超大型滿載無動力散貨船舶靠泊的關(guān)鍵技術(shù)分析
——以大連港18萬噸級“勝利”輪無動力靠泊礦石大碼頭操作為例

惠恩琳 大連港引航站

1.超大型滿載無動力散貨輪靠泊的技術(shù)難點(diǎn)梳理

超大型滿載無動力散貨輪在靠泊時存在眾多不確定因素，進(jìn)而導(dǎo)致不同靠泊技術(shù)難點(diǎn)。靠泊技術(shù)難點(diǎn)是不確定因素的載體，雙方存在辯證關(guān)系，即：不確定因素能夠影響靠泊技術(shù)難點(diǎn)，不同的靠泊技術(shù)反作用于不確定因素。因此預(yù)判不確定因素并加以利用，辯證關(guān)系上可以實(shí)現(xiàn)靠泊作業(yè)安全完成的設(shè)想。

超大型船舶有兩大區(qū)六小類操縱技術(shù)難點(diǎn)，它們是：操縱能力不佳、提速及停船能力不佳、錨的作用不佳；水域?qū)Σ倏v影響較大、風(fēng)流對自身影響較大、自身對拖輪依賴較大。

1.1 滿載船舶的自身操縱技術(shù)難點(diǎn)

滿載船舶自身操縱技術(shù)難點(diǎn)一言蔽之：慣性較大。

1.2 無動力船舶自身操縱技術(shù)難點(diǎn)

無動力船舶自身操縱技術(shù)難點(diǎn)是：自身無動力，完全依賴拖輪協(xié)助，由此產(chǎn)生的弊端是：因拖輪馬力不同而產(chǎn)生不同的操縱性；因拖輪型號的不同而產(chǎn)生不同的操縱性；因拖輪人為因素不同而導(dǎo)致的不同操縱性。

1.3 技術(shù)難點(diǎn)歸納

航運(yùn)界關(guān)于超大型船舶的操縱、滿載船舶操縱、空載無動力船舶操縱已經(jīng)具有一整套完善的理論研究及實(shí)踐證明，但是將三大操縱難點(diǎn)集合于一體的超大型滿載無動力船舶的靠泊操縱研究，目前還處于空白階段.因此，理論上對于該種操縱作業(yè)的支撐較少。因?qū)嵺`機(jī)會罕見，導(dǎo)致該種作業(yè)的技術(shù)難點(diǎn)的特點(diǎn)是：一加一大于二。

2.超大型滿載無動力散貨輪技術(shù)難點(diǎn)克服

2.1 流對超大型滿載無動力散貨輪的影響及克服流要素影響分析

超大型滿載無動力散貨輪的靠泊速度受拖輪馬力影響。按現(xiàn)行世界通用拖輪馬力分析，能夠執(zhí)行拖帶該種船舶的拖輪馬力在4000匹到6000匹之間。靜水情況下拖帶速度一般為3到4節(jié)左右。因此，該種拖帶作業(yè)的編隊(duì)航行速度極低，受流作用明顯。

下面以大連港靠泊18萬噸滿載無動力礦石船“勝利”輪靠泊大連港礦石碼頭為例對流影響進(jìn)行分析：

①碼頭概況。大連港礦石碼頭始建于2002年7月，于2004年6月7日正式接卸第一條鐵礦石船，是中國東北地區(qū)承接進(jìn)口礦石的主要港口。礦石碼頭位于大孤山半島東南端，具備接卸40萬噸礦船資質(zhì)，碼頭混礦業(yè)務(wù)繁忙，日常靠離礦船頻繁。本次 “勝利”輪為18萬噸級滿載礦船，滿載吃水18.3米，由于主機(jī)故障，需無動力靠泊礦石大碼頭，操作難度巨大，這也是礦石碼頭有史以來無動力靠泊最大的一條船。

大連港礦石碼頭由1個30萬噸兼顧40萬噸級礦石專用碼頭和1個15萬噸級轉(zhuǎn)水碼頭組成，大碼頭為棧橋式，引橋長465米，泊位長450米，前沿水深-25米，調(diào)頭區(qū)水深-23.7米，直徑850米，航道水深-23.7米，碼頭走向053---233度。

②船舶概況。船名“勝利”（M.T.AQUAVICTORY)船長292米，型寬45米，載重噸182060噸，凈噸41829噸，滿載卸貨178348噸鐵礦石，進(jìn)港吃水18.3米，該輪主機(jī)故障，無動力。導(dǎo)航助航以及舵設(shè)備正常。如表1。

