CN107428406A - 装备有追加螺旋桨的船 - Google Patents
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Abstract
能够实现燃料消耗的减少,而不损害船舶的航行安全性。在通过主机(12)驱动常用螺旋桨(11)而得到推进力的船舶(10)中,在船首部形成贯通船底的上下通道(30),与上下通道(30)连通地形成横向通道(32),设置有包含追加螺旋桨(20)及其驱动单元(22)的追加螺旋桨装置(24),追加螺旋桨装置(24)设置成该追加螺旋桨(20)能够绕上下通道(30)的上下方向中心线旋转,并且,追加螺旋桨(20)能够在比船底更靠下方的位置和横向通道(32)的高度位置之间进行升降,追加螺旋桨(20)构成为,在位于横向通道(32)的高度位置时沿着横向通道(30)。
Description
技术领域
本发明涉及装备有导管螺旋桨等追加螺旋桨的船及其航行方法。
背景技术
在船、例如商船、特别是货船的情况下,在装载货物的阶段和卸货后的阶段中,吃水线的上下变化极大。
一般而言,在货船的情况下,在航行中,以压载吃水或计划满载吃水的状态进行航行。特别是考虑到海上状态不良时的安全性,采取暴风雨天气航行时的吃水来设计并建造。并且,还考虑螺旋桨沉浸来确定吃水深度,以安全且高效地使用推进用螺旋桨。
但是,维持较深的吃水导致排水量的增加、外板与水的接触面积的增加、水线面积系数的恶化,意味着燃料消耗的增加。
现状是,货船在卸货后,虽然没有运货收入,但是,考虑到船的稳定性,也以压载计划吃水状态进行航行。实现该状态下的燃料消耗减少的经济效果较大,并且,还具有Nox(氮氧化物)和Sox(硫氧化物)等的环境改善效果。
特别是近年来,由于在压载水中混入海洋生物的环境问题,压载水的处理被视为问题。
另外,关于后述导管螺旋桨(喷嘴螺旋桨),存在下面的现有技术文献。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许第3508811号公报
专利文献2:日本特许第5231878号公报
发明内容
发明要解决的课题
大型船和中型船与小型船相比,燃料消耗量较大,所以,实现燃料消耗减少是很重要的。
而且,大型船和中型船的微细运动性能较差,离开和靠近栈桥或岸时的船舶操纵大多伴有困难。
因此,本发明的主要课题在于提供能够实现燃料消耗减少的船。并且,提供离开和靠近栈桥或岸时的船舶操纵容易的船。
用于解决课题的手段
解决了上述课题的本发明涉及一种装备有追加螺旋桨的船,其特征在于,在通过主机驱动常用螺旋桨而得到推进力的船舶中,在船首部形成贯通船底的上下通道,与所述上下通道连通地形成横向通道,在所述上下通道内设置有包含螺旋桨及其驱动单元的追加螺旋桨装置,所述船设置有从所述上下通道内的水面的上方吊持所述追加螺旋桨装置的吊持单元,所述追加螺旋桨装置的追加螺旋桨构成为,能够在比船底更靠下方的位置和所述横向通道的高度位置之间进行升降,在通过所述吊持单元吊持的状态下,所述追加螺旋桨装置被设置成能够绕所述上下通道的上下方向中心线旋转,所述追加螺旋桨装置的追加螺旋桨构成为,在位于所述横向通道的高度位置时沿着所述横向通道。
在本发明中,除了常用螺旋桨以外,还设置有比常用螺旋桨小型的追加螺旋桨及其驱动单元。追加螺旋桨的所述驱动单元的输出为所述主机的驱动单元的输出的35%以下,更加优选为25%以下。在载货(负载)时,在接近计划满载吃水的吃水状态下驱动常用螺旋桨进行航行。如果需要,则一并使用追加螺旋桨进行航行。
在卸货后的返港航海中,主要利用小型的追加螺旋桨进行航行。特别是在天气平稳的日子,没必要对船舶的航海时的稳定性要求过度严格。因此,在降低吃水线的状态下,利用小型的追加螺旋桨行驶。
