航环境
“XX SUN”轮舵机失灵位置在天津港闸东航道,北疆四港池南侧,位于航道中心线附近,距离被撞的三突堤泊位东南约567米,南北水域宽约900米。事发时有两条拖轮伴航,“津港轮30”在左舷船首,“津港轮18”在左舷船尾。1905时31秒,“津港轮18”距“XX SUN”轮船尾约60米,事发时航道附近无过往船舶。
事发时雷达截图
三、事故经过还原
经过对“XX SUN”轮VDR数据综合分析并结合该轮船长、引航员和当班船员等相关人员陈述,得出事故经过如下:
2014年2月26日,“XX SUN”轮本航次从马来西亚“KUANTAN”港装载33500吨锰矿到天津港。
3月9日1242时,该轮到达大沽北锚地,备双锚漂航,此时1、2号舵机全部开启,经测试手操舵、应急舵工作正常。船长要求轮机长在船舶进港期间加强值班,保证主、辅机和舵机等机械设备工作正常,随后轮机长安排和大管轮、电机员、当班机工一起共计4人在机舱值班。
1530时,该轮大副和舵工向某上驾驶台接班。
1658时,引航员于15、16号灯浮附近登上该轮。
1700时,该轮开始进港。
1730时,该轮三副上驾驶台接班替换大副。
1744时,该轮进车,向右转向进入主航道,引航员发现转向过程较长,船舶舵效反应慢,船长解释是船舶满载所致。
1750时,该轮大副、木匠、两名水手到船头备缆准备靠泊,二副和水手长等三人到船尾备缆,驾驶台由引航员负责引领船舶,船长配合,三副操车钟,舵工向某操舵。
1755时,该轮(船位:38。56.36,N118。00.82,E)进入主航道,航向270度,航速8.5节。
1835时,该轮航向280度,航速11.4节,车钟降为前进二。
1844时,该轮正横邮轮母港,航向280度,航速9.0节,车钟降为前进一。
1854时,该轮航向278度,航速7.5节,引航员通过高频电话与拖轮确认左舷带拖缆。
1856时,该轮正横东突堤,航向278度,航速7.5节,引航员呼叫拖轮“津港轮30”和“津港轮18”要求就位,在三突堤附近带缆,随后两条拖轮到达该轮左舷前后随船向西航行。
1858时,该轮车钟降为微速进车。
1902时,该轮航向282度,航速6.5节。
1903时,该轮航向282度,航速6.2节。
1904时50秒,该轮航行至三突堤东南,航向282度,航速6.0节,引航员命令转至285度,舵工向某操右舵,舵角指示停在右舵14.2度不动。
1905时10秒,该轮航向285度,航速5.9节,舵机系统报警显示“SYSTEM CONTROL FAILURE”,舵工向某操左舵回舵时,发现舵角无反应,报告船长和三副舵机失灵,同时尝试使用驾驶台应急操舵系统,但没有效果。
1905时31秒,该轮航向288度,航速5.9节,引航员和船长发现船首向右转过快下达左满舵指令,但舵角指示器仍然停在右舵14.2度位置不动,引航员要求拖轮赶快带缆,三副此时已给集控室打电话通知舵机失灵要求舵机间应急操舵,舵工向某先关闭2号舵机。
1905时46秒,该轮航向291度,航速5.9节,船长和引航员下达操左满舵指令。
1906时07秒,该轮航向转至298度,航速5.8节,引航员通知拖轮停止带缆,要求“津港轮18”顶推船尾,“津港轮30”绕过船头到右舷顶推(但由于船舶向右转速过快,“津港轮30”无法绕过船首,继续在左舷跟随,而“津港轮18”距离该轮船尾有60米距离)。
1906时25秒,该轮航向转至303度,航速5.8节,引航员命令后退二,此时大管轮和电机员已到达舵机间,关闭了1号舵机,打开2号舵机,将操舵系统转换为舵机间控制,通过电话与驾驶台建立联系,用2号舵机执行左满舵指令。
