推船是由拖船发展而来的,船体结构多为横骨架式,为提供足够的牵引力,要求配备相对较大功率的主机。船首设有顶推架和连接装置。一般驾驶台(室)较高,为了能安全通过桥梁等跨河建筑物,可做成升降式。兼作拖船的推船,中后部甲板上设有拖曳设备。
推船按航区分为内河推船和海洋推船。美国于1854年建造的“新月城”号是最早的内河推船。美国于1902年建造的“斯普罗格”号推船,用蒸汽机驱动尾明轮推进,是当时最大的推船,曾顶推过总载重量达7万吨的驳船队。20世纪40年代初,美国经过船模试验,优选出与标准分节驳配套的内河推船船型,大圆弧首,深隧道尾,装有导管螺旋桨、正车舵和倒车舵,并实现标准化。中国20世纪50年代开始发展分节驳顶推运输,在长江干线上已形成883~4410千瓦推船系列。内河推船采用大径深比推进操纵技术(即利用理论推进器原理,采用大直径、低转速螺旋桨及与船尾线型相配合的正、倒车舵组合体技术),可提高推进效率、改善船队操纵性,获得良好技术经济效益。推船首部装有顶推架和联结装置。联结装置有刚性(无缆系结)和柔性(短缆系结)两类,经实船试验比较,中国内河顶推船队以短缆系结方式为主。
推船是分节驳船队的动力源。推船的主尺度和主机功率的选择,与分节驳船的主尺度、船队编队形式及规模直接有关,只有采用最佳配合,才能达到最佳效益。此外,航区航道和水文气象条件对推船主尺度的影响,亦不可忽略。
按船队吨位大小选配适当功率的推船,是内河分节驳顶推船队运输组织的重要任务之一。一般,船队长度与推船的操纵性能有很密切的关系,而推船的操纵性能又与主机功率直接有关,因此,可用下列经验公式确定船队应选配的推船功率:
式中为船队长度,单位为米;
为推船主机额定功率,单位为千瓦。
推船平面尺度应与驳队有良好的配合,具有短宽特点,吃水应与驳船队相协调,不可过大或过小,线型以纵流型为宜,使推船工作时始终处于驳船队的有利伴流之中,螺旋桨盘面处来流顺畅、伴流均匀,可有效地提高推船推进性能,并改善船队的操纵性能。对于浅水航区的推船,可设计成深隧道尾型,通过采用大直径、低转速螺旋桨(特别是导管螺旋桨)提高推进效率。为了改善船队靠离码头和倒航时的操纵性能,倒车舵得到了较普遍的应用。
在长江干线新型推船开发中,通过模型试验调配减速比与船型关系的方法,采用了大圆弧改良雪橇形首、圆舭、直侧壁、折角闭式浅隧道纵流线型,使新研制的1940千瓦推船取得突破性进展,该成果还应用于长江883千瓦、2940千瓦等推船。长江1940千瓦推船的主要船型要素:船长45.2米,型宽13.0米,型深4.4米,吃水3.0米,正车系柱推力398.3千牛,单位功率推载量9.28吨/千瓦(图1)。它与分节驳船配合,可组成9╳2000吨+1940千瓦顶推船队,船队总长248米,总宽32.4米,船队航速13.1千米/时(图2)。
在其他内河推船开发中,根据对提高推船推进效率的机理分析,顶推船的性能是否优良,关键在于船体水下尾部线型与导管螺旋桨及正、倒车舵协调配合设计的完美程度。基于上述基本原理,在内河浅吃水大径深比推船系列模型试验研究中,重点探讨径深比D/T、尾隧道参数θ等对推船及其所构成船队的阻力、推进及操纵性能的影响,建立适合中国内河顶推船队特点的装置技术、数据和图谱,为新型高效节能顶推船型开发与设计提供理论依据和实用船舶技术。