其结果,通过降低吃水线,表观上的排水量降低,外板与水的接触面积减小,能够实现水线面积系数的改善,燃料消耗的减少效果较大。
并且,由于驱动小型的追加螺旋桨,所以,驱动装置的输出(主机的驱动单元的输出的35%以下、更加优选为25%以下)较小即可,从该观点来看,燃料消耗的减少效果也较大。
在船舶满载负载后出港而转为通常航海的情况下,驱动常用螺旋桨,以较深的吃水进行航海。并且,在卸载货物后以压载进行航海的情况下,在转为通常航海状态后成为追加螺旋桨航行。但是,在天气恶劣的情况下,即使是空船,也注入压载水,能够在稳定的状态下利用小型的追加螺旋桨或常用螺旋桨进行行驶。并且,在必要情况下,还可以一并使用追加螺旋桨和常用螺旋桨。
在压载航海时主要使用追加小型导管螺旋桨,由此,主螺旋桨的螺旋桨没水率的限制减少,能够使常用螺旋桨的螺旋桨直径大于基于现有设计基准的螺旋桨的直径。由此,能够提高螺旋桨效率,提高大约5~7%的效率。这样,通过采用更大直径的常用螺旋桨,螺旋桨效率提高,相对于同一船速,主发动机的必要输出减少。由此,大幅改善燃料消耗。
另一方面,在本发明中,所述追加螺旋桨装置的追加螺旋桨构成为,能够在比船底更靠下方的位置和所述横向通道的高度位置之间进行升降。
在使用所述小型的追加螺旋桨进行航行的情况下,所述追加螺旋桨装置的追加螺旋桨比船底更向下方突出,进行节能的航行。
另一方面,在返港时或出港时,使所述追加螺旋桨上升到所述横向通道的高度位置,并且将其方向确定为沿着所述横向通道的朝向,在使所述船相对于岸或栈桥靠岸或离岸时用作侧推器,由此,靠岸或离岸的船舶操纵极其容易。
在所述追加螺旋桨装置的追加螺旋桨位于所述横向通道的高度位置时,能够将所述追加螺旋桨装置固定在向所述上下通道的内方突出的支承部上。
在使船靠岸或离岸时,在使所述追加螺旋桨上升到横向通道的高度位置、并且将其方向确定为沿着所述横向通道的朝向的情况下,与螺旋桨旋转相伴的水力变动和由此引起的振动因素较大,所以,期望稳定地固定所述追加螺旋桨装置。
为了进行该固定,除了使追加螺旋桨位于所述横向通道的高度位置以外,在追加螺旋桨根据需要位于比船底更靠下方的位置时,在任意情况下都形成向所述上下通道的内方突出的支承部,通过采用在该支承部上固定所述追加螺旋桨装置的构造,能够实现所述追加螺旋桨装置的稳定的固定。
在追加螺旋桨位于所述横向通道的高度位置时、在所述支承部上固定所述追加螺旋桨装置的构造中,从上方按压所述追加螺旋桨装置而将其固定在所述支承部上的构造呈现出较高的固定稳定性。但是,所述追加螺旋桨装置的追加螺旋桨构成为,能够在比船底更靠下方的位置和所述横向通道的高度位置之间进行升降,所以,如果所述支承部例如在整周范围具有凸缘,则无法进行所述追加螺旋桨装置的升降。
因此,作为支承部,将凸缘在周向上分割成多个,在所述追加螺旋桨装置中,在外周部具有在周向上分割成多个的切口部,并且,跨越该切口部而形成具有卡定部的固定部,在使所述卡定部位于所述支承部相互之间的状态下,拉起所述追加螺旋桨装置,然后,使所述追加螺旋桨装置绕上下通道的上下方向中心线旋转,使所述卡定部与凸缘位置对齐,能够通过适当的固定单元从上方按压卡定部而将其固定在支承部上。
由此,能够实现所述追加螺旋桨装置的升降和固定。
能够选择驱动所述常用螺旋桨而得到推进力的常用运转状态和驱动追加螺旋桨而得到推进力的运转状态。
作为所述追加螺旋桨,在进行高效推进的方面,优选是导管螺旋桨。
当使用导管螺旋桨作为追加螺旋桨时,即使是小型的,也能够得到相对较大的推力。
所述追加螺旋桨装置具有对该螺旋桨进行旋转驱动的驱动单元,能够设置成,通过与该追加螺旋桨装置不同的旋转单元使该追加螺旋桨装置绕所述上下通道的上下方向中心线旋转。
