“落山風”時大型集裝箱船靠泊技術探討

摘要：“落山風”是寧波舟山港穿山港區季節性的天氣現象，發生時吹開風可達十幾、甚至二十幾米每秒，給船舶的靠離泊、穩泊安全帶來重大風險，給引航員的操作帶來重大壓力和挑戰。本文分析穿山港區遠東碼頭落山風的成因，結合一次強“落山風”時大型集裝箱船靠泊經歷，提出一些操縱關鍵事項，供業界參考。

關鍵詞：落山風；大型集裝箱船；靠泊技術

0 引 言

近年來，集裝箱船舶的大型化發展趨勢愈發明顯，越來越多的大型集裝箱船舶投入運營。由于大型集裝箱船舶由于船體巨大，靠離泊時受風、流等外界條件的影響巨大，特別是受風的影響更加明顯。而駕引人員大都只關注較強吹攏風時的船舶操縱，對強吹開風時的靠泊技術研究較少。

1 “落山風”簡介

1.1 “落山風”的由來

臺灣恒春半島冬季有一種特有的天氣現象。每年十月到翌年三月，冬季風沿著中央山脈南下，到了恒春半島中央山脈余脈時，高度降到1 000 m以下，季風翻山越嶺直撲而下，因通過石門狹谷、大武山谷、與滿州鄉山脈谷地，風力突然增強，加上半島地勢陡降，面海廣闊，強風形成直撲之勢，當地居民稱之為“落山風”， 強勁時曾有高達13級風的記錄，相當于中度臺風。

1.2 穿山半島的“落山風”

穿山半島位于浙江省寧波市北侖區，是浙江大陸的最東端。南北分別為佛渡水道和螺頭水道，地勢多為丘陵，中部為海拔300 m左右的連綿群山，北部有小面積濱海海積平原分布。遠東碼頭位于穿山半島北岸，西起北侖四期6#泊位東側，跨竹灣山咀，東至上宅山咀，北臨螺頭水道，如圖１所示。

當春秋之際，日夜溫差較大時，如果正好遇到風力和風速合適的偏南風，佛渡水道方向過來的海上溫暖的空氣經過穿山半島中部山體抬升后，在山頂得到冷卻，密度變大，和半島北部的海面暖空氣形成明顯的密度差，山頂上的冷空氣攜勢能沿山坡北下，和原有的南風疊加，而穿山半島北邊是水域開闊的螺頭水道，風由陸地到廣闊海面，摩擦力減小，風力進一步增強，多方因素疊加影響，于是形成了強勁的“落山風”。在穿山曾經觀測到最大風力達到11級。而遠東碼頭正好處在“落山風”的路徑上，碼頭附近及前沿水域會受到較大影響，不利于船舶靠離泊及穩泊安全。

2 外界因素對大型集裝箱船的靠泊影響

影響大型集裝箱船靠泊安全的外界因素有風、流、浪、能見度等，風是其中最主要、最直接的因素[1]。因為大型集裝箱船受風面積大，所受風壓力巨大。另一方面，大型集裝箱船滿載時的吃水可達15 m以上，水下船體巨大，因此受流影響同樣不可小覷。遠東碼頭所在的穿山港區因為周圍島嶼的遮蔽效應，浪較小，對船舶靠泊影響不大。

2.1 風的影響

船舶受到的風壓力可以分解為縱向風壓力和橫向風壓力，縱向風壓力可通過船舶自身用車加以克服，而橫向風力則需通過拖船、側推器、錨、車、舵等的合理使用來加以克服[1]。船舶在風中所受風壓力和橫向風壓力大小分別為：

