江陰港區大型集裝箱船舶在強風中安全靠離泊

摘 要：文章通過港區風況分析、風力計算、拖力計算，在進行風力與拖力比較分析和實船操縱分析的基礎上，探討操縱體會，供

各引航員參考。

關鍵詞：集裝箱船 風況 拖力 靠離泊

福州港江陰港區集裝箱碼頭走向為118°—298°，冬季東北季風期間船舶靠離泊面臨強勁的吹開風，夏季南風季節靠離泊面臨強勁的吹攏風，風力有時可達6級以上。大型集裝箱船舶主甲板以下的首尾部分大幅度向內彎曲。正因為這種特殊的船體結構，在靠離碼頭的過程中只要有一個較小的角度，船舶就有可能觸碰碼頭、橋吊。如何保證船舶在南風季節安全靠離碼頭，這是引航員應該關注與思考的問題。

風況分析

根據平潭海洋站的氣象資料及《航路指南》統計分析，福州港江陰港區除夏季（5～8月）以SSW風為主外，其余各月均以NNE和NE風為主。在受臺風影響時，最大風速40 m /s，強風向為NNE，頻率36%。灣內外全年大于8級風的平均天數為12.8天和98.3天，灣內明顯小于灣外。常風向和強風向均分別為NE和NNE。

碼頭前沿除夏季（5～8月）以SSW風為主外，其余各月均以NNE和NE風為主。碼頭前沿水域寬闊，遮蔽條件差，受南風影響時，風力較大，最大風速達25 m /s。

風力Fa計算

Fa=1/2·Pa·Ca·（Aa·Cos2q + Ba·Sin2q）·Va2

式中：Pa為空氣密度（0.125Rg·Sec2/m4） ；q為相對風舷角 ；Aa為水線上船體正面投影面積（㎡）；Ba為水線上船體側面投影面積（㎡）

Ca為風力系數 Ca=1.325-0.05Cos2q-0.35Cos4q-0.125Cos6q

碼頭軸線118°—298°，當SSW和NNE來風，接近正橫吹攏或吹開碼頭，取q=90°時， Ca=1.217 ；

Va：相對風速（m/s） 5級風取10m/s ；6級風取12m/s ；7級風取15m/s；8級風取19m/s ；

根據估算：

10萬噸級集裝箱當半載時，船舶吃水為10 m，取Aa=1600㎡

10萬噸級集裝箱半載，船舶吃水為10m，Ba=8800㎡；

Fa：水線以上船體所受的風力（t）；

當5級正橫來風時取q=90°，Va=15m/s ；Fa=1/2×0.125×1.217×（1400×Cos290°+8800×Sin290°）×102 =66.9（t）

當6級正橫來風時取q=90°，Va=12m/s；Fa=1/2×0.125×1.217×（1400×Cos290°+8800×Sin290°）×122 =96.4（t）

當7級正橫來風時取q=90°， Va=15m/s ；Fa=1/2×0.125×1.217×（1400×Cos290°+8800×Sin290°）×152=150.6（t）

當8級正橫來風時取q=90°，Va=19m/s ；Fa=1/2×0.125×1.217×（1400×Cos290°+8800×Sin290°）×192=241.6（t）

拖船拖力估算

依據《海港平面設計規范》，港作拖船所需的總功率，應根據進出港船舶的載重噸位按下式計算：

BHP=kQ

式中BHP為所需港作拖船總功率（kw）；k為系數，載重噸5萬噸以上，取0.05；Q為進出港設計船型的載重噸（t），取11.5萬t；

BHP=kQ=115000×0.05=5750（kw）

Z型拖船每100kw可折算拖力為20.4KN，約2.08 t。

現有江陰港區配備的拖船有福星1號、福星2號、和福星3號Z型拖船，功率均為4000馬力，拖船總功率為12000馬力（8820KW），大于規范的要求。根據經驗估算100 kw =2.08t及拖船出廠時的拖力實驗，該類拖船可提供的最小拖力均為50t，考慮到拖船后退時的功率為前進時的91%，故三艘拖船可提供的拖力為T=136.5t。