1906时35秒,该轮航向转至307度,航速5.7节,舵工向某报告舵角指示开始向左移动。
1906时40秒,该轮航向转至310度,航速5.7节,引航员发现舵角指示有反应,首先下达停车指令,随后发出前进一指令,试图恢复航向。
1906时47秒,该轮航向转至313度,航速5.6节,舵角指示器转至左满舵位置。
1907时00秒,该轮航向转至317度,航速5.4节,引航员发现船首向右偏转速度没有减缓,下达抛左锚指令,大副和木匠随后抛下左锚。
1907时21秒,该轮航向转至323度,航速5.1节,引航员发现船首继续向右偏转驶向三突堤,命令停车、全速倒车,此时“津港轮18”赶到该轮左舷船尾,开始全速顶推。
1907时30秒,该轮航向转至325度,航速5.1节,引航员和船长要求刹住左锚,抛右锚(但此时大副与木匠,包括两名水手全忙于刹左锚锚链,右锚始终未能抛下)。
1907时41秒,该轮引航员报交管中心船舶舵机失灵,已全速倒车,无法控制,即将碰撞三突堤。
1908时13秒, 该轮航向转至329度,航速2.4节,引航员报天津港引航站船舶即将碰撞三突堤(实际此时该轮已触碰三突堤)。
1908时47秒,该轮航向转至322度,航速0.4节,为防止碰撞三突堤泊位西侧停泊的“TORRENS ”轮,引航员要求“津港轮18”停止顶推船尾,首尾拖轮带缆。
1909时,该轮航向转至319度,航速0.3节,该轮船首距前方停泊“TORRENS ”轮船尾仅3米时船舶,不再向前移动,引航员报告交管中心事故情况。
1909时48秒,该轮倒车效应显现,倒车速度0.5节,船长和引航员命令慢速后退,并安排大副、轮机长分别查看船首损失情况和舵机故障问题,确认舵机驾驶台控制系统失灵,而船首破损在水线以上不影响航行。最终船长和引航员决定采取舵机间应急舵继续航行,随后“津港轮18”和“津港轮30”轮带上拖缆协助该轮退至主航道中。
1914时,引航员要求轮驳公司再安排一条拖轮协助该轮靠泊。
1917时,该轮开始绞锚。
1924时,该轮锚收妥,引航员下达微速进车指令,“津港轮18”和“津港轮30”协助继续前行。
2000时,该轮航行至二突堤,“北良1”轮到“XX SUN”轮尾部正中带缆,协助该轮靠泊。
2002时,该轮到达G17泊位,开始带缆。
2030时,该轮靠好G17泊位,完车舵。
2120时左右,轮机长朱X、大管轮和电机员用万用表开始对舵机控制箱内线路进行检查,发现没有问题。
2230时左右,公司将包含10个继电器在内的物料和备件送到船上。
2240时左右,电机员和大管轮对舵机故障原因进行排查时,更换了舵机简操箱内4个继电器,然后进行驾驶台操舵试验,操舵系统工作正常。
2310时左右,电机员对更换下来的4个继电器进行检测,发现其中有两个损坏,判断舵机失灵原因是简操箱内继电器损坏造成。
四、事故原因分析
1.事故舵机工况分析
根据“XX SUN”轮船长、轮机长等相关人员陈述,并经查阅船舶与公司的往来邮件记录得出:
该轮于2010年12月21日在葫芦岛渤海船舶制造有限公司造船厂开始建造。
期间,常州市东海船用机械厂、TOKYO KEIKI INC 及葫芦岛渤海船舶制造有限公司分别完成了对舵机及控制系统安装,调试及确认工作。
2013年12月20日,BV船级社对该轮舵机进行了操作试验,并出具了试验报告。
2014年1月17日,该轮投入运营,首航去俄罗斯“NAKAHODKA”港装钢材。