能够设置对所述上下通道内的水面的变动进行监视或检测的水面检测单元。
装备有追加螺旋桨的船的航行方法的特征在于,在通过主机驱动常用螺旋桨而得到推进力的船舶中,在船首部形成贯通船底的上下通道,与所述上下通道连通地形成横向通道,在所述上下通道内设置有包含螺旋桨及其驱动单元的追加螺旋桨装置,所述船设置有从所述上下通道内的水面的上方吊持所述追加螺旋桨装置的吊持单元,所述追加螺旋桨装置的追加螺旋桨构成为,该能够在比船底更靠下方的位置和所述横向通道的高度位置之间进行升降,在通过所述吊持单元吊持的状态下,所述追加螺旋桨装置被设置成能够绕所述上下通道的上下方向中心线旋转,所述追加螺旋桨装置的追加螺旋桨构成为,在位于所述横向通道的高度位置时沿着所述横向通道,在负载状态下,驱动所述常用螺旋桨进行推进,在空载状态下,至少驱动所述追加螺旋桨进行推进。
根据技术方案8所述的船的航行方法,其中,在使所述追加螺旋桨上升到所述横向通道的高度位置时,将所述追加螺旋桨的方向确定为沿着所述横向通道的朝向,使所述船相对于岸或栈桥靠岸或离岸。
使所述上下通道的直径过大是不经济的。但是,当将旋转单元组入所述追加螺旋桨装置中时,不得不增大所述上下通道的内径。
与此相对,设置从所述上下通道内的水面的上方吊持所述追加螺旋桨装置的吊持单元,在通过所述吊持单元吊持的状态下,能够使所述追加螺旋桨装置绕所述上下通道的上下方向中心线旋转,由此,能够防止所述上下通道的直径的增大。
发明效果
根据本发明,能够实现燃料消耗的减少,而不损害船的航行安全性。并且,离开和靠近栈桥或岸时的船舶操纵容易。
附图说明
图1是本发明的追加螺旋桨装置的配置例的概要立体图。
图2是其局部侧视图。
图3是从船底侧观察的仰视图。
图4是追加螺旋桨装置例的概要图。
图5是追加螺旋桨装置的构造例的纵剖视图。
图6(a)~(d)是固定单元例的说明图。
图7是本发明的空载的运转状态的船的概要主视图。
图8是负载状态的船的概要主视图。
图9是其他固定单元例的局部纵剖视图。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图7和图8是本发明的船、例如负载状态的商船10、例如货船的概要侧视图。在该商船10中,通过柴油发动机等主机(主发动机)12驱动常用螺旋桨(主螺旋桨)11而得到推进力。
参照图2,在船舶中,以沿着上下方向通道30的形式设置有包含追加螺旋桨20及其驱动单元22的导管追加螺旋桨装置24。
该追加螺旋桨20配置在与常用螺旋桨11不同的位置、即图示的船首区域。
并且,在船尾侧设置有桥楼13,并形成有窗13A,使得不仅能够监视船首方向,还能够监视船尾方向侧。
追加螺旋桨装置24的例子主要在图1、图4和图5中示出。追加螺旋桨20的驱动单元22、例如马达的输出为主机12的驱动单元的输出的25%以下,是较小的。
而且,能够选择驱动常用螺旋桨11而得到推进力的常用运转状态和驱动追加螺旋桨21而得到推进力的运转状态。
对追加螺旋桨装置21的例子进行说明,作为驱动单元22,除了电动马达、液压马达等以外,如果需要,还能够与主机(主发动机)12连结而得到驱动力。优选驱动单元22通过罩22A而成为水密构造。
驱动单元22对输出轴23的旋转驱动力经由一对伞齿轮25传递到横轴26,使在螺旋桨的周围具有导管21的追加螺旋桨20旋转。
进而,如图7所示,包含比船底10A更靠下方的导管追加螺旋桨装置24的设备处于向船底10A的外方伸出的状态,但是,在通常航海或浅海航海中成为阻碍,所以,能够拉入船内。
该船构造在货物R的负载(载货)时,如图7所示,在接近计划满载吃水的吃水状态下,通过主机12驱动常用螺旋桨11进行航行。
