船行波對條帚門支航道中漁船安全作業的影響及應對建議

崔建國 朱鵬飛 賈宏飛 周承淵 曹博文

【摘 要】 為保障條帚門航道內漁船的航行安全，研究航道中遠洋船舶產生的船行波對附近漁船安全作業和航行的影響，通過建立線性橫搖計算模型和仿真計算得到兩船間安全距離，計算出船行波波高和漁船橫搖角度的變化規律，通過結果量化分析得到漁船航行安全作業的邊界條件。據此提出安全通航應對建議：控制航行距離、控制航行速度、漁船主動避讓。

【關鍵詞】 船行波;橫搖;仿真計算;條帚門支航道

0 引 言

舟山群島地處我國東部“黃金岸線”與長江“黃金水道”的“T”字形交匯處，深水港口資源得天獨厚，通江達海的區位優勢顯著，來往船舶眾多，航道通航密度較大。同時，舟山群島也是我國最大的漁場，漁業資源極其豐富，漁船數量繁多，漁船通常從條帚門支航道進出舟山群島捕魚。在通航密度較大地區，大型船舶航行時船后產生的船行波在一定范圍內會影響漁船的作業和航行安全，嚴重時會導致漁船傾覆。因此，研究條帚門支航道大型船舶產生的船行波對漁船安全作業的影響具有重要的現實意義。目前的研究主要是通過建立相關的模型、船模實驗、數值模擬及仿真計算等方法來分析船行波對他船的影響。本文基于船行波的相關理論，通過建立漁船的線性橫搖模型，并結合相應的經驗公式，計算出在條帚門支航道中常見的4種遠洋船型的船行波對常見漁船產生的橫搖角度，并對漁船的通航安全性進行研究。

1 航道及船行波

1.1 條帚門支航道

條帚門航道坐落于蝦峙島與元山島之間，主航道全長22.5 n mile，平均水深20 m，寬度 m，最窄處寬540 m，可允許部分大型船舶通航;支航道全長3.6 n mile，平均水深20.5 m左右，寬度500 m，一般可通航中小型船舶。

1.2 船行波

船行波由橫波和縱波組成，是由船舶對水體的壓力變化所引起的水體表面波動而形成的。大型船舶航行時的船行波波擊到了目標船，使目標船橫搖，如果目標船儲備浮力值很小或者是目標船的干舷太低，則此時的船行波對目標船影響很大，使目標船不能處于良好的工作狀態，甚至可能發生傾覆，造成一系列的安全隱患和經濟損失。

1.3 船行波相關計算公式

在水深吃水比h /d<2的海港航道中，船行波的波高隨著其傳播距離的增加而衰減，公式如下：

hS=h罰？）

式中：hS為距離船舷S處的波高，m; S為船舷到計算點的距離，m; h為船側船行波波高，m; C為船舶方形系數; B為船舶寬度，m; L為船舶長度，m。

在水深吃水比h /d<2的海域中，船行波的波高隨著船速而變化，經驗公式如下：

hmax=2（2）

式中： hmax為船行波的最大波高，m;? v為船速，; d為船舶吃水，m; g為重力加速度，取9.18 m/s2。

船舶在水中的線性橫搖模型計算公式如下：

I？+ 2n? + D稧M= D稧M ka0 sint

（3）

式中： D為船舶排水量; I為含附加質量和重力加速度的橫搖慣性矩系數; n為阻尼力矩系數; GM為船舶初穩心高度; k為有效波傾系數; a0為表面波傾;為船行波頻率;為最大橫搖角度;t為橫搖固有周期。

1.4 船型介紹

根據調研，本文選取條帚門支航道中常見的4種遠洋船型進行仿真計算，其船型參數見表1。

2 船行波影響下漁船最大橫搖 角度計算

漁船通常船長38 m，船寬7.5 m，吃水3 m，初穩心高度0.71 m，橫搖固有周期7 s，航行速度11 kn。雜貨船、散貨船、油船、集裝箱船的船行波的波高及在船行波影響下漁船最大橫搖角度計算結果見表2。

表2 雜貨船、散貨船、油船、集裝箱船不同船速和船間距的船行波波高及在船行波影響下漁船的最大橫搖角度

由表2可以看出：

（1）當雜貨船以航速15 kn距漁船40 m航行時，漁船的最大橫搖角度為9.75埃嚶媧？0 m航行時漁船的最大橫搖角度為7.30埃壞痹踴醮院剿？3 kn距漁船20 m航行時，漁船的最大橫搖角度為9.87埃嚶媧？0 m航行時漁船的最大橫搖角度為7.31啊？