其中：

為水線以上船體所受的總風壓力；

為空氣密度（取 1.226 kg/）；

為風壓力系數，其值隨風舷角以及船體水線以上受風面積的形狀的變化而變化；

為水線以上船體正面投影面積；

為水線以上船體側面投影面積；

為相對風舷角；

為相對風速（m/s）；

為風壓力橫向分力；

為風動壓力力角。

風動壓力角可根據風舷角用巖井經驗公式估算：

以T.H輪為例，該輪船舶總長368.47 m，船寬51.06 m，滿載吃水15.8 m，最大載重噸152 344，滿載排水量195 707，當天吃水12 m，排水量120 230 t。滿載時正面投影面積≈2 200㎡，側面投影面積≈12 000㎡，側推（3 600 kW）約可產生50 t推力。

當=15.5 m/s，=30°時，所受風壓力：

風動壓力角：

則該輪的橫向風壓力為：

當=60°時，風動壓力角78°。

集裝箱船在滿載時不同風舷角的風動壓力系數見表1。

根據以上公式及風動壓力系數我們可以計算出T.H輪在不同風向及風速條件下所受的橫向風壓力，結果見表2。

從表 2 可知，當相對風舷角從 30°增加到 90°時，橫向風力大幅增加。風速 10 m/s、風舷角 60°時所產生的橫向風力比風速 13.8 m/s、風舷角 30°時所產生的橫向風力還要大。可見，風向對大型集裝箱船的靠離泊影響非常大。

2.2 流的影響

流對大型集裝箱船舶的靠泊安全也有重要影響，特別是遠東碼頭漲水時，潮流和碼頭走向有較大夾角，壓攏明顯。流壓力可用以下公式估算：

其中，

為橫向流壓力，

為水的密度（取1 018 kg/m3），

為流壓力橫向分力系數，

為相對流速，

L為船舶兩柱間長，

為船舶吃水。

以T.H輪（LBP=352 m，）頂流（=1kn）左舷靠泊遠東碼頭為例，假設靠泊相對流壓角為10°（右舷受流），取=0.3，則：

=×1018×0.3××352×12≈17.4（t）

靠泊過程中，船體里檔受流時會產生一定的內轉轉船力矩，船體外檔受流時會產生一定的外轉轉船力矩，流速越大，所產生的轉船力矩也越大。流對于船舶靠泊的影響，在一定程度上取決于船體哪舷受流，外檔受流會抵消部分船體在強吹開風時所受的風壓力，因此，在強吹開風時要減輕風的影響，就要在靠泊時使外檔受流。

根據以上分析， T.H輪滿載時在15.5 m/s，90°正橫的吹開風、1 kn左右頂流靠泊時，大概需要的拖船拖力為：208.5-17.4-50=141.1（t），即大概3艘4 800 hp拖船。但是實際上，拖船為了在急流中擺正船位，螺旋槳需要斜打，避免船體被流壓下，喪失部分功率[2]；另一方面，為了避免側推負荷過高，船上一般不會全速使用側推器。因此，應該至少要有2艘5 600 hp以上以及1艘4 000 hp以上的拖船助泊，方能保證把大船靠上碼頭。

3 T.H輪靠泊遠東11#泊位

3.1 氣象及潮汐

T.H輪計劃20日0045靠泊遠東11#泊位。3月19日下午天氣預報：港區東南風漸增至4級陣風5～6級，20日東南到南風5級陣風6～7級，05時起5～6級陣風7級，11～17時大榭以東6～7級陣風8級。當天為農歷二月十三，接近大潮汛，鎮海潮水高潮時3月19日2228，潮高296，低潮時3月20日0428，潮高17，潮差279。

3.2 引航計劃

接到引航任務后，即開始思索T.H輪靠泊要面對的問題：（1）靠泊時間為鎮海低潮前大概3 h 45 min，而大潮汛時鎮海低潮前3.5 h遠東11#泊位即有漲流，因此在靠泊過程中有可能出現有漲流的情況，而通常漲流就應該掉頭右舷靠泊；（2）根據天氣預報，港區20日風力將增加到5級，陣風6～7級，風向東南到南，而遠東碼頭附近因如上分析的原因，風力將更大一些，靠泊時將面對較大的吹開風。因此，選擇左舷靠泊、還是右舷靠泊是個問題。

