论大型集装箱船靠离泊期间拖轮的灵活运用

姚泽棉 阎 涛

一、引言

集装箱船又称货柜船或箱船，因其具有装卸效率高、货损货差少、运输速度快等优点，自上世纪中叶问世以来便得到了迅速发展。现代集装箱船正朝着大型化、高速化、多用途等方向发展。目前，世界上最大的集装箱船“EVER ACE”轮可装载23 992 TEU，船长399.9 m，船宽61.5 m，最大高度84.0 m，总吨235 579。

集装箱船大型化的迅猛发展给港内操纵带来了困难，近年来大型集装箱船在靠离泊时的事故频发正是这种困难的具体体现。例如，2021年6月3日当地时间11：21时，一艘东方海外（OOCL）的大型集装箱船“东方德班”轮（总吨86 679，总长316 m）由高雄港第2港口进港，准备靠泊66号码头，航经70号码头时与停泊于该码头的“永明”轮（总吨32 720）及该码头桥式起重机发生碰撞，造成1台G港作C8桥式起重机倒塌，1台GC6起重机严重受损，并有30～50个集装箱损坏。又如，2020年4月6日韩国当地时间13：00时，K-LINE一艘集装箱船“MV Milano Bridge”（13 870 TEU）在靠釜山港码头时，船尾撞塌了码头上的集装箱桥吊，造成釜山港85号桥吊倒塌，85号桥吊操作员受伤，并导致81和84号桥吊脱轨。

大型集装箱船在港内航行时，由于可航水域受限，船速较低，受风面积较大，因而受风流的影响较为严重，尽管其单位排水量所分配的主机功率较高，但靠离泊时通常也需申请拖轮协助。本文拟从大型集装箱船及全回转拖轮的特点出发，结合笔者长期在深圳港集装箱码头进行大型集装箱船引航的实践经验，着重分析大型集装箱船靠离泊时拖轮灵活运用的场合与方法，以供广大驾引人员参考借鉴，从而将大型集装箱船靠离泊过程中的风险消除在萌芽状态，确保靠离泊安全。

二、大型集装箱船及港作拖轮特点

（一）大型集装箱船的特点

1.结构特点

大型集装箱船一般是首楼型（驾驶台在船中之前），为单车、单舵的尾机型船舶，通常配有首侧推装置（有些还装有尾侧推）。船体结构多采用双层船壳、单层甲板结构，甲板面积大，且不设起货设备。货舱深且方正，舱口较大，货舱分隔成双排或三排，舱内设有格栅式货架（导轨系统）。大型集装箱船尺度大，外形瘦长，方形系数（Cb）小，长宽比（Lpp/B）相对散货船及油轮而言较大。因甲板装货，故受风面积大，重心高（GM值相对较小），满载时盲区大。干舷对应的位置在内走道，而不是在上甲板附近。

2.操纵性能

从船舶操纵性能角度看，大型集装箱船具有以下特点[1]：

（1）速度快、惯性大，在港内速度下舵效反应慢，变速机动操纵较为迟钝，推进器运转时间长，停船机动操纵困难。

（2）由于其长宽比较大，方形系数较小，因而大型集装箱船的旋回性较差，航向稳定性较好。

（3）大型集装箱船的吃水一般在11～13 m，超大型集装箱船吃水在13～16 m，所以当其满载时不仅受风的影响大，而且受流的影响也较为明显，尤其是船速较低时风、流的影响更为显著。

（4）对于固定螺距右旋单桨的大型集装箱船而言，由于其尺度大，吃水深，入泊过程中若余速较大，则持续倒车时间较长，排出流横向力作用于船体时间长，致使船舶偏转较为严重。

（5）当甲板集装箱较多时，重心高度较高，初稳性高度（GM）较小，船舶横摇周期较长。当船速较高时,在旋回、转向及避让操作中横倾明显。因此，在进出港的航行转向及避碰过程中，采取行动的时机应比常规船型更早，且应采用小舵角。

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（6）在浅水域中航行时大型集装箱船引起的船体下沉及纵倾增量大。因此，在进入浅水区航行前要做好充分的准备，留有足够的富余水深，备车减速慢行，开启测深仪监测水深变化；并尽量调平调小吃水，消除横倾等影响。

（7）靠离泊和锚泊作业过程中，应施大舵角、早用舵、早回舵。主机采用短暂用车原则，即短时间进车与停车交替进行。

（二）港作拖轮的特点

港作拖轮通常船身小而功率大，具有较大的推（拉）力、良好的稳性和操作的灵活性，自身并不载运货物或旅客。船型尺度较小，长度一般在30 m左右。B/L较大，一般为0.22～0.31。稳性（GM）较大，能抵抗拖缆的作用产生的横倾力矩。K值较大，对航向稳定性要求较低，主要考虑旋回性以及良好的操纵性能。拖船首部设有真空吸盘，以便在与大船间系缆不便时可以直接吸住船舶进行横曳，航速一般为8～15 n mile/h。