③受流影響分析。在航行期間，該輪航行速度始終存在1節(jié)以內(nèi)的變量。一方面是因航行速度緩慢，流速流量變化導(dǎo)致同一拖輪馬力下船速發(fā)生變化；另一方面是因航向發(fā)生變化，導(dǎo)致流對船舶作用交角變化，從而導(dǎo)致流對船的作用產(chǎn)生變化。以2020年6月3日大連港“勝利”輪靠泊礦石碼頭流向舉例，如表2。

見表2可知，流向的變化、時間的變化（時間變化則流速變化）、對大船的影響也存在不同變化范疇。

上述兩種變化，皆因大船航行速度較慢，流對其作用時間長、作用范圍大、作用效果明顯所致。通過式1可以計算流影響下的船速：

該種作用可參考以下方程計算，

表1 “勝利”輪基本情況表

表2 “勝利”輪作業(yè)中流向流速對大船影響表

表3 拖輪馬力及其數(shù)量配比表

2.2 風(fēng)要素對作業(yè)影響及克服風(fēng)要素影響分析

風(fēng)對滿載船舶影響較小的前提是風(fēng)力在影響船舶法向運(yùn)動之下。換言之：風(fēng)力必須滿足不能夠影響大船法向運(yùn)動的條件。此外，風(fēng)致涌浪對大船的運(yùn)動及拖輪拖帶效果也會巨大影響，考慮到作業(yè)安全系數(shù)，必須將風(fēng)致涌浪的影響降至最低。風(fēng)對船速影響可通過式2進(jìn)行計算：

風(fēng)對大船法向運(yùn)動方程式如下：

通過以上理論方程式，結(jié)合實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，本文提出風(fēng)力標(biāo)準(zhǔn)及風(fēng)致涌浪作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為：

（1）風(fēng)力小于等于6級（12米每秒）

（2）涌浪小于等于1 米，拖輪能正常發(fā)揮效能

（3）能見距離大于等于1海里，靠泊作業(yè)應(yīng)在白天進(jìn)行。

（4）富裕水深按照最大吃水10%計算，該輪航經(jīng)水域水深均滿足此項(xiàng)要求，避免乘潮。

2.3 拖輪要素對作業(yè)影響及選配拖輪的要素分析

拖輪是該種作業(yè)的重點(diǎn)要素，也是超大型滿載無動力船舶靠泊的關(guān)鍵點(diǎn)。拖輪的選派應(yīng)選擇大馬力拖輪。如果港口配備拖輪不足，則拖輪的使用必須滿足以下條件：協(xié)助拖輪靠泊6艘，單拖輪馬力大于等于4200HP,其中6000HP以上拖輪不少于2艘，5000HP以上拖輪不少于2艘。如表3。

拖輪操縱關(guān)鍵要素分析及舉例：

拖輪的拖帶位置必須滿足可進(jìn)可退，可橫向法向位移的要點(diǎn)。針對超大型散貨輪船型特點(diǎn)，可以總結(jié)歸納為：

第一帶纜原則：航行期間，前一后一側(cè)四的拖輪帶纜模式。如圖1。

前一及側(cè)四擁有使大船前進(jìn)縱向速度的要素。其中前一起到主導(dǎo)因素效果。

后一擁有減緩縱向速度的要素。

第二帶纜原則：靠泊期間，前一后二側(cè)三的拖輪帶纜模式。如圖2。

前一拖輪擁有使大船有前進(jìn)縱向速度的要素。

后二拖輪擁有使大船有后退縱向速度的要素。

側(cè)面三條拖輪擁有使大船產(chǎn)生橫向位移能力的要素。并結(jié)合橫向法向速度加以調(diào)整頂推力度大小。

實(shí)踐舉例：2020年6月3日1250大連港兩名引航員于”勝利”輪錨泊位置登輪（GPS位置LAT38°54.4′N LOT122°04.2′E),當(dāng)時氣象條件 南偏東風(fēng)5級，涌浪浪高1米左右，視線3海里，潮水，0738 295 1357 69 1952 276 0208/4，如表4。

拖輪馬力配備：配備，連港49,50馬力7200HP 連港40馬力6500HP 連港33馬力6000HP連港28馬力5000HP 連港27馬力5400HP，其對大船操縱效果影響 如柱形表5。