泊位上的船是右舷靠泊，理論上講掉頭右舷靠泊不會對離泊船產生影響，似乎更合適一些，但仔細一想還是否定了這一操作方法。因為遠東碼頭因地理位置及地形原因，碼頭前沿經常形成回流，即外面落流時里面漲流，在靠泊過程中，碼頭邊可能會有漲流。但這時漲流一般不急，而且漲流區范圍通常比較窄，一般不超過1鏈，甚至不到100 m，經常掉過頭之后船舶還處于落流區，不利于控速和擺位置。而直接左舷靠泊，船舶一路過來都處于落流區，一方面頂流便于控速，另一方面落流向左的流壓可以與吹開風抵消一部分，便于擺船位；缺點就是為了避免影響離泊船，需要在離泊位較遠的地方等待，碼頭邊可能有順流，駕引人員需要掌握順流靠泊的技術。經過一番思索，權衡利弊，決定左舷靠泊。

3.3 T.H輪靠泊過程

20日0000，泊位船準時離泊，聯系離泊船引航員得知碼頭邊吹開風有10～12 m/s左右，心里有些打鼓，估計要頂很久才能靠上。但聯系拖船調度，得知助泊拖船為拖31（7 000 hp）、眾聯23（6 000 hp）、信拖10（5 600 hp），三條大馬力的助泊拖船立馬增強了順利靠泊的信心。

為了避免影響離泊船引航員操縱，提早采取減速措施，0000時我船抵達洋小貓北邊與長柄子頭之間，速度8 kn，0010時過長柄子頭，減到微速進，速度6 kn，逐漸駛出定線制航道。此時差不多鎮海高潮后2 h，螺頭水道落流已經開始明顯起來，微速進航速5 kn，流壓和風壓基本抵消。0035左右，與離泊船在中宅碼頭與LNG碼頭之間綠燈交會，此時我船距岸線橫距大概6鏈。因為吹開風較大，本想把船舶橫距擺攏一些，盡量減小入泊橫距，但是在中宅碼頭1#泊位西端正北400 m左右處發現有一拋錨運砂石小船，以至于入泊橫距不能再近。0040在中宅碼頭對開帶好拖船，拖31 帶右船艏，眾聯23帶右船艉，考慮到吹開風較大，信拖10沒有帶纜，令其到眾聯23前面一點位置頂。拖船帶好后，瞬時最大風力已經接近14 m/s，船位仍處于落流區、風壓與流壓基本抵消。

船艉清爽拋錨小船后短時進車，拉出船頭，余速4.5 kn，停車淌航。0100時泊位對開，橫距1鏈，把船基本倒停，入泊角10°。風力愈發強勁，瞬時已達18?22 m/s，風向尾八字70?～80o，船艏、船艉先后出現攏泊困難。起初，船位處于落流區，船艉尚能頂進，但船艏攏泊困難，通過倒車使大船有退速，讓船舶轉心后移，增加前面拖船和側推的作用力臂，進而增大船艏的轉船力矩，保持船艏、船艉同步靠近碼頭。橫距兩倍船寬時，船舶進入漲流區，變成內檔受流，船艉又出現攏泊困難，通過減小船艏作用力，或短時間外舷滿舵進車，把船舶變成“負角度”（船艏適當朝外）靠泊，變成外檔受流，以抵消部分風的影響；另一方面，變成“負角度”后，船艉風舷角也有所減小，所受橫向風壓力也有所減小，船舶整體又慢慢靠進來。適時用車調整轉心位置和船舶所受風、流的角度，經過半個多小時的努力，T.H輪終于在0135貼上碼頭。T.H輪入泊軌跡如圖2所示。

