淺水效應對船舶航行安全的影響及對策

李超+王偉軍+艾萬政

【摘 要】 為保障船舶在相對淺水水域的航行安全，闡述界定淺水水域的3種方法，介紹淺水效應對船舶航行造成的影響，提出淺水區安全航行的對策：自主減速航行；利用船舶測深儀不斷測深；忌用自動舵；提前備車備錨；正確對待淺水效應對停船沖程的作用；船舶會遇時提前減速避讓。在相對淺水水域謹慎駕駛，正確對待淺水效應可提高淺水域航行安全水平。

【關鍵詞】 淺水效應；船舶操縱性；自主減速；減速避讓；安全航行

0 引 言

船舶在淺水水域航行時，會產生淺水效應并影響船舶的運動，進而影響到船舶的航行安全，因此，對船舶如何在淺水水域安全航行展開進一步的分析和研究，掌握針對淺水效應的船舶操縱技能，對提高船舶航行安全有著重要意義。

1 淺水水域的界定

對于不同吃水的船舶來說，水的深淺是個相對概念，通常使用船舶吃水與水深的比值來確定水深，具體而言：比值在1.2～1.5時，該水域是淺水域；當比值小于1.2時，該水深是超淺水域。

從船舶操縱性角度看，水深與吃水的比值小于1.5時該水域為淺水域；從船體在前進中所受阻力看，對低速船來說，水深與吃水的比值小于或等于4時，對高速船來說，比值小于或等于10時，該水域可視作淺水區；從船體的橫向運動阻力看，當水深與吃水的比值小于或等于2.5時，該水域可視作淺水區。

2 淺水效應對航行船舶的影響

2.1 阻力增加

船舶在淺水區航行時會產生淺水興波，前進阻力增加，螺旋槳表面附近渦流的增強會降低螺旋槳的推進效率。在這些因素的綜合影響下船速會降低。

2.2 附加質量和附加慣性矩增大

船舶在航行中帶動周圍的水一同運動造成的質量增加，稱為附加質量。船舶在回轉過程中其自身的慣矩也會增加，這增加的慣矩稱為附加慣矩。[1] 當船舶在淺水中航行時，周圍的水流加速，船體附加質量和附加慣性矩與水深無限水域相比會有明顯的增加。這些額外的增加量與水深吃水比、航道寬度、船速、船舶種類等因素相關。水深與吃水比值越小、航道寬度與船長之比越小時，以及船舶方形系數越大、船速越高時，附加質量和附加慣性矩增加的幅度就越大。當水深與吃水比值小于2時，附加質量和附加慣性矩增加的值比較明顯；當水深與吃水比值小于1.5時，附加質量和附加慣性矩的值將成倍增加。

2.3 船體下沉及縱傾加劇

當船舶駛入淺水區時，由于船底部和水底間的距離變小，水在三維空間下的運動變成只能在二維平面內運動，隨著水流流速的增大，這不僅會導致劇烈的壓力變化，而且會使得壓力波動范圍向船尾擴展，在同一時間增加興波，致使船體增加下沉，并使船舶縱傾發生變化。[2] 船舶速度一定時，船體下沉量值將與水深吃水比值大小成反比，即相對水深越淺，下沉量就會越大，船舶的富余水深就會變小。這不僅會降低船舶操縱性能，也可能造成嚴重的船舶擦底或擱淺，給船舶的航行安全帶來極大威脅。

2.4 船舶水動力和力矩增大

水動力及水動力矩的增大對船舶的主要影響是靠泊時不易橫移和不易轉向，造成靠離泊或回旋掉頭困難。在淺水區，水動力和水動力扭矩隨著水深的變淺而增大。由相關實驗可知，隨著水深變淺，水動力系數及水動力矩系數將成倍增加，尤其是當水深與吃水比值小于2后，水動力系數和水動力矩系數增加更加明顯。