由柱形表可知，在實(shí)際操縱中，7200匹馬力拖輪對大船影響效果最佳。但5000匹馬力拖輪也可以產(chǎn)生可以預(yù)期的正面影響。

具體拖輪使用辦法舉例：

引航員與船長互相交換引航信息，制定了拖輪帶纜及靠泊方案，根據(jù)錨位當(dāng)時情況預(yù)設(shè)進(jìn)港航線，根據(jù)潮流情況預(yù)設(shè)到達(dá)航道口及碼頭外沿時間。引航員和船長達(dá)成共識，這種無動力滿載礦船，方形系數(shù)大，慣性大，操縱困難，必須彼此密切合作，謹(jǐn)慎操縱，確保安全。拖輪安排如下：考慮到大船無動力只能由拖輪提供向前和向后的動力，船首正中分派最大馬力的拖輪連港49，放纜長度150米以上，進(jìn)行吊拖，提供大船向前的動力，并且可以通過向左向右轉(zhuǎn)改變拖纜的方向協(xié)助大船變向。另一條最大拖輪連港50船尾正中帶纜，放纜長度超過150米，主要是提供大船向后的動力，為大船減速，也可通過向左向右調(diào)整拖纜方向協(xié)助大船變向，在需要大船向前加速時，可以收纜，位于船尾正中頂推。連港33和連港40分別位于大船左右兩舷船首位置旁拖帶纜，拖輪出首纜帶在大船艏樓纜樁上，大船出拖輪尾纜，帶在大船主甲一艙附近纜樁上。連港33和40采用旁拖方式，可以協(xié)助大船加速，減速，轉(zhuǎn)向等操作。連港28,27分別位于大船左右兩舷船尾靠近駕駛臺前帶纜，只帶一根拖輪頭纜，位于大船直線段平面部位，主要作用是通過頂推或者吊拖大船尾部，使大船變向。因?yàn)榇蟠蚯斑\(yùn)動轉(zhuǎn)心靠前，這個部位頂推或者吊拖離轉(zhuǎn)心較遠(yuǎn)，力臂長，力矩大，更利于大船轉(zhuǎn)向。

圖1

圖2

表4 “勝利”輪作業(yè)氣象條件一覽表

表5

圖3

1320按照引航員按要求帶妥拖輪纜繩，報告VTS申請起錨進(jìn)港，并播發(fā)船舶動態(tài)，提醒周圍船舶協(xié)調(diào)避讓。1330錨離底，選擇航線距離錨泊船1海里間距，并搶占上流方向，慢慢加速駛出錨地。

1400船速加至3節(jié)，利用拖輪連港28，27，輔助用舵，調(diào)整大船航向，各拖輪反應(yīng)工作情況正常，拖纜受力情況良好。采用船尾正中拖輪連港50收纜上來全速頂推船尾繼續(xù)加速。1500駛出錨地，采用大弧航線，繞開錨泊船。此時航向210°，船速4.2節(jié)。由于偏東南風(fēng)，落潮東北流，左舷船頭涌浪較大，拖輪33左右搖晃嚴(yán)重，拖纜受力磨損較大，為了安全起見，大船立即減速，并把連港33和40，尾纜解掉，然后采用吊拖方式分別位于連港49兩側(cè)。各拖輪正常作業(yè)后繼續(xù)加速。如圖3所示。

1700航道延長線4.5海里左右，航向340°船舶拖帶速度5.5節(jié)，各拖輪配合正常有序，按照預(yù)定計劃正常前進(jìn)。此位置為大窯灣和新港進(jìn)出口船航道，來往船只較多，保持正規(guī)瞭望，加強(qiáng)聯(lián)系，協(xié)調(diào)避讓，并慢慢減速航行。

1730航道外2海里減速至4節(jié)，船位擺在航道中心線延長線稍偏左一側(cè)，因?yàn)楫?dāng)時為NE 流，并調(diào)整航向，采用小角度，分段轉(zhuǎn)向，使大船慢慢駛向航道。左側(cè)連港33和28解纜，然后分別帶在右舷，28帶在右舷船頭第二位，33帶在右舷船尾最后一位。如圖4。

1800進(jìn)入航道口K2浮筒，船速降到3節(jié)，此時船頭連港49停拖，主要利用向左向右轉(zhuǎn)向控制航向，船尾連港50放長纜倒車減速。此時已換流，流向SW，流速較緩。