貼上碼頭后風力似乎有所減弱，三條拖船最快車頂推可以把船穩住，鑒于“落山風”強勁，告訴船長前后纜繩都帶5-2-2，經過40 min的緊張帶纜，0215所有纜繩均勻受力。此時風力基本穩定在14m/s左右，讓3艘拖船逐步減車至停車，發現船舶沒有被吹開，讓船長解拖船。并告知船長如果發現船被明顯吹開，一要立即停止作業，二是立即聯系VTS；通知遠東調度時刻關注該船情況，發現異常及時聯系拖船；同時要求拖船調度讓附近拖船備好車，以備應急。

4 “落山風”時船舶靠泊遠東碼頭關鍵事項

4.1 風流要吃準

穿山港區地理位置獨特，碼頭前沿水域存在多個回流區域，外落里漲、外漲里落都是很常見，而且不同潮汛、不同時間的潮流相差很大。給駕引人員的日常操作帶來不少的困難，再加上“落山風”影響，操作難度陡增。因此，駕引人員要加強潮流認知，須熟悉穿山水域的潮流規律。預報南風大時，就要有可能遇到強“落山風”的準備，提前制定引航計劃，確定好哪一舷靠泊，盡可能讓潮流和風的影響相互抵消、趨利避害。

4.2 算準需要的拖船馬力

大型集裝箱船側面受風面積比較大，總長366 m船型的側受風面積一般都在10 000m2 以上，有的甚至達到15 000 m2，所受風壓力非常大。一般情況下總長366 m以上船型在風速7～8m/s時就要引起重視，一定要提早算準拖船馬力，不要等靠不上了，才臨時加拖船，增加靠泊時間及安全風險。此外，要提醒拖船頂推位置要盡可能靠近艏艉兩端，以增加作用力臂。船舶側推器起輔助作用，要避免長時間全速運轉，防止側推罷工。

4.3 控制好靠泊“三要素”

較強吹開風時，入泊橫距比通常情況要小，以減少頂推、靠泊時間。急流時貿然減小入泊橫距，有可能造成緊迫局面。橫距較大時，根據風向適當調整入泊角度，以減小風舷角，從而減輕風壓力。強吹開風時，入泊橫移速度不會太快，但要考慮船舶受風后的偏轉效應，特別是前、后八字風。當然還要考慮流的影響，不要想當然認為吹開風大，拖船一停速度會就下來；船舶快要貼攏碼頭時，不要怕口令多，也不要怕靠泊趨勢停頓。一定要做到平行靠泊，控制好前后貼攏速度一致避免反彈[3]。

4.4 注意船舶穩泊

穩泊是船舶安全生產的基礎，一旦發生斷纜穩泊出現問題，就可能出現險情甚至發生重大事故。“落山風”季節一定要提醒船方多帶纜繩，如有條件，可加帶橫纜，船上纜繩數量不足，可考慮帶回頭纜；提醒船方做好巡查，保持纜繩均勻受力，如有異常及時報告VTS或碼頭。靠好碼頭后，不要急于解拖船，讓拖船逐級減車直至停車，觀察船舶是否被吹開，必要時讓拖船在船邊提供監護。

5 結束語

“落山風”時大型集裝箱船靠泊穿山港區遠東碼頭是一項特殊的引航作業。除了要熟悉大型集裝箱船的性能，清楚碼頭附近潮流規律，掌握風、流對船舶操縱的影響之外，還要有充分的引航計劃，敬業擔當的精神，湛的引航技能。特別要與船長和拖船保持密切溝通、精密配合，只有這樣才能讓船舶安全得到切實保障。

參考文獻

[1] 洪碧光.船舶操縱原理與技術[M].大連：大連海事大學出版社.2007.

[2] 潘國華.大風浪時大型集裝箱船安全靠、離泊的思考[J].航海技術，2006（4） .

[3] 杜偉杰.大型集裝箱船大風浪時靠離泊安全分析與探討[A].2011年蘇浙閩滬航海學會學術研討會論文集[C]，2011.

作者簡介：

穆鵬輝，高級引航員，（E-Mail）175529227@qq.com

周宏國，高級引航員，（E-Mail）53051928@qq.com

曹桂榮，高級引航員，（E-Mail）749153240@qq.com