限制航道中的船舶操縱

陳喜光，崔昆濤

隨著船舶的噸位越來越大，數(shù)量也在迅速增長，使得世界范圍內(nèi)許多港口變得擁擠不堪，之前較為安全的深水域也相對(duì)變成了淺水域。任何一艘滿足現(xiàn)行《IMO-船舶操縱性標(biāo)準(zhǔn)》的船舶，僅僅表示它在無限水域中，在無風(fēng)、無浪、無流等環(huán)境干擾力影響的理想狀態(tài)下，具有操作性。但是，船舶一旦行駛進(jìn)入到限制航道，其操縱性與其在無限水域中就有著較大的區(qū)別。同時(shí)，在限制航道中航行的船舶，當(dāng)船速比較低時(shí)，由于受到岸形和外界擾動(dòng)因素的影響，極易發(fā)生重大事故。

1 限制航道中影響船舶操縱性能的因素

1.1 淺水域的影響

有關(guān)淺水域，國際上尚無統(tǒng)一的定義與標(biāo)準(zhǔn)。我們通常是依據(jù)水深吃水比 （H/d） 來判斷。從淺水對(duì)船舶操縱的實(shí)際影響來看，依據(jù)霍夫特的研究可以做如下界定：按照對(duì)船體在前進(jìn)運(yùn)動(dòng)中所受阻力的影響來看，低速船當(dāng)H/d≤4，高速船H/d≤10，即可視為淺水域；按照橫向運(yùn)動(dòng)中對(duì)阻力的影響，H/d≤2.5時(shí)可以視為淺水域；對(duì)于船舶操縱性有明顯影響，并達(dá)到易發(fā)現(xiàn)的程度，應(yīng)以H/d≤1.5來界定。當(dāng)船舶由深水航行入淺水時(shí)，船舶運(yùn)動(dòng)和狀態(tài)將發(fā)生變化。

1.1.1 船體浮態(tài)變化

船舶航行至淺水域時(shí)，會(huì)發(fā)生船體下沉和縱橫傾變化，特別是航速較高時(shí)，變化更為明顯，甚至導(dǎo)致擱淺或擦底。主要是因?yàn)榇w水下間隙變小，流速增加，船體的水動(dòng)力垂直分力變化，水深越淺越明顯；其次是船行波導(dǎo)致船體浸水面積的重新分布。

1.1.2 舵力、螺旋槳的變化

淺水中流經(jīng)舵葉、螺旋槳的水流紊亂，主要是伴流增強(qiáng)，從而使舵力及螺旋漿效率均下降。船模實(shí)驗(yàn)表明，在操相同舵角時(shí)，深水中的初始轉(zhuǎn)船力矩比淺水中的大，而且相對(duì)水深越小，其差值越大。

1.1.3 操縱性能變化

在進(jìn)入淺水域中，船舶的虛慣矩和旋回阻矩的系數(shù)有較大的增加，旋回阻矩系數(shù)較虛慣矩增加得更快，而舵力轉(zhuǎn)船力矩系數(shù)卻沒有明顯地增加，反而因漂角的減小而有所下降，這就使得船舶的旋回性指數(shù)和追隨性指數(shù)K，T均減小。而K值減小，說明船舶的旋回性變差。T值減小，表明船舶的追隨性和航向穩(wěn)定性變好。航行淺水域中的船舶，因船體下沉、首傾等原因所受到的阻力增加使得船舶的停船性能會(huì)有一定程度的改善。在停船沖程這一方面，尤其突出表現(xiàn)在剛停車后余速較高的一段時(shí)間里，淺水阻力增大，有利于較快地降速以減小沖程，但是當(dāng)余速較低的時(shí)候，由于上述影響因素較弱，所以對(duì)減小停船沖程的作用也相應(yīng)減小。

1.2 岸壁的影響

1.2.1 成因

當(dāng)船舶航行在淺水域時(shí)，船底的水流受到限制，船側(cè)水流增加，改變了水流對(duì)船體的作用力和力矩。隨水深和寬度的減小，上述變化將更加顯著。船舶航行在限制航道發(fā)生的作用力的變化和航向的改變?cè)跓o限制航道中是不存在的。例如，船舶航行在橫斷面為常數(shù)對(duì)稱于中剖面的河道中時(shí)，如船舶的縱中剖面和速度方向與河道中線一致，則水流對(duì)稱流經(jīng)船體不產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)力和偏行力矩。但是如果不一致，則船體與近岸之間的距離小，流速快，壓力低；船體與遠(yuǎn)離岸之間的距離大，流速慢，壓力大。左右兩邊造成的壓力差Py，把船舶吸向岸壁。因此，船舶靠近岸壁時(shí)船首產(chǎn)生岸推現(xiàn)象，船尾產(chǎn)生岸吸現(xiàn)象。

