船舶通过浅水区的操纵

张庆海

摘  要：船舶在从事海上航行运输的过程中，经常通过港口航道、狭水道、岛礁区和其它某些沿岸水域，在这些区域中会存在着一些浅水区，经常发生浅水效应。作者从实际操船中体验到了船舶从深水航行至浅水或在浅水中航行时，出现横向阻力增加、船速下降、船体下沉、纵倾变化、舵力下降、舵效变差、冲程变小等现象，从而影响船舶的操纵性能这些不利因素，所以作为船长和驾驶员，应该从接到航次任务时就全面的考虑和分析，提前做好通过浅水区域的各项安全准备工作，通过浅滩时，船长和驾驶员要适当地控制船速、正确使用各种逐行设备，确保船舶在浅水中航行的安全性。

关键词：浅水区;浅水效应;操纵

中图分类号：U676.1        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）05-0137-02

Abstract： In the process of maritime navigation and transportation， ships often pass through port waterways， narrow waterways， island and reef areas and some other coastal waters， in which there are some shallow water areas， and shallow water effects often occur. From the actual ship operation， I have experienced that when the ship sails from deep water to shallow water or in shallow water， there are some phenomena， such as the increase of lateral resistance， the decrease of ship speed， the sinking of ship hull， the change of trim， the decrease of rudder force， the deterioration of rudder efficiency， the decrease of stroke and so on. Thus affecting the maneuverability of the ship. These unfavorable factors， so as the captain and driver， should be comprehensively considered and analyzed from the time of receiving the voyage mission， and all the safety preparations for passing through the shallow water should be done in advance. When passing through the shoal， the captain and driver should properly control the speed of the ship and correctly use all kinds of progressive equipment to ensure the safety of navigation in shallow water.

Keywords： shallow water area; shallow water effect; manipulation

引言

在船舶進出港航道、狭水道、岛礁区和某些沿岸水域，存在着一些浅水区。船舶航行到这些区域之前，作为一名优秀的驾驶员，既要较好的掌握船舶操纵性能，还要了解外界因素对操船的影响，外界因素包括风、流、浅水、岸壁等等。本人这里根据自己的实际经验，来验证和分析、研究浅水对船舶操纵的影响及通过浅水域前的准备工作和通过时所采取的安全措施。

我轮接到公司航次指令：天津满载装货到日本片上港（KATAKAMI）卸货。由于片上港是日本的小港口，且航道水深及宽度严重受限，在12号浮标的附近水深最浅，而且在航道的两侧有大量的养殖区，该港口要求船长自引进出港及靠离码头。当地代理也一再强调船舶进港最大吃水不能超过5.2米，因为已有多条船在该航道发生搁浅事故。本船高度重视浅水对操纵影响的诸多不利因素，如船速降低、船体下沉、纵倾变化、应舵性下降、旋回性下降等，为应对这些不利因素的影响，特召开航前安全会议，充分做好船舶通过浅水域前的安全准备工作，虽然我轮当时通过浅水域时出现过船首水花显著减少，船舶抖动、泥沙翻滚、船尾后面出现尾追浪、吃水增加、船速下降、舵效变差等典型的浅水现象，但由于本船采取了降速、增大滑失、加速旋回，合理使用车、舵等设备，安全顺利通过了浅滩。