2014年1月29日,该轮从“NAKAHODKA”港满载钢材开往泰国“MAPTAPHUT”港。据轮机长陈述,该轮航行至南海期间舵机经常出现油温过高、滤器堵塞报警,为保证舵机工作正常,船员每两天清洗一次舵机滤器滤芯。
2月4日,舵机驾驶台控制系统操纵面板出现“SYSTEM CONTROL FAILURE”报警,通过插拔舵机简操箱中的两个继电器后恢复正常。船长要求查出原因,轮机长和电机员认为是舵机简操箱内继电器接触不良,同时判定是由于舵机工作时间较长,液压油不清洁导致滤器堵塞造成的控制系统报警。
根据其他船员陈述,该轮多次出现了舵机驾驶台控制系统报警现象,通过插拔舵机简操箱中两个的继电器舵机可以恢复正常。
2月8日,该轮抵达泰国“MAPTAPHUT”港,轮机部对舵机进行了全面维护保养,同时向公司电话报告舵机故障情况,并申请订购舵机滤器滤芯和控制系统继电器。轮机长担心舵机简操箱内的继电器容易损坏,按照公司要求派大管轮在泰国购买了两个继电器作为备件。但新购买的继电器由于插脚太短无法使用,只能继续使用原继电器;据船长陈述,公司机务主管电话指示要求船舶在进出港、狭水道、交通密集航道期间,派员在舵机间进行应急值班。
2月12日,该轮自泰国“MAPTAPHUT”港开往“KO SI CHANG”港,卸剩余钢材后驶往马来西亚“KUANTAN”港装货。在进出港期间舵机间采取了专人应急值班,期间未发生舵机或控制系统报警现象。
2月26日,该轮从马来西亚“KUANTAN”港装载锰矿出港,目的港天津。
2月27日,该轮在航行期间出现2号舵机控制系统报警,同时舵机失灵,经转换使用1号舵机仍然没有反应。电机员再次通过插拔两只舵机简操箱中的继电器后舵机工作恢复正常,同时采用两台风机临时对2号舵机油柜进行冷却,防止油温过高。船长向公司做出了书面汇报,要求舵机及操舵系统厂商在天津港对舵机进行彻底检修。
2014年3月13日,碰撞事故发生后该轮进新港船厂进行修理,对舵机进行全面检修发现,该轮舵机安装存在以下现象:
(1)安装过程中,舵机由驾驶台至舵机间简操箱中间的连接线路存在多处接头。
连接线路中存在的接头
(2)该轮舵机液压油柜无冷却系统,事后舵机施工单位对液压油柜加装了淡水冷却系统,但无证据表明,舵机油温过高、滤器堵塞与其控制系统故障有直接关系。
加装的淡水冷却管路
(3)该轮保存的舵机简操箱的电路完工图中不存在损坏继电器位置,与实际情况不符。
1号舵机简操箱继电器位置
上述事实证明,该轮出厂后舵机及其控制系统工况不稳定,始终存在安全隐患,是导致事故发生的最直接原因。
2.舵机故障继电器分析
(1)舵机操作系统中损坏继电器的作用
两个损坏的继电器
安装在“XX SUN”轮舵机简操箱内的四个继电器,参数为DC24V,经查阅继电器品牌型号为DELIXI CDZ9L-52P 1个 ,  OMRON MY2  3个,其作用就是利用驾驶台舵角操作反馈(左舵和右舵)出的电压信号作为控制系统,去控制开启或关闭用于舵机电磁阀的工作电压信号。即该继电器使驾驶台操舵控制作为一个“自动开关”,而不是将电压信号直接输送到舵机电磁阀。
继电器工作原理图
(2)损坏继电器的重要参数
舵机是一种位置伺服的驱动器。它接收一定的控制信号,输出一定的角度,控制舵叶角度方向,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。
当此处安装继电器后,将驾驶台输入电压信号转为开关控制信号,船舶每要一个舵角,就会使继电器开关连接一次,而继电器存在工作寿命,即开关次数。通过查询该品牌型号继电器理论寿命:
  • DELIXI CDZ9L-52P理论工作寿命:150000次;