2.5 船舶操縱性發生變化

船舶駛入淺水區域后，其操縱性能會發生明顯的變化。在平面二維水流運動中，船體下沉量會隨著船舶的速度的增大而增大，同時縱傾增大，船尾處水流向上擴散使船尾部渦流和伴流增強，導致舵力降低，水深吃水比越小，舵力下降就越明顯。因此，船舶在淺水域中作回旋運動時，往往由于旋回阻力矩增加而使得旋回性變差，但是此時船舶的航向穩定性反而會變好。

3 淺水區安全航行對策

3.1 自主減速航行

船舶的降速分為自然降速和自主降速。船舶在淺水區航行時，會發生船舶吃水增加、縱傾增大、阻力增大，造成降速，即自然降速；而船舶駕駛人員自行采取降速措施來降低船舶的航速，則稱作自主降速。

船舶減速航行不僅可以減少阻力，而且還可節省燃料保護機器。船舶在淺水區航行，船速越高，下沉量越大，可能導致吸底或損壞螺旋槳事故；而降低航速，可防止船舶發生較大的下沉，從而有利航行安全。

3.2 利用船舶測深儀不斷測深

在淺水區航行時，利用測深儀探深，使船舶盡可能行駛于最適宜的航路，保持一定的富余水深，進而確保航行安全。[3] 船舶駕駛員應密切注意本船的位置，使船舶行使于安全水深航路的中心或附近，避免偏離航道，隨時調整船舶航速，保障航行安全。

3.3 忌用自動舵

在淺水中，船舶舵力下降，舵效應變差，此時切勿使用自動舵，倘若正在使用，必須立即改為人工舵；為了減小船舶在淺水區航行使舵效差的不利因素影響，應注意用舵中要提前做好轉舵的準備，用完后要及早將舵回正，為下一次使用提供方便，并且在操舵過程中使用舵角時應稍大一些。

3.4 提前備車備錨

當駕駛人員發現船舶已在淺水區航行時，應立即向船長報告，及時告知機艙備車。因為船舶備車后，其主機的輸出功率約為50%～60%的最大連續輸出功率，便于主機換車等變化，從而實現船舶操縱。這樣船舶就可以更好地在船舶較多、交通條件復雜的淺水區航行，面對一些特殊的情形時及時采取應變措施。此外，為防止因舵效降低等原因可能出現船舶操縱失控等險情，還應事先告知有關人員備錨，以便必要時使用。

3.5 正確對待淺水效應對停船沖程的作用

在淺水區航行，船舶所受阻力增加，停船性能會有所提高。遇緊急停船時，淺水效應的影響將更加明顯。雖然船舶在淺水中，停船性能有所提高，但駕駛員不可麻痹大意，不能把淺水效應對減小停船沖程的作用預計過高，以防盲目依靠效應對停船沖程的作用，以免事故發生。

3.6 船舶會遇時提前減速避讓

淺水區航道淺窄多彎、水流情況復雜、兩船相距較近還會產生船吸效應等，都會給船舶航行及會讓帶來較大困難，因此，盡可能避免在淺水區航道內會遇和追越，并不斷觀察后方船舶是否有追越本船的意圖，及早察覺，及時通過甚高頻（VHF）電話與他船取得聯系，說明情況或者至少鳴汽笛5短聲來警告他船，使船舶安全航行。在航行過程中與他船會遇時，要立即減速，并向右調整位置，在安全航行的前提下，適當地增大兩船會遇時的橫向水平距離，從而減小船間作用。駕駛人員必須要加強與對方船舶的聯系，謹慎操作，嚴格遵守有關規章制度及避碰規則，隨時準備避讓。

4 結 語

船舶在淺水區航行時，由于存在淺水效應，船舶安全航行會受多方面因素影響。船舶駕駛員要重視這些因素，在淺水中航行時，一定要具有高度的責任心，注意減速，實時提高舵效，做好充分的準備工作并謹慎駕駛，從而確保船舶航行安全。

參考文獻：

[1] 洪碧光.船舶操作[M].大連：大連海事大學出版社，2008.

[2] 招定友.船舶淺水效應的研究[J].天津航海，2009（2）：4-6.

[3] 郭禹，張吉平，戴冉.航海學[M].大連：大連海事大學出版社，2014.endprint