在卸货后,特别是在天气稳定的日子或波浪平静的海上,没必要对船舶的航海时的稳定性要求过度严格,所以,如图8所示,在降低吃水线的状态下,利用小型的追加螺旋桨20行驶。该情况下,如图8的空心箭头所示,能够适当选择船的行进方向,根据船的行进方向,在桥楼13中监视船首、船尾。
其结果,通过降低吃水线,表观上的排水量降低,外板与水的接触面积减小,能够实现水线面积系数的改善,燃料消耗的减少效果较大。
并且,由于驱动小型的追加螺旋桨20,所以,驱动装置22的输出较小即可,能够以主机12的驱动单元的输出的35%以下、特别是25%以下、尤其是10%~5%程度的输出进行航行,从这一观点来看,燃料消耗的减少效果也较大。天气平稳的日子(蒲福风级为0~3的日子)的行驶速度为5~10海里程度就够了。
在该船舶满载货物R后出港而转为通常航海的情况下,驱动常用螺旋桨11,或者还一并使用追加螺旋桨20以较深的吃水进行航海。
并且,在天气恶劣的情况下,即使是空船,也注入压载水BW(压载水的贮留空间未图示。),能够在稳定的状态下利用小型的追加螺旋桨20或常用螺旋桨11进行行驶。
在导管追加螺旋桨装置24能够绕上下轴线旋转时,在必要的运转状态下,如图8所示,能够驱动导管追加螺旋桨装置24来向船尾方向进行推进。
并且,能够设导管追加螺旋桨装置24的推进方向为船首方向。因此,能够针对常用螺旋桨11设置防止其旋转的螺旋桨空转防止装置11A。
另一方面,在本发明例子中,如图7和图8所示,在船首部形成贯通船底的上下通道30,如图1所示,与该上下通道30连通地形成有横向通道32。32A是横向通道32的保护罩。
而且,在上下通道30内设置有包含螺旋桨20及其驱动单元22的追加螺旋桨装置24。进而,设置有从所述上下通道内的水面的上方吊持所述追加螺旋桨装置的吊持单元(未图示),追加螺旋桨装置24的追加螺旋桨20构成为,能够在比船底10A更靠下方的位置和横向通道32的高度位置之间进行升降。
并且,在通过所述吊持单元吊持的状态下,所述追加螺旋桨装置24设置成,该追加螺旋桨20能够绕上下通道30的上下方向中心线旋转。
而且,在追加螺旋桨装置24的追加螺旋桨20位于横向通道32的高度位置时,追加螺旋桨20沿着横向通道32。
追加螺旋桨20的吊持单元或追加螺旋桨装置24的升降时,能够使用适当的单元。
简单地讲,采用如下形式:在上下通道30的上方,使设置在维护用甲板10C或上甲板10B上的箭楼(起重机:未图示)上的链条或套筒等升降机(未图示)与追加螺旋桨装置24连结,通过升降机使其进行升降。为了进一步说明该形式,在图9中示出设置在马达罩上的升降用的吊具50的局部。
另一方面,如日本特表2002-544028那样,也可以构成为,在上下通道30的内表面,或者沿着与上下通道30连结的轴设置齿轨,在追加螺旋桨装置24侧设置小齿轮及其驱动装置,使小齿轮与齿轨啮合,通过小齿轮驱动装置使追加螺旋桨装置24进行升降。
如上所述,使上下通道30的直径过大是不经济的。但是,当将旋转单元组入追加螺旋桨装置中时,不得不增大上下通道30的直径。
与此相对,能够通过与该追加螺旋桨装置不同的旋转单元使追加螺旋桨装置绕上下通道30的上下方向中心线旋转,由此,能够防止上下通道30的直径的增大。
作为这种用途的旋转单元,能够举出在吊持追加螺旋桨装置24的状态下使链条或套筒等升降机绕上下通道30的上下方向中心线旋转的形式。
另一方面,能够构成为在上下通道30内设置与其嵌合的旋转用支承筒(未图示),例如通过设置在旋转用支承筒的上部位置的旋转驱动单元,经由例如在旋转用支承筒侧与旋转驱动单元之间对置配置的啮合齿轮,对旋转用支承筒进行驱动,使旋转用支承筒绕上下通道30的上下方向中心线旋转。
并且,如上所述,在使船靠岸或离岸时,使追加螺旋桨20上升到横向通道32的高度位置,并且,将追加螺旋桨20的方向确定为沿着横向通道32的朝向,用作侧推器即艏侧推器。
