大型集装箱船落流进蛇口航道的操纵

深圳引航站 李东波

大型集装箱船落流进蛇口航道的操纵

深圳引航站 李东波

大型集装箱船；船舶水动力矩；蛇口航道；船舶操纵

根据大型集装箱船进蛇口航道的操纵经验，分析了特定情况下船舶产生水动力矩对船舶操纵的影响，从引航员的角度提出了对这种偏转的抑制手段和方法。

一、蛇口航道的概况

如图1所示，蛇口航道位于珠江口东侧，以潮流影响为主.潮流是不规则半日混合潮流，并具有一般河口的往复流特征，涨潮流向320°～355°，落潮流向130°～165°，流速一般在1～3 kn，并与潮差成正比。在丰水期流速偏大，有记录的最大流速超过6 kn。

在蛇口航道1号浮到3号浮之间蛇口航道走向是037°，而落水流向是130°～165°，流向与航道走向接近于垂直。船舶进入蛇口航道，为了抵御水流的影响，在船舶操纵进港时就需要加上一定的流压差。流压差与船速、流速的关系如表1所示（为简化问题，认为水流流向与航道走向垂直）。

表1 流压差与船速、流速的关系

需要说明的是：表1的数据是把船看做质点来考虑的，在流压差影响下的横向船位增宽不计；不同舵角下的转动速率不同，而造成不同的前冲不计。

由于集装箱船的操纵性能远远好于散杂货船，而且从实际的引航情况来说，在落水流速1～3 kn时，也主要以集装箱船为主，而大型的散杂货船，则通常在缓流时进港。因此，本文仅考虑大型集装箱船进口的情况。从实际操船经验来说，在落流速度1～3 kn时，船速维持在6～8 kn为佳。

二、大型集装箱船舶的特点

1.船型肥大、满载时瞭望盲区很大，要求充分利用雷达、AIS等助航设备协助瞭望，并多移动瞭望位置。

2.受风面积大、风压差较大时，受风力转船力矩的干扰，操纵较为困难。

3.吃水大、受流面积大，要求尽量选择在缓流时刻进出港。

4.惯性大，船速快，要求操纵时有较大的提前量。

5.船舶长度大，旋回半径大，在避让、转向、掉头、锚泊等操作时要求有足够的水域宽度。

6.通常有艏侧推器，舵效较好，主机性能好。

三、实际操船方法及注意事项

1. 操船方法

在实际的操船中，由于大型集装箱船（船长大于等于250 m）船型大、船舶操纵较为困难，落水流进蛇口航道时，其基本航行方法是：在赤湾凯丰K1浮与蛇口1号浮串视时，船舶航向应当在355°或355°以西，即航向小于355°，并根据船舶的船长、吃水及船舶的应舵情况而定；在串视前就要调整好本船与赤湾凯丰K1浮的横向距离，船长和吃水大的船舶，横距就应当大一些，一般横距在2～3链；当船位接近与赤湾凯丰K1浮正横时，即应开始用舵右转，依据本船的船速、落水流速及本船的应舵情况，使用不同的舵角，维持船舶向右转动的连续性；为保证本船的船位，利用舵角的改变，调整本船的转动角速度，并切实关注本船与蛇口集装箱码头的距离。一直到本船进入到蛇口3号浮以东主航道落水流遮蔽区，在蛇口集装箱码头岸线的遮蔽下，完全消除了主航道落水流的影响。在这一右转的操船过程中，操船人员要密切关注船舶的姿态、船位以及与过往的船舶交通流的相互影响。同时，还要对船速进行实时监控，因为集装箱船的主机功率较大，所对应的船速较高，船舶转动引起的降速会小于船舶从顶流到横流对船速的影响，有时在不降低车速的情况下，船速还要增大。

图1 蛇口航道概况

在整个操纵船舶进港的过程中，需要充分考虑船舶在进入由蛇口集装箱码头岸线所造成的主航道落水流场遮蔽边界线时，由于不均匀流场造成的船舶水动力矩的急剧变化，对操纵船舶产生的不利影响。