1840到達(dá)調(diào)頭區(qū)，航速0.7節(jié)，此時船位是入泊的關(guān)鍵，橫距碼頭400米，流向SW,流速0.7節(jié)，頂流右舷受流，航跡線慢慢壓向碼頭前沿，通過連港40，連港33放纜倒車控制入泊速度和角度，并利用船首外張減小流壓角，控制攏速。當(dāng)距碼頭橫距150米時，進(jìn)一步減少艏向與碼頭的夾角，利用連港49和50控制大船前后速度，對好泊位旗，保持大船縱向速度為0.靠攏速度控制在0.3節(jié)以下。

圖4

圖5

1905船接近碼頭，船首向053°與碼頭平行，靠泊速度5cm/S，1910貼上碼頭靠墊，連港40,28,27,33全速頂住，開始帶纜。

2000帶纜前后224完畢，解拖輪，引航員下船。本次拖航距離20.3海里，用時7個多小時。AIS運(yùn)動軌跡如圖5所示。

2.4 超大型滿載無動力船舶靠泊的技術(shù)協(xié)調(diào)。

人員選擇為：適任引航員，高級引航員一名承擔(dān)主引責(zé)任，一名一級引航員協(xié)助。

受人員選擇影響的其他因素協(xié)調(diào)：操縱預(yù)案，應(yīng)急措施，及注意事項(xiàng)：

（1）靠泊時段。船舶一般為左舷靠泊碼頭，且進(jìn)入航道及完成靠泊作業(yè)需選擇白天頂流（西南流）時段進(jìn)行，即當(dāng)日高潮頂前兩小時左右進(jìn)入航道，高潮頂前0.5小時左右完成靠泊作業(yè)。以“勝利”輪為例：大連引航站根據(jù)國家海洋局出版的2020年潮汐表，6月3日大連港，高潮1951 潮高276，選擇 進(jìn)入航道完成靠泊的時段為1750---1920。

（2）拖輪要求.港作拖輪應(yīng)在引航員錨地登輪時全部到位，按照引航員要求帶好纜繩。

（3）碼頭要求.船舶靠岸前應(yīng)該做好靠泊的一切準(zhǔn)備工作，船頭船尾跑開岸機(jī)，碼頭指導(dǎo)員應(yīng)配備能與引航員進(jìn)行通話的對講機(jī)，以保證該輪靠泊期間能夠與引航員保持有效的聯(lián)系溝通。碼頭應(yīng)配備熟練的系解纜工人，按照操作規(guī)程快速有效的帶好纜繩。

（4）船員配合要求。船長應(yīng)了解操縱預(yù)案，駕駛臺導(dǎo)航助航儀器正常工作，舵機(jī)正常工作，船員應(yīng)了解拖輪帶纜方式，備好拖帶用纜和系泊用纜。

（5）注意事項(xiàng)。各方人員應(yīng)密切配合，做到協(xié)調(diào)一致，確保拖航作業(yè)過程中的人身安全，杜絕冒險和違章作業(yè)，拖航過程中應(yīng)派專人查看拖纜磨損狀況，無關(guān)人員應(yīng)遠(yuǎn)離拖纜，避免拖纜突然崩斷時造成意外傷害。作業(yè)中要加強(qiáng)觀察分析，不斷修正作業(yè)方案使每一個操作步驟都留有充分的余地，并采取最佳的操縱動作。

（6）應(yīng)急措施。拖航過程中應(yīng)全程備雙錨，如果突遇大風(fēng)大霧等惡劣氣象，應(yīng)充分利用港作拖輪，以及大船舵錨，采取安全措施。必要時選擇合適的地方下錨。引航員和船長有權(quán)根據(jù)當(dāng)時環(huán)境和情況，采取對安全最有利的措施，或者終止靠泊作業(yè)。

3.結(jié)語

超大型無動力滿載船舶，方型系數(shù)大、慣性也大、起速、轉(zhuǎn)向、制動困難，船舶操作者應(yīng)足夠重視。基于關(guān)鍵性因素，在作業(yè)前研究好可行方案，克服風(fēng)流氣象等不利因素影響、合理安排拖輪配置、采用最佳帶纜方式、控制好船位、利用攏流流速角度及各方面密切配合以確保安全靠泊。在通用解決辦法中，要重點(diǎn)考慮超大型滿載無動力船舶的關(guān)鍵技術(shù)要素，將第一帶纜原則、第二帶纜原則等關(guān)鍵因素點(diǎn)有序分配，按照對立統(tǒng)一的原則實(shí)踐操作。