为了进行追加螺旋桨装置24的固定,例如参照图1、图5和图6,形成向上下通道30的内方突出的支承部30B、30B,通过采用在该支承部30B、30B上固定追加螺旋桨装置24的构造,能够实现追加螺旋桨装置24的稳定的固定。
在该形式中,在将追加螺旋桨装置24固定于支承部30B、30B的构造中,从上方按压追加螺旋桨装置24而将其固定在支承部30B、30B上的构造呈现出较高的固定稳定性。但是,追加螺旋桨装置24的追加螺旋桨20构成为能够在比船底10A更靠下方的位置和横向通道32的高度位置之间进行升降,所以,如果支承部30B、30B例如在整周范围具有凸缘,则无法进行追加螺旋桨装置24的升降。
因此,作为支承部30B、30B,如图6(c)那样,将向上下通道30的内方突出的凸缘在周向上分割成多个,在追加螺旋桨装置24中,关于驱动单元22和马达壳体22A的固定基座40,如图6(a)(b)那样,在外周部具有在周向上分割成多个的切口部40A、40A,并且,跨越该切口部40A、40A而形成具有卡定部40B、40B的固定部,在使卡定部40B、40B位于支承部30B、30B相互之间的状态下,拉起追加螺旋桨装置24,然后,使追加螺旋桨装置24绕上下通道的上下方向中心线旋转,使卡定部40B、40B与凸缘位置对齐,能够通过适当的固定单元从上方按压卡定部40B、40B而将其固定在支承部30B、30B上。
在该形式中,作为在将追加螺旋桨20的方向确定为沿着横向通道32的朝向时,也确定绕上下通道30的上下方向中心线的位置的形式,例如如图6所示,当在支承部30B、30B的端部形成挡块30D、30D时,使追加螺旋桨装置24绕上下通道的上下方向中心线旋转,在使固定基座40旋转时,该卡定部40B、40B能够与支承部30B、30B的端部的挡块30D、30D抵靠。
进而,从卡定部40B、40B的下表面突出而形成圆锥销40C,与其对应地,当在支承部30B、30B上形成锥形状的嵌合孔30E时,圆锥销40C进入嵌合孔30E中,所以,能够进行固定基座40的周向的定位。
另一方面,作为从上方按压卡定部40B、40B而将其固定在支承部30B、30B上的固定单元,能够采用适当的形式。
关于固定单元60的第1例,如图4和图5所示,例如将偏心圆凸轮61设置在卡定部40A上,该偏心圆凸轮61为如下部件,固定在例如支承台10D上的驱动马达62的旋转驱动力作为旋转力,经由齿轮箱63传递到偏心圆凸轮61。
在使卡定部40B、40B与支承部30B、30B位置对齐后,在通过偏心圆凸轮61而使按压力发挥作用的情况下,使偏心圆凸轮61旋转以使其作用点位于下方。拆卸的情况下进行相反的操纵。
如图9所示,固定单元60的第2例例如是采用肘节机构的例子。
即,在设置在上下通道30或支承部30B上的托架64上连结按压臂65,另一方面,在上下通道30上设置托架66,在伸缩缸67的前端与按压臂65之间,通过连杆68进行连结,在伸缩缸67的前端与托架66之间,通过连杆69进行连结。
在该例子中,在使卡定部40B、40B与支承部30B、30B位置对齐后,使伸缩缸67的活塞杆伸长,经由肘节机构将按压臂65的另一端部强力按压在卡定部40B上。
并且,在追加螺旋桨装置24的追加螺旋桨20位于比船底更靠下方的位置时,例如如图4所示,如上述例子的构造那样,能够将固定基座40固定在形成于上下通道30的下端部的向内方突出的支承部30F上。
另外,如果需要,能够以船的中心线为界在左右设置船尾侧的追加螺旋桨装置24A。通过在船尾侧的左右设置追加螺旋桨装置24A、24A,能够提高船舶操纵性。并且,在用作侧推器时,靠岸更加简单。
