大型集裝箱船落流進蛇口航道的操縱

深圳引航站 李東波

大型集裝箱船落流進蛇口航道的操縱

深圳引航站 李東波

大型集裝箱船；船舶水動力矩；蛇口航道；船舶操縱

根據大型集裝箱船進蛇口航道的操縱經驗，分析了特定情況下船舶產生水動力矩對船舶操縱的影響，從引航員的角度提出了對這種偏轉的抑制手段和方法。

一、蛇口航道的概況

如圖1所示，蛇口航道位于珠江口東側，以潮流影響為主.潮流是不規則半日混合潮流，并具有一般河口的往復流特征，漲潮流向320°～355°，落潮流向130°～165°，流速一般在1～3 kn，并與潮差成正比。在豐水期流速偏大，有記錄的最大流速超過6 kn。

在蛇口航道1號浮到3號浮之間蛇口航道走向是037°，而落水流向是130°～165°，流向與航道走向接近于垂直。船舶進入蛇口航道，為了抵御水流的影響，在船舶操縱進港時就需要加上一定的流壓差。流壓差與船速、流速的關系如表1所示（為簡化問題，認為水流流向與航道走向垂直）。

表1 流壓差與船速、流速的關系

需要說明的是：表1的數據是把船看做質點來考慮的，在流壓差影響下的橫向船位增寬不計；不同舵角下的轉動速率不同，而造成不同的前沖不計。

由于集裝箱船的操縱性能遠遠好于散雜貨船，而且從實際的引航情況來說，在落水流速1～3 kn時，也主要以集裝箱船為主，而大型的散雜貨船，則通常在緩流時進港。因此，本文僅考慮大型集裝箱船進口的情況。從實際操船經驗來說，在落流速度1～3 kn時，船速維持在6～8 kn為佳。

二、大型集裝箱船舶的特點

1.船型肥大、滿載時瞭望盲區很大，要求充分利用雷達、AIS等助航設備協助瞭望，并多移動瞭望位置。

2.受風面積大、風壓差較大時，受風力轉船力矩的干擾，操縱較為困難。

3.吃水大、受流面積大，要求盡量選擇在緩流時刻進出港。

4.慣性大，船速快，要求操縱時有較大的提前量。

5.船舶長度大，旋回半徑大，在避讓、轉向、掉頭、錨泊等操作時要求有足夠的水域寬度。

6.通常有艏側推器，舵效較好，主機性能好。

三、實際操船方法及注意事項

1. 操船方法

在實際的操船中，由于大型集裝箱船（船長大于等于250 m）船型大、船舶操縱較為困難，落水流進蛇口航道時，其基本航行方法是：在赤灣凱豐K1浮與蛇口1號浮串視時，船舶航向應當在355°或355°以西，即航向小于355°，并根據船舶的船長、吃水及船舶的應舵情況而定；在串視前就要調整好本船與赤灣凱豐K1浮的橫向距離，船長和吃水大的船舶，橫距就應當大一些，一般橫距在2～3鏈；當船位接近與赤灣凱豐K1浮正橫時，即應開始用舵右轉，依據本船的船速、落水流速及本船的應舵情況，使用不同的舵角，維持船舶向右轉動的連續性；為保證本船的船位，利用舵角的改變，調整本船的轉動角速度，并切實關注本船與蛇口集裝箱碼頭的距離。一直到本船進入到蛇口3號浮以東主航道落水流遮蔽區，在蛇口集裝箱碼頭岸線的遮蔽下，完全消除了主航道落水流的影響。在這一右轉的操船過程中，操船人員要密切關注船舶的姿態、船位以及與過往的船舶交通流的相互影響。同時，還要對船速進行實時監控，因為集裝箱船的主機功率較大，所對應的船速較高，船舶轉動引起的降速會小于船舶從頂流到橫流對船速的影響，有時在不降低車速的情況下，船速還要增大。

圖1 蛇口航道概況

在整個操縱船舶進港的過程中，需要充分考慮船舶在進入由蛇口集裝箱碼頭岸線所造成的主航道落水流場遮蔽邊界線時，由于不均勻流場造成的船舶水動力矩的急劇變化，對操縱船舶產生的不利影響。