1.2.2 岸壁效應(yīng)的影響因素

對(duì)于在限制航道中航行的船舶，岸壁效應(yīng)是一個(gè)極為不安全的因素。它會(huì)造成船舶過度的與岸壁接近，當(dāng)船頭因離岸轉(zhuǎn)船力矩的作用而突然偏轉(zhuǎn)時(shí)，就會(huì)造成船尾與岸壁的觸碰。經(jīng)過模擬實(shí)驗(yàn)與實(shí)船經(jīng)驗(yàn)證明，岸壁效應(yīng)與以下因素有關(guān)：航行中的船舶離中心航道越遠(yuǎn)，岸壁效應(yīng)越明顯；當(dāng)水道的寬度越狹窄，過水?dāng)嗝嬖叫。侗谛?yīng)就越強(qiáng)；當(dāng)上述條件相同時(shí)，水深越淺，岸壁效應(yīng)就越強(qiáng)；船速越大，岸壁效應(yīng)越明顯；船型越大，岸壁效應(yīng)越明顯。

1.3 吸力的影響

船舶航行在限制航道中，當(dāng)一船追越另一船時(shí)，這時(shí)兩船相互靠近，內(nèi)舷間的流速加快，壓力下降，產(chǎn)生了相互吸引的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象叫做“船吸”現(xiàn)象。關(guān)于兩船相互靠近時(shí)的作用力和力矩的大小，美國的錫爾費(fèi)司坦曾經(jīng)做過理論上的研究，并且，美國的R·N·Newton在泰勒實(shí)驗(yàn)池也做過這方面的模擬實(shí)驗(yàn)。兩個(gè)研究在實(shí)驗(yàn)結(jié)果上是較為接近的，其結(jié)論如下：第一，當(dāng)兩船航行相互靠近時(shí)，它們所受到的吸力與力矩的大小與兩船的相對(duì)位置有關(guān)。兩船相距的越近，受到的吸力和力矩就越大，所產(chǎn)生最大吸力的位置是在兩船并肩并靠時(shí)。當(dāng)兩船橫距從50英尺擴(kuò)大到100英尺，吸力將下降40%。第二，當(dāng)大船和小船相互靠攏時(shí)，小船受到的吸力要比大船受到的吸力大，其危險(xiǎn)程度也比大船更加嚴(yán)重。第三，當(dāng)兩船位置一定時(shí)，吸力的大小與兩船間的橫距平方成反比。第四，船舶在并靠時(shí)需要較大的舵角克服吸力和偏轉(zhuǎn)。

2 限制航道中航行方法

2.1 準(zhǔn)備工作

進(jìn)入限制航道前，要有充分的準(zhǔn)備，首先要備妥有關(guān)的海圖、港圖、航路指南等必備的航路資料，并更新到最新版本；其次要了解限制航道內(nèi)的水文情況，包括淺點(diǎn)、暗礁、可航寬度等，對(duì)是否要乘潮做到心中有數(shù)；最后要仔細(xì)查閱資料，掌握航道內(nèi)的助航標(biāo)志和導(dǎo)航設(shè)施。

2.1.1 備車

在限制航道中航行時(shí)，船舶操縱性能變差，這時(shí)需要備車。備車后主機(jī)的輸出功率通常約為最大輸出功率的50～60%。備車后便于主機(jī)換車，實(shí)施機(jī)動(dòng)操船。

2.1.2 減速

在限制航道中航行時(shí)，由于淺水效應(yīng)使船體下沉，縱傾變化加劇，同時(shí)速度越高，下沉越大。所以對(duì)于相對(duì)水深較淺的水域，要備車減速，特別是大噸位、長尺度的船舶切不可心存僥幸，馬虎大意，為了趕潮水過淺灘而高速擦淺，造成嚴(yán)重事故。

2.1.3 提高舵效

隨著船速的降低，船舶舵效隨之降低，故采用以下方法提高操舵控向效果：加大舵角；提高螺旋槳的進(jìn)車轉(zhuǎn)速；通過進(jìn)車或倒車，利用螺旋槳的橫向力致偏性來提高舵效；裝有側(cè)推器的船舶可以利用側(cè)推器來提高舵效。

2.2 操縱方法

船舶駛?cè)胂拗坪降罆r(shí)，為了減小岸壁的影響應(yīng)行駛于航道的中心線上。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和船模實(shí)驗(yàn)，在航道寬度接近船長的淺窄水道內(nèi)，行駛于航道中央的船舶應(yīng)將其船速降到10節(jié)以下，以便船舶保向航行。

同時(shí)，注意降低船速，避免岸壁及周圍船舶的影響。注意駛?cè)霚\水域船舶下沉，防止觸礁擱淺。合理用舵，掌握提高舵效的常用方法。注意風(fēng)流影響，及時(shí)壓舵。防止船吸現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)避免兩船靠的太近。如不能保向，請(qǐng)拖輪協(xié)助。

在限制航道中，出于安全的考慮，往往要低速行駛，這樣就導(dǎo)致了舵的效能變差，同時(shí)受到風(fēng)、浪、流等不利因素的影響，操縱性也隨之變差，發(fā)生擦底、觸岸、碰撞的危險(xiǎn)性也隨之提高。為了提高限制航道中船舶的操縱性，引航員應(yīng)熟悉限制航道的水文地理?xiàng)l件，注意觀察，并合理用舵。航道部門也應(yīng)積極配合，合理勘察、積極疏浚、修繕航道并及時(shí)發(fā)布最新的航道變化信息，為船舶在航道中安全航行提供保障。

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