目前拖船配備的拖纜為丙綸繩，直徑為100mm或以上，根據經驗估算丙綸繩的破斷強度為2.01D1.85，取D=10cm，得出丙綸繩的破斷強度為2.01（10）1.85=142.3 t，拖纜的強度=破斷強度/安全系數，根據經驗安全系數取5，拖纜的最大強度為142.3/5=28.5 t，故拖船拖纜的配備基本與拖力相適應，考慮到拖纜的強度后，實際3艘拖船可提供的拖力為85.5 t。

風力與拖力比較分析

根據上述計算分兩種情況分析：

10萬噸級集裝箱船舶（配備三艘拖船可提供拖力85.5t，首側推3000kw可提供側推力為40.8t）據介紹， 當船舶吃水為10m左右時， 該類船舶側推發揮最好功效。

當5級正橫來風時，風力Fa=76.1t；拖力與側推力之和T=135.5t，風力Fa<拖力與側推力之和，因此拖船的拖力可以抵消風力。

當6級正橫來風時，風力Fa=109.4t；拖力與側推力之和T=135.5t，風力Fa<拖力與側推力之和，因此拖船的拖力可以抵消風力。

當7級正橫來風時，風力Fa=171t；拖力與側推力之和T=135.5t，風力Fa>拖力與側推力之和，因此拖船的拖力無法抵消風力。

當8級正橫來風時，風力Fa=274.5t；拖力與側推力之和T=135.5t，風力Fa>拖力與側推力之和，因此拖船的拖力無法抵消風力。

通過以上比較分析，在未考慮流和船舶本身動力的影響時，對10萬噸級集裝箱船舶，拖船在風力小于7級時，只要拖纜保養和操作得當，可以控制船舶被風壓；拖船在風力達到7級以上時，無法控制船舶被風壓。根據本港拖船配備情況，10萬噸級船舶在風力超過7級的情況下靠離泊要非常謹慎。根據集美大學相似類型的集裝箱船舶船模試驗得出的結論基本上與上述相符。

實例分析

以地中海弗朗西斯卡在強北風中靠泊和地中海阿爾泰在強南風中離泊為例。

地中海弗朗西斯卡船舶資料：船長 363.57m ，船寬 48.2m，載重噸131346t， 吃水F9.2m/A10.8m，首側推功率4000kw。

地中海阿爾泰船舶資料：船長366.45m，船寬48.2m，載重噸 141051t，吃水F9.5m/A10.5m，首側推功率4000kw。

2012年8月24日， “地中海弗朗西斯卡”輪于1600時在引航員登（離）船點上引水，計劃靠落水，港內氣象條件：東北風5-6級，陣風7-8級。1730時3艘拖船帶好，1800時抵達泊位外檔開始入泊，由于尾受風面積較大，在強勁東北風的作用下船尾無法靠攏。在與船長協商下，利用車舵配合先將船首帶上纜繩后，解掉船首拖船集中3艘拖船在船尾全力頂推，在車舵配合下才使船舶安全靠上。整個靠泊過程持續3小時，所有人員身心疲勞，拖船也付出巨大努力。

2012年8月11日地中海阿爾泰靠漲水離漲水，0400時登輪開始離泊。港內氣象條件：西南風5-6級，陣風7-8級。船尾2艘拖船集中帶在盡可能靠近船尾處，船首1艘拖船也帶在盡可能接近船首處。在強西南風力作用下，船尾難以離開泊位，擺首相對容易，利用車舵配合使船尾離開，整個過程持續1小時才使船舶駛入航道。

終上所述，大型集裝箱船舶在江陰港強風中的靠離泊要充分考慮當時的氣象條件及拖船配備情況，絕對不能只顧生產而忽視安全。

實際操縱體會

靠泊時，帶拖船的時機應宜早不宜遲，特別是強風順流時，要做到留有余地，待拖船帶妥纜繩后再進行靠泊作業，千萬不可倉促入泊。帶拖船的過程中應盡量控制船速，事先與船長充分溝通，為加大拖力的力臂必須讓拖船帶在船舶的首尾處，但大型集裝箱船船首尾處的外形呈V字形拋開，上下結構變化很大，老式港作拖船由于船首到駕駛臺的距離很小，航行中拖船接近大船首、尾處帶纜較為困難。為此，可提前讓船方從外舷接近船首的導纜孔處拉出一根引纜（message line），往后拉到一或二艙位置準備，港作拖船靠上來時只要把大船的引纜和拖船的引纜連接好，大船用絞纜機絞上即可。船尾同理，此法非常有效。

