基于模擬器的超大型集裝箱船靠泊時水流的影響分析

李靜，李強

（1.廣州港引航站，廣東 廣州 510030；2 大連海事大學，遼寧 大連 116026）

船舶在港內操縱靠泊時，一般選擇頂流靠泊的靠泊方式[1]。在有流的港口，靠泊和旋回調頭時，不可避免地受到潮流的影響，由于超大型集裝箱船舶的船舶尺度較大，一旦受到潮流的影響，發(fā)生擱淺和觸碰碼頭的事故概率將明顯變大[2]，為了分析潮流對超大型集裝箱船舶的影響，利用船舶操縱模擬器，對20 萬噸級集裝箱船舶靠泊進行了模擬，分析了潮流的影響，提出了降低潮流影響的安全保障措施，為引航工作提供寶貴的經(jīng)驗。

1 模擬實驗方法概述

1.1 模擬實驗設備

本文模擬試驗平臺采用了大型操船模擬器。該模擬器具有在電子海圖上顯示船舶動態(tài)圖形的功能，還能顯示水平視場角為270°的視景；

1.2 研究船型

本文研究船舶為20萬噸級集裝箱船，該船長400米，寬61.5 米，滿載排水量為238920 立方米，滿載吃水為17 米，具備首尾雙側推器。船舶旋回資料見圖1。

圖1 船舶旋回參數(shù)

1.3 模擬實驗水域

研究水域選擇某20 萬噸級集裝箱碼頭，碼頭長度為635 米，碼頭前沿停泊水域寬118m，底高程-17.5m；回旋圓直徑800m，底高程-16.2m。

圖2 模擬實驗水域

1.4 拖輪配置

考慮到20 萬噸級集裝箱船舶受風、流影響較大，本次模擬實驗中，選擇4 艘拖輪，其中1 艘為4800hp，其他三艘為4000hp 拖輪。

1.5 風流情況

（1）風力：根據(jù)工況的不同設為東北風7 級（極限值）、東北風6 級、東北風5 級（常態(tài)值）、南風7級（極限值）、南風6 級、南風5 級（常態(tài)值）。

（2）流向：流向取值為298°（漲潮流向）和118°（落潮流向）。

（3）流速：流速取值為1.5kn（漲潮）和1.8kn（落潮）。

2 模擬實驗結果分析

2.1 流對平行靠離泊的影響

本文分別就漲潮流和落潮流對船舶操縱模擬試驗，流速取最大流速，漲潮流取1.5kn，落潮流取1.8kn。

由于文研究內容中碼頭走向和設置潮流的方向一致，船舶在靠泊的最后階段和離泊的開始階段，船舶基本處于頂流或順流的狀態(tài)，流的作用使船舶產生加速或減速，此時由于船速較低，在適當使用主機的情況下，能夠抵消流對船舶運動的影響。則模擬實驗表明，在船舶平行靠泊和平行離泊的階段，流對船舶的運動影響較小。

2.2 流對旋回操縱的影響

順流到港的船舶在靠泊前需要進行旋回操縱，針對本文研究的20 萬噸級集裝箱船舶，船舶尺度和吃水均較大，必然受到流的明顯影響，船舶在旋回操縱的過程中，船舶將處于橫流的狀態(tài)，流的作用使船舶產生較為明顯的橫移，需要船舶在進行旋回操縱之前，將船位控制在來流方向，否則船舶存在偏離港池的風險。模擬實驗表明，在船舶旋回的過程中，駕駛員將船位控制在來流方向，并在配布足夠數(shù)量的拖輪后，船舶能夠完成旋回操縱。

圖3 模擬實驗3-1 NE 風6 級，漲潮流1.5kn，調頭靠泊

2.3 船舶靠泊注意事項

（1）嚴格限制船舶進出港時的通航條件，盡量避免20萬噸級集裝箱船舶在順流急流時進行進出港操縱。

（2）船舶在各轉向點進行轉向時，應密切注意風、流的影響，順流時，轉向時機應適當提前，頂流時可適當延后。

（3）頂流駛抵碼頭水域的余速應盡量控制在低速狀態(tài)。順流駛抵碼頭外檔時，視流速決定余速大小，流速大，余速不宜過低，以抵消掉頭后的流壓作用。同時，為了保證船舶安全駛抵碼頭外檔，船速應控制在能維持舵效的最低航速，在失去舵效時，可用短暫進車維持舵效。

（4）拖輪應及時就位，使用拖輪時應注意協(xié)調拖輪和大船之間的關系，操船者應很好運用拖輪的操縱特性協(xié)助控制好大船運動。

（5）航行和掉頭過程中應密切注意船體受風、流影響而產生的漂移和不利偏轉以及船舶轉動時不同轉心位置導致的船首或船尾的偏移量。注意保持船身與碼頭或周邊障礙物具有足夠的安全距離。注意避讓過往船舶。

3 結論

流對船舶靠泊過程的影響是船舶港內操縱安全的重要因素之一，對于超大型船舶，流的影響更為明顯，本文采用船舶操縱模擬器的研究方法，對20 萬噸級集裝箱船舶在有流水域的靠泊進行了模擬實驗，并根據(jù)模擬實驗結果對流的影響進行分析，表明；在有流水域進行靠離泊操縱時，必須注意相應的操縱要點，充分利用拖輪的作用，以保證船舶安全。