2. 船舶在进口操纵过程中需要特别注意的问题

图2 蛇口航道与主航道落水流向及遮蔽区示意图

如图2所示，当本船位于船位1时，本船的运动姿态是在有一定的前进速度，同时也带有一定的转动角速度，本船船体水下部分全部受到落水流的影响，此时本船所受到的水动力所产生的转船力矩，其大小从其产生的原因来看，是极其复杂的。作为船舶操纵人员，对其在量上的大小，可以不予考虑。但对其存在的影响和方向是要引起足够的重视。在实际的操船情况中，小于3 kn的流速的情况是可以在本船的车舵效应下来进行正常的操纵[1]。此时的水动力矩转船方向是船舶受流方向，即是使船舶向左转动。其中水动力的大小与水下受流面积成正比，水动力矩的大小与水动力作用中心到船舶重心的距离成正比。

当本船于船位1经过船位2向船位3过渡时，水下船体受流面积不断减小，但是，水动力作用中心不断向后位移。这是因为，在流向与船舶首尾向垂直时，其水动力作用中心近似位于水下受流面积中心，使得转船力矩在船位2（船中位于流场遮蔽边界线上）附近时，达到了最大值。此时的船舶姿态极易向左偏转，并且在实际的操船中，有过很多次向左偏转的危险情况发生。

当本船位于船位3时，船舶已经进入了流场遮蔽区了。此时，横流的影响已经消除。

在操船过程中需要特别注意的问题就是本船在船位2附近时，由于水动力矩的急剧增大，就存在或者发生导致本船左转的趋势，这也就造成船舶操纵中危险态势的发生。

3. 克服水动力矩转船的方法

首先，在落流的流速为1～3 kn时，就要把靠码头的任务分为三个步骤。第一步，仅仅是考虑进入蛇口航道，靠码头所要求的其他要素予以放弃，全部精力都放在安全进入蛇口航道上，避免因考虑其他因素而影响对进入蛇口航道的操纵，这也就是引航员经常说的“先进去再讲”。从船位1经船位2到船位3这个过程中，最重要的是保持船舶向右转动的连续性，用不同的舵角不同的车速，来控制船舶的转动角速度，发出的口令直接用舵角及车速指令来下达，最忌讳的口令是“把定”。第二步，就是降速，适时调整车速，把船速降到合适的速度，可以使用拖船来协助降速，为靠码头做准备。第三步，是靠码头，开始控制余速、进泊角度和横距。尤其是在落水流比较急时，要靠的码头又近在蛇口航道入口处时，这三步的规划更为重要。在实际操船中，笔者往往是在进入航道的蛇口3号浮后，才开始停船动作，然后，把船倒回到要靠的蛇口航道口附近的泊位，并在拖船的协助下靠码头。

其次，要在拖船的使用上做好准备，尤其是对船艉拖船缆绳带妥时机要予以保障。一般在本船船位抵达赤湾凯丰K1号浮时，即应开始带拖船。当本船在进口操船过程中，如果本船车舵无法控制水动力矩致船向左偏转时，要及时利用拖船予以协助，尤其是船尾方向的拖船在船舶右后的顶推作用，要比船首侧推及船首拖船的作用效果好得多，可以大大缓解船舶因水动力矩的左转作用，乃至抵消。船首方向上的拖船，其缆绳要放得足够长，也是一个用于大船降速和制动的重要手段，需要时，可以命令船首拖船快速向后倒车，达到增加大船的降速和停船能力。

最后，当在本船车舵及拖船协助下无法抑制水动力矩的转船时，要果断抛双锚，快倒车来消除船舶的危险态势。

四、结语

大型集装箱船进港是一个复杂的过程，风、流、交通流、助泊拖船以及人为因素等影响因素众多，任何一个方面的疏忽都可能导致危险的发生。本文根据引航实践经验，从船舶水动力力矩相关理论的角度，分析了大型集装箱船在落流时安全进蛇口航道的操纵方法，并提出了操纵的难点和注意事项，以供参考。

[1]张丹.基于实时模拟流场的武桥水道船舶操纵及通航方案研究[D].2009.