从操纵的角度浅析长江口深水航道航行

刘慧君+郑凯雨

摘 要：本文通过对长江口深水航道特点及对操纵产生的影响的分析，探讨船舶如何在该水域内安全航行。

关键词：长江口深水航道 安全航行

如图所示，进港航道为北水道和南水道；目前进出港主要以南水道为主。而南水道又分为南槽、北槽（深水航道）。

自长江口灯船至圆圆沙灯船航段，全长约43 n mile。长江口深水航道是目前进出黄浦江及长江沿岸各港区的深水航道，自D12灯浮至D47灯浮航道底宽为350m，设标宽500m（总长39.66 n mile）。自D6灯浮至D12灯浮航道底宽400m，设标宽550m。现阶段长江口深水航道维护水深为12.5m，且已有多个灯浮设置为虚拟AIS信号。鉴于此，吴淞交通管制中心（VTS）每天需要根据潮汐变化，对深水航道进行两次交通管制，每次管制时间约3个小时。交通管制时间段内，深水航道实行船舶编队航行，需要编队的船舶须事先通过船公司或代理向VTS进行申报，然后由海事部门根据船舶种类、速度等因素进行编队，船舶按照公布的编队顺序依次进港。

长江口原通航水深为7米，现在提高到12.5米，大大提高了航道的通过能力，船舶平均每航次可以多装载50%-110%，其中12.5米航道水深相较于10米航道水深，船舶平均每航次可以多装载18%-30%，现在5万吨级集装箱船舶可全潮进出长江口航道。学校实习船“学府”轮主要航线为舟山嵊泗马迹山至上海宝钢原料码头，也就是把大型船舶从南美运来的铁矿运至宝钢。当然，从经济角度考虑这是极大的浪费，而其中的原因就是航道水深限制。

航道维护水深的增加必然导致船舶载货量的增长即吃水的增加，而船舶吃水的增加必然导致船舶操纵性能能减低，给航道以更大的航行压力，有关方需要极力配合才能保证船舶的安全航行。北槽航道窄，水浅，航行中要受到浅水效应、岸壁效应和船间效应的影响，同时还需要考虑风流的影响。

1.浅水效应

由于航行水域相对较浅的水深而使船舶运动特点发生变化的现象，称之为浅水效应。

1.1形成条件

对操纵性有明显影响并在航行时容易被发现的水深：相对水深H/d≤1.5。

1.2浅水效应的特征

1）虚质量、虚惯矩增加。另外注意浅水中船速越高，附加质量和附加惯矩增加的倍数越多。

我认为对于虚质量、虚惯矩虽难以想象但也不难理解，由于船体下沉（下文解释）导致排水量增加，而实际吨位是没变的，这增加的就是附加质量。

据中国疏浚协会提供的数据，北槽航道平均水深为13.1米，以学府为例，满载吃水d为9.6米，H/d为1.36，很明显虚质量、虚惯矩会增加。

2）船体下沉增加和纵倾变化。航行中的船舶，由于富余水深较小导致船底部流速变快而使压力变小出现船体下沉现象，并且船首尾的水压力分布不平衡而使纵倾发生改变。一般商船通常表现为首倾。

3）兴波发生变化。航行于浅水中的船舶船体下沉，导致整体的兴波增大，船舶的兴波阻力增加。

4）船速下降。船速下降的原因我个人认为有两点：一是船舶在浅水中航行时，船体周围的水流流速加快、船体下沉、吃水增加、纵倾加大，因而摩擦阻力增加；二是兴波阻力、涡流阻力增加，以及推进器效率下降。

5）舵效下降。船舶浅水中航行时，由于吃水增大，转船时水对船侧的回转阻力大大增加，而舵力变化不大，舵效就变差。

6）旋回性能下降、航向稳定性提高。浅水中航行，船舶旋回阻矩即水对船转向时的阻尼力矩及虚惯矩均有较大增加，而旋回阻矩的增加肯定使船舶转向更困难。因此，船舶从深水进入浅水时，旋回性变差，而航向稳定性变好。

7）冲程减小。由于上述的船体下沉，阻力增大，冲程必然减小。

北槽维护水深12.5米，把潮高考虑进去，也必然会出现浅水效应，因此，实践中在长江口深水航道航行时可以采取先减速减速再提高转速来提高螺旋桨的滑失及滑失比，改善船舶的操纵性能来削弱浅水效应的影响。

2.岸壁效应

2.1定义

航行水域水道宽度受到自然条件的限制，当船舶靠近水道岸壁（可能是航道壁）航行时，由于船体两舷所受水动力不同，而出现的船舶整体吸向岸壁，船首转向中央航道的现象称为“岸壁效应”。

2.2影响岸壁效应的因素

岸距：船岸间距小于1.7B时，显出岸壁效应；水道宽度：水道宽度越窄，岸壁效应越激烈；航速：航速越高，岸壁效应越明显；船型：船型越肥大，岸壁效应越明显；水深：水深越浅，岸壁效应越明显。

2.3结论

长江口航道大部分航段实行分道通航制，致使船舶离岸壁较近，不可避免的会出现岸壁效应。因此各船舶要根据自身的条件和性能采取安全航速行驶。个人认为解决的措施有以下几点：

1）接近岸壁航行时，操纵措施：向岸壁方向压舵，平行地保持一定岸距航行；

运河中航行，平均压舵5°以上不能保向，需拉大岸距或降低船速。

2）降低车速，小舵角驶离岸边；

3）水道宽度接近船长，驶于航道中心，船速应降至10kn以下。

4）驶于海底倾斜的浅水域时，向浅水侧操舵以保向。

3.船间效应

船舶近距离接近航行，如对驶、追越或驶近系泊船时，在两船间产生的流体作用即兴波分布的特点，会产生类似岸壁效应的现象，出现互相吸引、排斥、转头、波荡等现象，称为船间效应。

3.1船间效应的影响因素：

1）两船间距越小，相互作用越大；船吸、船推作用与两船间距的4次方成反比；偏转力矩与两船间距的3次方成反比；两船间距小于两船船长之和时，产生船间效应；两船间距小于两船船长之和的一半时，船间效应显著。endprint