另一方面,也可以不设置船尾侧的追加螺旋桨装置24A。取而代之,能够设置船尾侧推器。另外,作为船尾侧推器,由于在船尾侧的船的中心轴存在发动机室等,所以无法形成上下通道30。因此,在设置船尾侧推器的情况下,如上所述,隔着船的中心轴在左右设置2个船尾侧推器。
并且,如图2和图4所示,在本发明例子中,水进入上下通道30内。但是,上下通道30内的(海)水面WL几乎不受波浪的影响。因此,通过适当的检测器(未图示)检测上下通道30内的(海)水面WL,如图2中示出概要那样,能够掌握或监视当前的吃水。
产业上的可利用性
除了一般货船以外,本发明还能够应用于集装箱船、油轮、LNG船、汽车运输船、散货船、货客船等。
标号说明
10:船;10A:船底;11:常用螺旋桨(主螺旋桨);12:主机(主发动机:驱动单元);20:追加螺旋桨;21:导管;22:驱动单元;22A:罩;24:追加螺旋桨装置;30:上下通道;30B:支承部;30D:挡块;30F:支承部;32:横向通道;40:固定基座;40B:卡定部;60:固定单元;61:偏心圆凸轮;67:伸缩缸;WL:(海)水面。
Claims (8)
1.一种装备有追加螺旋桨的船,其特征在于,
在通过主机驱动常用螺旋桨而得到推进力的船舶中,在船首部形成贯通船底的上下通道,
与所述上下通道连通地形成横向通道,
在所述上下通道内设置有包含螺旋桨及其驱动单元的追加螺旋桨装置,
所述船设置有从所述上下通道内的水面的上方吊持所述追加螺旋桨装置的吊持单元,
所述追加螺旋桨装置的追加螺旋桨构成为,能够在比船底更靠下方的位置和所述横向通道的高度位置之间进行升降,
在通过所述吊持单元吊持的状态下,所述追加螺旋桨装置被设置成能够绕所述上下通道的上下方向中心线旋转,
所述追加螺旋桨装置的追加螺旋桨构成为,在位于所述横向通道的高度位置时沿着所述横向通道。
2.根据权利要求1所述的装备有追加螺旋桨的船,其中,
在所述追加螺旋桨装置的追加螺旋桨位于所述横向通道的高度位置时,能够将所述追加螺旋桨装置固定在向所述上下通道的内方突出的支承部上。
3.根据权利要求1所述的装备有追加螺旋桨的船,其中,
在所述追加螺旋桨装置的追加螺旋桨位于比船底更靠下方的位置时,能够将所述追加螺旋桨装置固定在向所述上下通道的内方突出的支承部上。
4.一种装备有追加螺旋桨的船,其特征在于,
能够选择驱动所述常用螺旋桨而得到推进力的常用运转状态和驱动追加螺旋桨而得到推进力的运转状态。
5.根据权利要求1所述的装备有追加螺旋桨的船,其中,
所述追加螺旋桨是导管螺旋桨。
6.根据权利要求1所述的装备有追加螺旋桨的船,其中,
所述船具有对所述上下通道内的水面的变动进行监视或检测的水面检测单元。
7.一种装备有追加螺旋桨的船的航行方法,其特征在于,
在通过主机驱动常用螺旋桨而得到推进力的船舶中,在船首部形成贯通船底的上下通道,
与所述上下通道连通地形成横向通道,
在所述上下通道内设置有包含螺旋桨及其驱动单元的追加螺旋桨装置,
所述船设置有从所述上下通道内的水面的上方吊持所述追加螺旋桨装置的吊持单元,
所述追加螺旋桨装置构成为,该追加螺旋桨能够在比船底更靠下方的位置和所述横向通道的高度位置之间进行升降,
在通过所述吊持单元吊持的状态下,所述追加螺旋桨装置被设置成能够绕所述上下通道的上下方向中心线旋转,
所述追加螺旋桨装置的追加螺旋桨构成为,在位于所述横向通道的高度位置时沿着所述横向通道,
在负载状态下,驱动所述常用螺旋桨进行推进,在空载状态下,至少驱动所述追加螺旋桨进行推进。
8.根据权利要求7所述的船的航行方法,其中,
在使所述追加螺旋桨上升到所述横向通道的高度位置时,将所述追加螺旋桨的方向确定为沿着所述横向通道的朝向,
使所述船相对于岸或栈桥靠岸或离岸。
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