2. 船舶在進口操縱過程中需要特別注意的問題

圖2 蛇口航道與主航道落水流向及遮蔽區示意圖

如圖2所示，當本船位于船位1時，本船的運動姿態是在有一定的前進速度，同時也帶有一定的轉動角速度，本船船體水下部分全部受到落水流的影響，此時本船所受到的水動力所產生的轉船力矩，其大小從其產生的原因來看，是極其復雜的。作為船舶操縱人員，對其在量上的大小，可以不予考慮。但對其存在的影響和方向是要引起足夠的重視。在實際的操船情況中，小于3 kn的流速的情況是可以在本船的車舵效應下來進行正常的操縱[1]。此時的水動力矩轉船方向是船舶受流方向，即是使船舶向左轉動。其中水動力的大小與水下受流面積成正比，水動力矩的大小與水動力作用中心到船舶重心的距離成正比。

當本船于船位1經過船位2向船位3過渡時，水下船體受流面積不斷減小，但是，水動力作用中心不斷向后位移。這是因為，在流向與船舶首尾向垂直時，其水動力作用中心近似位于水下受流面積中心，使得轉船力矩在船位2（船中位于流場遮蔽邊界線上）附近時，達到了最大值。此時的船舶姿態極易向左偏轉，并且在實際的操船中，有過很多次向左偏轉的危險情況發生。

當本船位于船位3時，船舶已經進入了流場遮蔽區了。此時，橫流的影響已經消除。

在操船過程中需要特別注意的問題就是本船在船位2附近時，由于水動力矩的急劇增大，就存在或者發生導致本船左轉的趨勢，這也就造成船舶操縱中危險態勢的發生。

3. 克服水動力矩轉船的方法

首先，在落流的流速為1～3 kn時，就要把靠碼頭的任務分為三個步驟。第一步，僅僅是考慮進入蛇口航道，靠碼頭所要求的其他要素予以放棄，全部精力都放在安全進入蛇口航道上，避免因考慮其他因素而影響對進入蛇口航道的操縱，這也就是引航員經常說的“先進去再講”。從船位1經船位2到船位3這個過程中，最重要的是保持船舶向右轉動的連續性，用不同的舵角不同的車速，來控制船舶的轉動角速度，發出的口令直接用舵角及車速指令來下達，最忌諱的口令是“把定”。第二步，就是降速，適時調整車速，把船速降到合適的速度，可以使用拖船來協助降速，為靠碼頭做準備。第三步，是靠碼頭，開始控制余速、進泊角度和橫距。尤其是在落水流比較急時，要靠的碼頭又近在蛇口航道入口處時，這三步的規劃更為重要。在實際操船中，筆者往往是在進入航道的蛇口3號浮后，才開始停船動作，然后，把船倒回到要靠的蛇口航道口附近的泊位，并在拖船的協助下靠碼頭。

其次，要在拖船的使用上做好準備，尤其是對船艉拖船纜繩帶妥時機要予以保障。一般在本船船位抵達赤灣凱豐K1號浮時，即應開始帶拖船。當本船在進口操船過程中，如果本船車舵無法控制水動力矩致船向左偏轉時，要及時利用拖船予以協助，尤其是船尾方向的拖船在船舶右后的頂推作用，要比船首側推及船首拖船的作用效果好得多，可以大大緩解船舶因水動力矩的左轉作用，乃至抵消。船首方向上的拖船，其纜繩要放得足夠長，也是一個用于大船降速和制動的重要手段，需要時，可以命令船首拖船快速向后倒車，達到增加大船的降速和停船能力。

最后，當在本船車舵及拖船協助下無法抑制水動力矩的轉船時，要果斷拋雙錨，快倒車來消除船舶的危險態勢。

四、結語

大型集裝箱船進港是一個復雜的過程，風、流、交通流、助泊拖船以及人為因素等影響因素眾多，任何一個方面的疏忽都可能導致危險的發生。本文根據引航實踐經驗，從船舶水動力力矩相關理論的角度，分析了大型集裝箱船在落流時安全進蛇口航道的操縱方法，并提出了操縱的難點和注意事項，以供參考。

[1]張丹.基于實時模擬流場的武橋水道船舶操縱及通航方案研究[D].2009.