（2）當散貨船以航速15 kn距漁船40 m航行時，漁船的最大橫搖角度為9.75埃嚶媧？0 m航行時漁船的最大橫搖角度為7.28埃壞鄙⒒醮院剿？3 kn距漁船20 m航行時，漁船的最大橫搖角度為10.8埃嚶媧？0 m航行時漁船的最大橫搖角度為8.03啊？

（3）當油船以航速15 kn距漁船30 m航行時，漁船的最大橫搖角度為9.93埃瘓嚶媧？0 m航行時漁船的最大橫搖角度為7.48埃壞庇蝕院剿？3 kn距漁船20 m航行時，漁船的最大橫搖角度為10.87埃嚶媧？0 m航行時漁船的最大橫搖角度為6.92啊？

（4）當集裝箱船以航速15 kn距漁船30 m航行時，漁船的最大橫搖角度為9.03埃瘓嚶媧？0 m航行時漁船的最大橫搖角度為6.27埃壞奔跋浯院剿？3 kn距漁船30 m航行時，漁船的最大橫搖角度為7.43埃嚶媧？0 m航行時漁船的最大橫搖角度為6.05啊？

3 安全通航建議

3.1 控制航行距離

通常該類型漁船在正常工作時的極限橫搖角度不能超過10啊5奔跋浯⒃踴醮⑸⒒醮⒂痛？5 kn的速度航行且分別距漁船30 m、40 m、40 m、30 m時，這4種船型在航行時產生的船行波均會使漁船產生橫搖，其最大橫搖角度分別為9.03啊？.75啊？.75啊？.93埃淺=詠媧惱9ぷ鞅曜嫉募蘚嵋〗嵌齲聳庇媧諍叫惺本突岜冉銜O眨灰虼耍奔跋浯？5 kn的航速航行時，漁船與集裝箱船間的距離應大于30 m;當散貨船、雜貨船、油船均以15 kn的航速航行時，漁船應在遠離以上3種船舶至少40 m以外。同理可知：當油船及散貨船以13 kn的速度航行時，漁船至少應在遠離油船及散貨船20 m以外;漁船可距集裝箱船30 m左右的距離航行，當遇到雜貨船時兩者距離應不小于20 m。

3.2 控制航行速度

以散貨船為例，當散貨船距漁船40 m且分別以15 kn、13 kn的速度航行時，漁船的最大橫搖角度分別為9.75啊？.03啊S紗絲芍媧淖畬蠛嵋〗嵌人嬪⒒醮暮叫興俁鵲募跣《跣。梢醞ü跣∩⒒醮暮叫興俁壤幢Vび媧暮叫邪踩T詿渚嘁歡ㄊ保⒒醮暮剿偌跣〉絞褂媧淖畬蠛嵋〗嵌仍？0耙韻錄純傘6雜媧裕捎詿湫вΦ淖饔檬奔湓匠ご湫вυ矯饗裕繃醬詠保媧υ詘踩渚嘞略黽雍剿僖約跣〈湫вΦ撓跋燉幢Vて浜叫邪踩？

3.3 漁船主動避讓

當漁船與較大船舶的距離超出安全臨界限時，較大船舶在受限水域極易與漁船產生船間效應。特別是兩船的長度差距大，較大船舶會對較小船舶產生強大的興波阻力。較小船舶耐波性差，相對于較大船舶更易轉向，當兩船距離太近時，較小船舶受船間效應的影響極易被打偏或被吸引撞上較大船舶，導致其受損或被碾壓傾覆，嚴重威脅該航道船舶的航行安全。根據《國際海上避碰規則》的相關規定，漁船不應妨礙任何按照分道通航規定航行的船舶的行駛，因此應由漁船主動避讓他船。當漁船避讓他船且處于分道通航線外時，漁船應盡量遠離分道通航線;當漁船在分道通航線內時，漁船應盡快斜穿分道通航線離開該航道避讓他船。除此之外，漁船應正確使用船上的雷達設備，合理設置自動雷達標繪儀的距離以便獲得早期碰撞危險警報，并對探測到的目標進行追蹤;在有可能危及自身航行安全的情況下，應盡早采取大幅度轉向，快速航行避讓目標船，直到駛離危險區域為止，以保證自身的航行安全。

4 結 語

基于船行波的相關理論，選取合適的計算公式，建立恰當的模型。通過大量計算得出漁船安全航行的邊界條件，并結合《國際海上避碰規則》提出建議，以期對該航道的漁船在避讓常見的4種船型時有所幫助。