  • OMRON MY2在机械开关下理论工作寿命:80,000,000次以上 。

继电器是一种易损的电子配件,发生损坏的概率不受主观因素影响,但经调查发现,该轮舵机简操箱内的四个继电器在舵机完工图中并不存在,无相关证据表明该轮在舵机简操箱内安装和使用继电器是否安全可靠。相关船舶检验的法律、法规未对此种情况进行明确的规范。调查组认为,继电器损坏是事故发生的一个客观原因。
3.应急避碰行动分析  
经查阅该轮相关船舶操纵数据,结合该轮VDR数据,对舵机失控后船舶避碰过程进行分析如下:
(1)应急操舵
引航员在1905时31秒时发现舵机失灵后,首先命令拖轮赶快带缆;在1906时07秒,命令尾拖轮进行顶推;在1906时25秒,命令该轮后退二;在1906时40秒,引航员发现舵角指示有反应后,又下达了停车、前进一指令,试图通过左满舵使船舶恢复航向。
在1906时40秒,船舶航向310度,航速5.7节,顺流,距离三突堤泊位仅220米,且有向右偏转趋势,角速度ω右达25度/分钟。根据理论计算和相关航海界专家分析论证,在该轮失舵后且距离码头较近时,引航员采取的一系列恢复航向的措施,在理论和实际上均不能避免碰撞事故的发生。
(2)推进器制动操作
1905时31秒,该轮引航员发现舵机失灵时船速5.9节,船位与三突堤泊位距离推算碰撞点约为439米,此时引航员并没有下达停车和倒车等制动指令。引航员一系列恢复航向尝试失败后,在1907时距离推算碰撞点约为178米,命令抛锚,在1907时21秒距离推算碰撞点约为118米,命令全速倒车。“XX SUN”轮空载船舶冲程图显示。

船速

(节)

冲程(米)

时间(秒)

横距(米)

纵距(米)

结束航速(节)

14

2033

464

169

2013

1.59

6

600

130

--

--

1.59

5.4

500

100

--

--

1.59

5.1

450

90

--

--

1.59

该轮速度5.4节时,全速倒车500米内可将速度控制在1.59节。满载时冲程和制动时间和距离应更长。引航员下达全速倒车时仅118米,由于航员下达全速倒车指令过晚,距离码头太近,耽误了最佳的避碰抢险时间。
(3)抛锚制动操作
1907时,主机前进一状态下,引航员下达抛左锚指令后,当时船速为5.4节,左锚锚链始终未能刹住,经核实共计抛出约2节。由于当时船首只有大副、木匠和两名水手,而大副负责船首瞭望指挥和联系船长,木匠和水手忙于刹住左锚,右锚始终未能抛下,在此刻的船速和右偏转情况下,左锚对船舶制动作用有限,抛锚制动未能发挥最佳效果。
经查,该轮共配备有2支斯贝克锚,单锚重7.8吨,锚链每节长度27.24米,制链器为液轮闸刀式。
1905时31秒,引航员第一时间发现舵机失灵时,如采取全速倒车控制船舶余速,同时抛双锚制动,理论计算如下:
设拖锚趟航距离为S,满载排水量Δ,船速为ν,锚抓力为F,
根据锚抓力Pa与锚链长度水深比关系得出:

出链长度/水深

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

抓力/锚重

0.66

1.01

1.39

1.74

2.09

不考虑船体阻力和附加水质量根据船舶在低速下(一般为3节左右)拖锚趟航距离公式计算出:
S=0.0135*Δν2/Pa
如当时双锚出链长度为3.5倍水深,得出该轮船舶余速对应的拖锚趟航距离关系表如下:

船舶余速(节)

4

3

2

趟航距离(米)

281

165

70

以上数据为理论的计算结果,通过分析可以得出:舵机失控后,如该轮及早通过停车、倒车将余速降至合理范围内,同时及时抛双锚,可以有效的减缓船舶的碰撞趋势,争取应急时间和降低损失。