通过本次通过浅滩的实践，我对通过浅滩的安全操作有了更深的认识。下面就和大家一起分享通过浅滩的体会，希望能对广大船员们在实际工作中有所帮助。

1 浅水域的概念

浅水域是指对于所操纵的船舶而言水深较浅的水域和宽度较窄的水道。我们一般用实际水深与船舶吃水之比来确定（H/D），对于低速船来说，就可以作为浅水来对待了，而高速船，H/D≤10，就可认为是浅水水域了。我们根据霍夫特的研究来界定本船是否航行在浅水域。我轮根据当地代理给的日本片上港的潮汐情况及我轮靠泊计划预计靠港时间（在白天时间：06：00-18：00进港，此港夜晚时间：18：00-06：00是禁止进出的）。当时最高潮高为中午11：00时，潮高2.25米，我轮天津港完货后吃水DFT的情况，艏吃水F：4.85m/艉吃水A：5.15m，平均吃水M：5.0m;（我轮夏季满载平均吃水是5.4米）无横倾，船公司原打算在韩国丽水港添加重油FO：50吨、轻油DO：10吨，后经船上多次计算，加完油后船舶富余水深不足，为了保证安全通过浅水域，因此船上建议船公司从日本回来到韩国港口再加油比较安全，因此公司取消了在韩国丽水加油的计划，这样我轮在海上航行5天到日本片上锚地所消耗油水对纵倾的影响经计算得到是船舶吃水DFT/F4.89m/A5.05m（在片上港锚地锚泊时，我轮利用救生演习放艇的机会查看前后吃水来验证计算结果接近平吃水），过浅水域海图水深最小是3.2m，如果赶上高潮时通过的话，实际水深为5.45m，相对水深H/D=5.45/5.05=1.08≤4，所以我轮在片上属于在浅水区的航行。

2 浅水对船舶操纵的影响

从船舶运动状态来看，船舶由深水区域驶入浅水区域时，会出现以下现象。（1）船舶阻力迅速增大，船速会降低;在主机转数相同情况下，浅水的船速较深水域船速要低。（2）在船中附近的低压区会向艉扩展，船体会有一定的下沉，纵倾也会变化。（3）艉的伴流会增强，螺旋桨的沉深横向力也较深水时明显，会出现明显的船体振动，而且海水明显变混浊了、船首水花也明显减少了、船尾后面还出现了尾追浪。（4）船舶在浅水水域内进行旋回时，因为船舶旋回时的阻矩增加，船舶旋回性能将会变差，反而使船舶航向稳定性变好。

2.1 横向阻力的增加

船舶在浅水域中航行，船体周围的水流的流场与深水水域中有很大的不同。深水航行时，船首与船尾水的流动具有在三个维度流动的特点。在船首部，水的流动分别向两侧、和向后、向下的特点;而在船尾部，水的流动分别由两侧向船舶首尾面和向后，还具有向上的特点;而船舶在浅水水域中航行的时侯，艏和艉的水的流动受到了空间的限制，水的流动变为二维平面式运动，同时产生了不同的船体周围的水压力。

2.2 船速的下降

由于船舶在浅水域中航行时，摩擦阻力F增大，船中部的低压向船尾扩展，使船体下沉，船舶纵倾增大;浅水水域出现了兴波，所以增大了兴波阻力，螺旋桨盘面附近产生的涡流增强，使螺旋桨的推进效率下降。船舶阻力的增加及螺旋桨推进效率的下降，使船舶速度下降。

2.3 浅水对船体下沉与纵倾变化的影响

因为船舶在浅水区航行时，船体周围水流的维度由三维变成了二维，而流速的增加，使得舯部的低压区扩展到了艉，这样就造成了船体的下沉量增加和纵倾的变化。所以，当船速下降很快时，我们船舶就已从深水域航行至浅水域了，这时就要求我们驾驶人员高度警惕浅水效应了。

2.4 浅水对船舶操舵的影响

当船舶航行在浅水区时，由于船体下沉量变大，纵倾的变化，另外在船尾处水流迅速向上扩展，使舵叶附近产生了涡流，增大了船尾处的伴流，增大了船舶虚质量，导致舵压力的下降。但是，当螺旋桨转速RPM如果是定值，浅水域中船速的降低又导致螺旋桨的滑失比增大，增大了螺旋桨的推力，进一步的提高了舵压力，又使前面提到的舵压力降低得到了一定的补偿。综合来看，舵压力有所下降但是变化不太大。