港作拖轮有FPP型（普通螺旋桨加导流管型）、CPP 型（又称可变螺距推进器型）、VSP 型（或称平旋推进器型）及Z型（全回转型）等类型。由于目前最为常用且性能最好的是Z型拖轮，因此后文所述拖轮皆为该类型。Z型拖轮靠改变螺旋桨的转速来改变推力的大小，靠电机带动竖轴来改变推力的方向，船舶变向由推力的方向来控制。Z型拖轮操纵性能最佳，操纵时换车无须改变主机转动方向，且变速灵敏，旋回性能好，可横向移动，拖力较VSP型大，可提供任意方向强有力的推力[2，3]。

大型集装箱船靠离泊时所需拖轮的总功率及数量可结合被拖船的吨位、装载状态以及当时的水文气象条件等来考虑，根据《海港总体设计规范》（JTS165—2013）及《拖轮操作规程》（JT/T300—2009）等要求确定。拖轮的作业方式通常有吊拖、顶推、傍拖以及组合拖曳等。

三、大型集装箱船靠泊期间拖轮的灵活运用

1.掉头靠泊时拖轮的灵活运用

多艘拖轮在协助大型集装箱船掉头时常用的方法是拖首顶尾（如图1中5#船位所示），掉头方向根据大船进港方向及靠泊舷确定。然而，当码头前沿的掉头水域流速较大时，这种操纵方法将使大船在掉头过程中漂移量较大，若下游方向水深受限或有其他设施，则容易导致搁浅或触损等事故。此时，为了减小大船在掉头过程中的漂移，增大旋回角速度，当顺流进港时可将原本配置在靠泊舷外档的两艘拖轮先配置在相反舷的首部同时顶推（不用带拖缆，如图1中1#～4#船位所示）。当然，若流速不急或首侧推功率较大时，图1中计划配在右尾的拖轮在1#～4#位置时也不一定非得在左首顶推。当船舶顶流入泊时，大多数会选择直靠，若因特殊要求需掉头靠泊时则可将原本配置在靠泊舷外档的首拖先配置在同舷的尾部（不用带拖缆），与带在尾胯的拖轮同时顶推（如图2中1#～4#位置）。待大船基本完成掉头任务后（如图1及图2中5#船位所示），再将这两艘拖轮在外档首舷和尾胯带上拖缆以协助大船入泊。

图1 顺流掉头靠泊时拖轮的灵活运用

图2 顶流掉头靠泊时拖轮的灵活运用

2.船尾巴拿马孔配置大马力拖轮协助大船制动

由于大型集装箱船单位排水量所分配的功率较大，因此，其进港靠泊时的余速相对于大型散货船及油轮较大，通常抵达码头前沿旋回水域时的余速为2～3 kn，船首到达泊位中点的余速为1 kn左右。为了保障船舶入泊时的安全，当大型集装箱船在码头前沿的位置调整好后需要将纵向速度控制在0.1 m/s，横向速度控制在0.05 m/s以内，因此其在入泊过程中的倒车减速是必不可少的环节。为了确保大型集装箱船在码头前沿能及时（尤其是在大船倒车失灵时）将速度减至理想的范围内，有必要在大船的船尾巴拿马孔配置大马力拖轮协助大船制动，特别是无流、减速或旋回水域受限的港口显得尤为必要。大型集装箱船的限速拖轮功率一般不小于4 000 hp即可。

3.首舷外侧拖轮协助大船制动

如图3所示，对于直靠深圳盐田港6#泊位的船舶而言，其前端的5#泊位就是与其走向成90°的折角泊位，以集装箱船“东方胡志明市”轮（船长334.83 m，船宽42.8 m，总吨91 499）靠6#泊位为例。由于该轮船首装有4 070 hp的侧推，靠泊时外档首尾各配置一艘4 000 hp的拖轮协助即可。为了防止大船航行至码头前沿时因主机故障而无法开出倒车，有必要在大船接近泊位之前摆好首拖的位置及出缆角度，即当大船处于图3中1#～2#位置时首拖将缆绳尽量松到最长，紧贴在左舷船中，以最慢速度向后拖，保持拖缆始终在受力状态，确保拖轮随时加车不会产生顿力，尾拖跟随同步航行。待大船余速已减至接近于零且纵向位置合适后（图3中3#位置），则可收起首拖的拖缆，使首拖与尾拖垂直顶推大船拢泊。