(4)拖轮操纵
1905时31秒,引航员在行至三突堤东南发现舵机失灵时要求两条拖轮带缆。“津港轮30”在船首左舷附近,“津港轮18”距该轮船尾左舷60米,但由于船首向右偏转过快,两条拖轮与该轮有一定距离,无法及时带缆。在1905时46秒,引航员要求“津港轮30”绕到该轮右舷控制船首右偏;1906时07秒,引航员要求“津港轮18”顶推船尾,并在此后要求全速顶推,以此尝试恢复船舶航向。但此期间船舶右偏角速度达19.5度/每分,“津港轮30”无法绕过船首而“津港轮18”与“XX SUN”船尾距离60米,待拖轮全速赶到并顶推该轮船尾时,该轮已经即将撞上码头。由于未能及早带妥拖轮,整个事故过程中,两条拖轮没有发挥任何有效作用。
“XX SUN”轮碰撞三突堤泊位示意图
综上所述,多位航海界专家经论证分析后一致认为:船舶在港区及航道中发生舵机失灵时,及早停车、全速倒车,配合抛双锚制动才是符合《避碰规则》和良好船艺要求,避免触碰或减小事故损失的最佳途径。  
4.当事各方存在的问题分析   
(1)引航员未能运用良好的船艺控制船舶。
根据VDR数据显示,引航员在舵机失灵后的1分30秒中,曾采取多种措施恢复航向。根据《1972年国际海上避碰规则》第八条要求“为避免碰撞所采取的任何行动,如当时环境许可,应是积极地,并应及早地进行和注意运用良好的船艺”和“如须避免碰撞或须留有更多时间来估计局面,船舶应当减速或者停止或倒转推进器把船停住”。同时,根据《天津港作业指导书》中《主航道航行引航作业指导书》的要求:“如遇被引船舵机故障应立即停车并启动应急舵,应急舵启动后再用车、用舵。”本次事故中,引航员未能运用良好的船艺控制船舶。
(2)该轮船长未就船舶存在的问题与引航员进行有效沟通。
该轮船长未能按照《船舶引航管理规定》第二十九条规定“在引航员登船后,应当向被引船舶的船长介绍引航方案;被引船舶的船长应当向引航员介绍本船的操纵性能以及其他与引航业务有关的情况。”的要求向引航员介绍该轮舵机系统存在的安全隐患,致使引航员未能对船舶操纵性能全面了解提前做出相应防范措施。
(3)该轮对舵机系统的安全隐患未能采取有效的防范措施。
该轮出厂后舵机系统多次出现故障。在舵机未能完全修复,可能随时发生问题的情况下,船长没有按照《舵机失灵应急操作须知》和公司机务主管电话要求,在船舶进出港期间安排专人在舵机间值班,对舵机系统的安全隐患采取有效的防范措施。
(4)BV船级社不了解该轮舵机控制系统电路设计图存在改动。
“XX SUN”轮舵机原设计是通过驾驶台舵角操作反馈(左舵和右舵)出的电压信号直接控制舵机电磁阀,之间没有继电器。但在舵机舱1号简操箱中发现舵机安装施工人员留下经改动的的简操箱电路原理图,图上用红笔在该位置标注了加装的继电器。经查,BV船级社对此处改动并不知情。
五、事故原因判定
1.直接原因
该轮在航行至天津港三突堤东南时,舵机简操箱内两处继电器损坏,导致驾驶台舵机控制系统失灵是事故发生的直接原因。
2.间接原因 
(1)该轮舵机安装施工工艺较差,舵机简操箱电路完工图与实际情况不符,加装的继电器存在安全隐患;
(2)引航员未能运用良好船艺控制船舶,避免或减少碰撞损失,采取的避碰措施不力;
(3)船长未能对舵机存在的安全隐患采取有效的防范措施,未能按照《引航管理规定》的要求将舵机的安全隐患告知引航员。
3.事故责任判定
事故调查组认为,该起事故是由于舵机控制系统设备故障直接导致的一起碰撞事故,同时在管理和操纵船舶过程中,船长和引航员存在一定责任。
(1)在船舶舵机失控后,引航员采取了一系列恢复航向的措施,在主观上力图避免事故的发生,但在客观上未能按照《避碰规则》的要求和运用良好的船艺控制船舶避免或减少事故损失。考虑到事发当时情况紧急,留给引航员反应的时间仅有180秒,引航员没有接受过此类应急情况的专门培训,引航员在操作船舶过程中存在过失,但应适当减轻其责任。
(2)该轮船长对安全隐患疏于防范,未能按照《引航管理规定》的要求将舵机的安全隐患告知引航员,其行为虽然对事故的发生没有必然的因果关系,但违反了相关法规和公司SMS相关要求,应按照《船员条例》相关规定,承担管理船舶的责任。
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