超大型满载无动力散货船舶靠泊的关键技术分析——以大连港18万吨级“胜利”轮无动力靠泊矿石大码头操作为例

惠恩琳 大连港引航站

1.超大型满载无动力散货轮靠泊的技术难点梳理

超大型满载无动力散货轮在靠泊时存在众多不确定因素，进而导致不同靠泊技术难点。靠泊技术难点是不确定因素的载体，双方存在辩证关系，即：不确定因素能够影响靠泊技术难点，不同的靠泊技术反作用于不确定因素。因此预判不确定因素并加以利用，辩证关系上可以实现靠泊作业安全完成的设想。

超大型船舶有两大区六小类操纵技术难点，它们是：操纵能力不佳、提速及停船能力不佳、锚的作用不佳；水域对操纵影响较大、风流对自身影响较大、自身对拖轮依赖较大。

1.1 满载船舶的自身操纵技术难点

满载船舶自身操纵技术难点一言蔽之：惯性较大。

1.2 无动力船舶自身操纵技术难点

无动力船舶自身操纵技术难点是：自身无动力，完全依赖拖轮协助，由此产生的弊端是：因拖轮马力不同而产生不同的操纵性；因拖轮型号的不同而产生不同的操纵性；因拖轮人为因素不同而导致的不同操纵性。

1.3 技术难点归纳

航运界关于超大型船舶的操纵、满载船舶操纵、空载无动力船舶操纵已经具有一整套完善的理论研究及实践证明，但是将三大操纵难点集合于一体的超大型满载无动力船舶的靠泊操纵研究，目前还处于空白阶段.因此，理论上对于该种操纵作业的支撑较少。因实践机会罕见，导致该种作业的技术难点的特点是：一加一大于二。

2.超大型满载无动力散货轮技术难点克服

2.1 流对超大型满载无动力散货轮的影响及克服流要素影响分析

超大型满载无动力散货轮的靠泊速度受拖轮马力影响。按现行世界通用拖轮马力分析，能够执行拖带该种船舶的拖轮马力在4000匹到6000匹之间。静水情况下拖带速度一般为3到4节左右。因此，该种拖带作业的编队航行速度极低，受流作用明显。

下面以大连港靠泊18万吨满载无动力矿石船“胜利”轮靠泊大连港矿石码头为例对流影响进行分析：

①码头概况。大连港矿石码头始建于2002年7月，于2004年6月7日正式接卸第一条铁矿石船，是中国东北地区承接进口矿石的主要港口。矿石码头位于大孤山半岛东南端，具备接卸40万吨矿船资质，码头混矿业务繁忙，日常靠离矿船频繁。本次 “胜利”轮为18万吨级满载矿船，满载吃水18.3米，由于主机故障，需无动力靠泊矿石大码头，操作难度巨大，这也是矿石码头有史以来无动力靠泊最大的一条船。

大连港矿石码头由1个30万吨兼顾40万吨级矿石专用码头和1个15万吨级转水码头组成，大码头为栈桥式，引桥长465米，泊位长450米，前沿水深-25米，调头区水深-23.7米，直径850米，航道水深-23.7米，码头走向053---233度。

②船舶概况。船名“胜利”（M.T.AQUAVICTORY)船长292米，型宽45米，载重吨182060吨，净吨41829吨，满载卸货178348吨铁矿石，进港吃水18.3米，该轮主机故障，无动力。导航助航以及舵设备正常。如表1。

③受流影响分析。在航行期间，该轮航行速度始终存在1节以内的变量。一方面是因航行速度缓慢，流速流量变化导致同一拖轮马力下船速发生变化；另一方面是因航向发生变化，导致流对船舶作用交角变化，从而导致流对船的作用产生变化。以2020年6月3日大连港“胜利”轮靠泊矿石码头流向举例，如表2。

见表2可知，流向的变化、时间的变化（时间变化则流速变化）、对大船的影响也存在不同变化范畴。

上述两种变化，皆因大船航行速度较慢，流对其作用时间长、作用范围大、作用效果明显所致。通过式1可以计算流影响下的船速：

该种作用可参考以下方程计算，

表1 “胜利”轮基本情况表

表2 “胜利”轮作业中流向流速对大船影响表

表3 拖轮马力及其数量配比表

2.2 风要素对作业影响及克服风要素影响分析

风对满载船舶影响较小的前提是风力在影响船舶法向运动之下。换言之：风力必须满足不能够影响大船法向运动的条件。此外，风致涌浪对大船的运动及拖轮拖带效果也会巨大影响，考虑到作业安全系数，必须将风致涌浪的影响降至最低。风对船速影响可通过式2进行计算：