2.5 浅水对旋回性、追随性的影响

从我轮实际通过浅水域的状况来看，船舶从深水进入浅水中，追随性、航向稳定性变好，而旋回性变差。这样就需要有一定的进车保持舵效来转向。

2.6 浅水水域航行时对停车冲程的影响

当船舶在浅水域航行时，船体会下沉，出现首纵倾，增大兴波，船体的阻力也会增加。由于滑失比的增大，使螺旋桨推进效率降低，另外，船舶在浅水中航行，摩擦阻力明显增大，所以，冲程会减小，船舶在刚停主机时余速较高的时间段内减速最快。

3 浅水水域中实际操船应注意的问题

船舶航行时，如果航海人员发现螺旋桨转速下降、船速明显下降、船体有一定量的下沉、旋回性能变差、伴有浅水效应和岸壁效应、船舶操縱困难、甚至船尾有泥沙翻滚现象，应该引起足够的重视，为了船舶安全，驾驶人员要熟悉本船的操纵性能和掌握船舶的载态，研究和熟悉航行水道，掌握浅水区域的分布，及时采取相应操纵措施。

3.1 浅水水域中应注意船舶降速航行

提前降低船速可以减小船舶的动力吃水，另外在船舶舵效变差时，也可以及时加车助舵，以增加舵压力和舵力转船力矩，改善船舶的操纵性能。

3.2 浅水水域航行中应注意船舶旋回性变差的倾向

我们知道，船舶在浅水域中航行时旋回性变的很差，在旋回过程中，尽量减小旋回圈，加车旋回的操船方法被广泛使用，具体方法是在船舶调头或者旋回之前，尽量地降低船速，开始调头或旋回时，则在较短地时间内采用较高的螺旋桨转速，利用增大滑失比来提高螺旋桨的推进效率，从而增加舵压力的方法。

3.3 充分利用浅水水域中船舶的停船性能

当船舶在浅水水域中航行时，因为航行阻力的增加，船舶的停船性能会有较大的改善，停车冲程会明显地缩短，保证在应急情况下能及时把船停住。

4 结论

浅水效应对船舶安全航行有较大地威胁，我们在开航之前就要做好充分的准备，并在整个航次过程中谨慎驾驶：（1）查看航海资料来全面了解港口及航道的情况;（2）精确进行水尺计算和配积载，保证完货后船舶无横倾，前后吃水差合理，船舶的吃水差无横倾尽量用所装的货物来调整，不用船舶压载水来调节而造成载重量的增加，如果需要小量地调整纵倾与横倾可以考虑用淡水及燃油来调整;（3）完货前排空压载水，尽量减少船舶常数等，如还不能满足过浅滩富余水深的要求，可以考虑适当减少货物装载量;（4）计算过浅滩前油水消耗，尽量不要在过浅水域前添加燃油和淡水;（5）其他安全措施：a.船舶在抵达浅水水域之前，要及时调整船舶的前后吃水，使船舶在到达浅水水域的时侯刚好平吃水，没有横倾。如航行水域有足够的富余水深;可以考虑将船舶调整到适当的尾纵倾，这样可以改善船舶操纵性。b.过浅滩时经常需要侯潮，过浅滩的最佳时机通常选择在当地高潮前1h，因为此时水面已上涨一定的高度，有利于船舶安全通过浅滩。另一方面，船舶一旦搁浅，因为潮水还在上涨，给船舶留有自行脱浅的可能。c.船舶通过仅有少量富余水深的浅滩时，必须控制好船速，防止船速过大使船体下沉和纵倾过大而造成搁浅，可以考虑停车淌航。d.尽量避免在浅水水域与它船会遇，确保船舶安全顺利地通过浅水域。

参考文献：

[1]薛满福，杲庆林.船舶操纵[M].大连：大连海事大学出版社，2012.

[2]章文俊.航海学[M].大连：大连海事大学出版社，2012.

[3]赵月林，薛满福.船舶操纵与避碰[M].大连：大连海事大学出版社，2012.