選擇拖船時通常是把馬力大，狀態好的拖船配置在船尾處，而船首有首側推協助；在拖船助泊過程中，除了工作頻道外，雙方應約定好備用頻道。

拖船起拖前應松足纜繩并使拖纜緩慢受力，防止拖纜受到頓力，操作過程應謹慎小心，在拖船拖拉的過程中，引航員應注意控制船速以及拖纜的方向，防止拖船出現倒拖橫拖等危及拖船與大船的現象發生，為擺脫不利局面如需突然加車，應及早告訴拖船并令其適當減速，以保持較好的船位。解首拖纜時應關掉首側推器，盡量為拖船做下風，船速盡可能小，防止拖纜進入側推器。

在操縱過程中，引航員應注意觀察拖船與大船的相對位置及拖纜的方向與受力情況，并充分考慮到拖船對指令的響應時間以及拖船響應指令后為改變位置所作的操作對大船的影響，這種影響在船舶即將貼攏碼頭且被引領船舶是較小的船舶時更應加以關注。

在強南風中靠泊時，應充分考慮到集裝箱船舶易受吹攏風影響而落入下風，在抵達泊位外檔時與碼頭橫距至少應保持1倍船長，入泊時可適時用車舵配合。同時讓船尾的拖船早點松纜，做好拉的準備或者令拖纜稍微得力，以維持拖船的船位和拖纜角度，船首以側推器控制為主，拖纜同樣保持受力，通過尾拖不斷加、減車，抑制橫移速度，達到平行靠上碼頭的目的。強吹攏風時拖船起拖的時機應早一些，一般在離泊位接近一倍船長時就要令前后拖船起拖，測試拖船能否拖得住，在確認拖船能夠控制的住后再適時調整拖纜的方向和力量，保持船舶繼續向里趨勢，作一、二次停頓后靠上碼頭。如果發現即使拖船已經全力以赴，仍然無法有效控制船舶的靠攏速度，那就立即拋錨，先1節入水剎住，視船首距泊位距離適當松至2～3節入水剎牢，把船首穩住。當大船離泊位較近時，利用船舶在風、流和拖纜向后分力作用下后退之機，內舷滿舵微進，通過短時間進車產生的巨大舵力和轉向力矩，擺脫困境，平行靠上指定的碼頭。

在強南風中離泊時，如使用3艘拖船，可在大船首尾盡可能朝首尾端處（有條件的可由首尾巴拿馬孔處出纜）各帶1艘拖船，第3艘拖船帶在駕駛臺下方位置，在離泊過程中也可適時調整到內舷頂推。在纜繩解清后令3艘拖船配合側推開始起拖，在離碼頭的初期，即船舶尚未拉出足夠的安全距離時，應保持船舶里舷受流，例如船舶靠漲水離落水時，如果船舶前沖，應適當倒車，控制船舶不要有大的前沖后縮，千萬不要讓船首先出來，此時如果外舷受流船尾擺回碼頭將非常危險。由于作用于船舶首尾的力矩不平衡，必定會使船舶在離泊過程中產生偏轉。要使大船安全地離開碼頭，拖船的拖力當然必須接近或者大于風流合壓力，但在強吹攏風時離泊作業，拖船的拖力往往大得有限甚至略小，在這種情況下為了克服偏轉或擺出角度就不應通過減小某艘拖船的拖力來進行調整，因為這樣調整雖然可以達到克服偏轉或擺出角度的目的，但減小了總的作用于船舶上的向外的拉力，從而使船舶無法離開碼頭，此時必須充分運用本船的車、舵、錨以及流對船體的作用來增加總的作用于船舶上的向外的拉力，以達到減小船舶的風舷角克服吹攏風安全地離泊的目的。

（作者單位：福州港引航站）