风对大船法向运动方程式如下：

通过以上理论方程式，结合实践工作经验，本文提出风力标准及风致涌浪作业标准为：

（1）风力小于等于6级（12米每秒）

（2）涌浪小于等于1 米，拖轮能正常发挥效能

（3）能见距离大于等于1海里，靠泊作业应在白天进行。

（4）富裕水深按照最大吃水10%计算，该轮航经水域水深均满足此项要求，避免乘潮。

2.3 拖轮要素对作业影响及选配拖轮的要素分析

拖轮是该种作业的重点要素，也是超大型满载无动力船舶靠泊的关键点。拖轮的选派应选择大马力拖轮。如果港口配备拖轮不足，则拖轮的使用必须满足以下条件：协助拖轮靠泊6艘，单拖轮马力大于等于4200HP,其中6000HP以上拖轮不少于2艘，5000HP以上拖轮不少于2艘。如表3。

拖轮操纵关键要素分析及举例：

拖轮的拖带位置必须满足可进可退，可横向法向位移的要点。针对超大型散货轮船型特点，可以总结归纳为：

第一带缆原则：航行期间，前一后一侧四的拖轮带缆模式。如图1。

前一及侧四拥有使大船前进纵向速度的要素。其中前一起到主导因素效果。

后一拥有减缓纵向速度的要素。

第二带缆原则：靠泊期间，前一后二侧三的拖轮带缆模式。如图2。

前一拖轮拥有使大船有前进纵向速度的要素。

后二拖轮拥有使大船有后退纵向速度的要素。

侧面三条拖轮拥有使大船产生横向位移能力的要素。并结合横向法向速度加以调整顶推力度大小。

实践举例：2020年6月3日1250大连港两名引航员于”胜利”轮锚泊位置登轮（GPS位置LAT38°54.4´N LOT122°04.2´E),当时气象条件 南偏东风5级，涌浪浪高1米左右，视线3海里，潮水，0738 295 1357 69 1952 276 0208/4，如表4。

拖轮马力配备：配备，连港49,50马力7200HP 连港40马力6500HP 连港33马力6000HP连港28马力5000HP 连港27马力5400HP，其对大船操纵效果影响 如柱形表5。

由柱形表可知，在实际操纵中，7200匹马力拖轮对大船影响效果最佳。但5000匹马力拖轮也可以产生可以预期的正面影响。

具体拖轮使用办法举例：

引航员与船长互相交换引航信息，制定了拖轮带缆及靠泊方案，根据锚位当时情况预设进港航线，根据潮流情况预设到达航道口及码头外沿时间。引航员和船长达成共识，这种无动力满载矿船，方形系数大，惯性大，操纵困难，必须彼此密切合作，谨慎操纵，确保安全。拖轮安排如下：考虑到大船无动力只能由拖轮提供向前和向后的动力，船首正中分派最大马力的拖轮连港49，放缆长度150米以上，进行吊拖，提供大船向前的动力，并且可以通过向左向右转改变拖缆的方向协助大船变向。另一条最大拖轮连港50船尾正中带缆，放缆长度超过150米，主要是提供大船向后的动力，为大船减速，也可通过向左向右调整拖缆方向协助大船变向，在需要大船向前加速时，可以收缆，位于船尾正中顶推。连港33和连港40分别位于大船左右两舷船首位置旁拖带缆，拖轮出首缆带在大船艏楼缆桩上，大船出拖轮尾缆，带在大船主甲一舱附近缆桩上。连港33和40采用旁拖方式，可以协助大船加速，减速，转向等操作。连港28,27分别位于大船左右两舷船尾靠近驾驶台前带缆，只带一根拖轮头缆，位于大船直线段平面部位，主要作用是通过顶推或者吊拖大船尾部，使大船变向。因为大船向前运动转心靠前，这个部位顶推或者吊拖离转心较远，力臂长，力矩大，更利于大船转向。

图1

图2

表4 “胜利”轮作业气象条件一览表

表5

图3

1320按照引航员按要求带妥拖轮缆绳，报告VTS申请起锚进港，并播发船舶动态，提醒周围船舶协调避让。1330锚离底，选择航线距离锚泊船1海里间距，并抢占上流方向，慢慢加速驶出锚地。