图3 首舷外侧拖轮协助大船制动

4.利用拖轮自身重量在大船尾部产生横向力抑制偏转

通常情况下，大型集装箱船在入泊时控制船舶横移及偏转的设备主要有螺旋桨、舵设备、首（尾）侧推器及拖轮。拖轮控制大船横移及偏转的操纵方法主要是“推或拉”，但本文在此提出一种引航实践中屡试不爽的办法供读者参考，即利用拖轮自身重量在大船尾部产生横向力以抑制大船偏转或协助其入泊。在这种方法下，不但大船不用车、舵，拖轮也不用动车，只是保持船首与大船平行，船身紧贴大船尾部的外侧即可利用拖轮自身重量在大船尾部产生横向力以抑制大船偏转，或协助大船入泊。

如图4所示，仍以大型集装箱船靠泊深圳盐田港6#泊位为例，由于船舶在9#泊位端部需大角度右转接近6#泊位，且接近的过程中需停车淌航因而舵效较差，为了抑制船首过度向右偏转，可安排尾拖紧贴大船尾部的外侧利用拖轮自身重量在大船尾部产生横向力以抑制船首继续右偏。如图4中2#船位处若在外档尾胯安排一艘4 000 hp的拖轮（排水量约500 t），则其产生向右的横向力能够很好地抑制大船船首向过度向右偏转。

图4 利用拖轮重量在大船尾部产生横向力抑制偏转

四、大型集装箱船离泊期间拖轮的灵活运用

1.拖轮顶住大船以便开航前检查及离泊解缆

大型集装箱船在离泊前需要检查车、舵、侧推等设备的工况，此时如果用外档拖轮将大船顶住，则进行车、舵、侧推等设备的测试时可抑制大船产生前冲后缩。此外，由于大型集装箱船离岸时缆绳众多，为了有序解缆、收缆也有必要用外档拖轮将大船顶住，待首尾清爽后再用拖轮和侧推等设备将大船拉离泊位。

尽管以上这种操作对于船况较好的船舶和离泊时水文气象条件较好的港口中的驾引人员来说可能是多此一举，但是对于老旧船舶（设备容易突发故障）或水文气象条件较为恶劣的港口而言，往往能够最大限度地避免离泊过程中出现的意外，从而确保离泊安全。因此，笔者认为用拖轮顶住大船以便开航前检查及离泊解缆不失为一种良好的船艺行为，值得提倡和推广。

2.离泊过程中利用拖轮抑制大船倒车的偏转效应

船舶在离泊过程中经常需要倒车抑制船舶前冲或者使船舶后退，然后，船舶静止或后退中倒车时，在排出流横向力的作用下其偏转效应非常明显；而此时由于在倒车排出流不是作用在舵叶，而是作用在船体上，因而舵效差，不能抑制船首的偏转，故此时利用拖轮来抑制大船倒车的偏转效应不仅有必要，有时还可能是唯一的选择。

以深圳盐田港11#泊位的船舶离港为例，如图5所示，由于盐田港10#～14#泊位的船舶一般都是左舷靠泊，故离泊时都需要将大船在首尾拖轮的作用下平行离开泊位约2倍船宽之后，再一边倒车后退，一边向右掉头出港。但是，在倒车的初始阶段（图5中的2#船位），由于大船距离泊位较近，排出流横向力推尾向左、首向右偏转，若不及时抑制则船尾有可能碰撞他船或码头，故通常当大船离开泊位足够的横距后，应将右首拖轮解掉，转移至大船的左后顶推（不用带拖缆）抑制大船倒车的偏转效应。此时，若用首侧推或右首拖轮顶首不利于大船离开泊位，用尾拖抑制则是不二选择。

图5 利用拖轮抑制大船倒车的偏转效应

3.离泊后掉头过程中拖轮的灵活运用

与前文中掉头靠泊时拖轮的灵活运用相似，当大型集装箱船离泊后需掉头出港时，基于抑制旋回过程中的漂移、增加旋回角速度等方面的考虑，也有必要在大船平行离开泊位之后调整拖轮配置位置及作业方式。

如图6所示，大型集装船顺流离港，离泊后需掉头出港。当大船被平行拉出进入掉头阶段时，由于船尾来流，掉头过程中流压漂移若控制不住则可能导致大船漂移距离过大、漂移速度过快，严重时可能威胁到下游的停泊船或码头。因此，为了抑制大船掉头过程中的流压漂移、增加旋回角速度，有必要待大船离开泊位之后将左尾胯的拖轮移至左首顶推（不用带拖缆）。

图6 离泊掉头过程中拖轮的灵活运用

五、结语

本文总结了引航实践中大型集装箱船靠离泊时拖轮灵活运用的场合及方法，为了方便读者掌握，进一步提炼后列入表1。尽管本文所总结的拖轮灵活运用方法主要是针对大型集装箱船，但本文以定性归纳为主，这些方法对于其他类型船舶同样具有参考价值，只是在配置拖轮的总功率及数量时需根据船型、船舶排水量及水文气象条件等情况具体确定。

表1 大型集装箱船靠离泊时拖轮灵活运用的场合及方法