1400船速加至3节，利用拖轮连港28，27，辅助用舵，调整大船航向，各拖轮反应工作情况正常，拖缆受力情况良好。采用船尾正中拖轮连港50收缆上来全速顶推船尾继续加速。1500驶出锚地，采用大弧航线，绕开锚泊船。此时航向210°，船速4.2节。由于偏东南风，落潮东北流，左舷船头涌浪较大，拖轮33左右摇晃严重，拖缆受力磨损较大，为了安全起见，大船立即减速，并把连港33和40，尾缆解掉，然后采用吊拖方式分别位于连港49两侧。各拖轮正常作业后继续加速。如图3所示。

1700航道延长线4.5海里左右，航向340°船舶拖带速度5.5节，各拖轮配合正常有序，按照预定计划正常前进。此位置为大窑湾和新港进出口船航道，来往船只较多，保持正规瞭望，加强联系，协调避让，并慢慢减速航行。

1730航道外2海里减速至4节，船位摆在航道中心线延长线稍偏左一侧，因为当时为NE 流，并调整航向，采用小角度，分段转向，使大船慢慢驶向航道。左侧连港33和28解缆，然后分别带在右舷，28带在右舷船头第二位，33带在右舷船尾最后一位。如图4。

1800进入航道口K2浮筒，船速降到3节，此时船头连港49停拖，主要利用向左向右转向控制航向，船尾连港50放长缆倒车减速。此时已换流，流向SW，流速较缓。

1840到达调头区，航速0.7节，此时船位是入泊的关键，横距码头400米，流向SW,流速0.7节，顶流右舷受流，航迹线慢慢压向码头前沿，通过连港40，连港33放缆倒车控制入泊速度和角度，并利用船首外张减小流压角，控制拢速。当距码头横距150米时，进一步减少艏向与码头的夹角，利用连港49和50控制大船前后速度，对好泊位旗，保持大船纵向速度为0.靠拢速度控制在0.3节以下。

图4

图5

1905船接近码头，船首向053°与码头平行，靠泊速度5cm/S，1910贴上码头靠垫，连港40,28,27,33全速顶住，开始带缆。

2000带缆前后224完毕，解拖轮，引航员下船。本次拖航距离20.3海里，用时7个多小时。AIS运动轨迹如图5所示。

2.4 超大型满载无动力船舶靠泊的技术协调。

人员选择为：适任引航员，高级引航员一名承担主引责任，一名一级引航员协助。

受人员选择影响的其他因素协调：操纵预案，应急措施，及注意事项：

（1）靠泊时段。船舶一般为左舷靠泊码头，且进入航道及完成靠泊作业需选择白天顶流（西南流）时段进行，即当日高潮顶前两小时左右进入航道，高潮顶前0.5小时左右完成靠泊作业。以“胜利”轮为例：大连引航站根据国家海洋局出版的2020年潮汐表，6月3日大连港，高潮1951 潮高276，选择 进入航道完成靠泊的时段为1750---1920。

（2）拖轮要求.港作拖轮应在引航员锚地登轮时全部到位，按照引航员要求带好缆绳。

（3）码头要求.船舶靠岸前应该做好靠泊的一切准备工作，船头船尾跑开岸机，码头指导员应配备能与引航员进行通话的对讲机，以保证该轮靠泊期间能够与引航员保持有效的联系沟通。码头应配备熟练的系解缆工人，按照操作规程快速有效的带好缆绳。

（4）船员配合要求。船长应了解操纵预案，驾驶台导航助航仪器正常工作，舵机正常工作，船员应了解拖轮带缆方式，备好拖带用缆和系泊用缆。

（5）注意事项。各方人员应密切配合，做到协调一致，确保拖航作业过程中的人身安全，杜绝冒险和违章作业，拖航过程中应派专人查看拖缆磨损状况，无关人员应远离拖缆，避免拖缆突然崩断时造成意外伤害。作业中要加强观察分析，不断修正作业方案使每一个操作步骤都留有充分的余地，并采取最佳的操纵动作。

（6）应急措施。拖航过程中应全程备双锚，如果突遇大风大雾等恶劣气象，应充分利用港作拖轮，以及大船舵锚，采取安全措施。必要时选择合适的地方下锚。引航员和船长有权根据当时环境和情况，采取对安全最有利的措施，或者终止靠泊作业。

3.结语

超大型无动力满载船舶，方型系数大、惯性也大、起速、转向、制动困难，船舶操作者应足够重视。基于关键性因素，在作业前研究好可行方案，克服风流气象等不利因素影响、合理安排拖轮配置、采用最佳带缆方式、控制好船位、利用拢流流速角度及各方面密切配合以确保安全靠泊。在通用解决办法中，要重点考虑超大型满载无动力船舶的关键技术要素，将第一带缆原则、第二带缆原则等关键因素点有序分配，按照对立统一的原则实践操作。