“落山风”时大型集装箱船靠泊技术探讨

摘要：“落山风”是宁波舟山港穿山港区季节性的天气现象，发生时吹开风可达十几、甚至二十几米每秒，给船舶的靠离泊、稳泊安全带来重大风险，给引航员的操作带来重大压力和挑战。本文分析穿山港区远东码头落山风的成因，结合一次强“落山风”时大型集装箱船靠泊经历，提出一些操纵关键事项，供业界参考。

关键词：落山风；大型集装箱船；靠泊技术

0 引 言

近年来，集装箱船舶的大型化发展趋势愈发明显，越来越多的大型集装箱船舶投入运营。由于大型集装箱船舶由于船体巨大，靠离泊时受风、流等外界条件的影响巨大，特别是受风的影响更加明显。而驾引人员大都只关注较强吹拢风时的船舶操纵，对强吹开风时的靠泊技术研究较少。

1 “落山风”简介

1.1 “落山风”的由来

台湾恒春半岛冬季有一种特有的天气现象。每年十月到翌年三月，冬季风沿着中央山脉南下，到了恒春半岛中央山脉余脉时，高度降到1 000 m以下，季风翻山越岭直扑而下，因通过石门狭谷、大武山谷、与满州乡山脉谷地，风力突然增强，加上半岛地势陡降，面海广阔，强风形成直扑之势，当地居民称之为“落山风”， 强劲时曾有高达13级风的记录，相当于中度台风。

1.2 穿山半岛的“落山风”

穿山半岛位于浙江省宁波市北仑区，是浙江大陆的最东端。南北分别为佛渡水道和螺头水道，地势多为丘陵，中部为海拔300 m左右的连绵群山，北部有小面积滨海海积平原分布。远东码头位于穿山半岛北岸，西起北仑四期6#泊位东侧，跨竹湾山咀，东至上宅山咀，北临螺头水道，如图１所示。

当春秋之际，日夜温差较大时，如果正好遇到风力和风速合适的偏南风，佛渡水道方向过来的海上温暖的空气经过穿山半岛中部山体抬升后，在山顶得到冷却，密度变大，和半岛北部的海面暖空气形成明显的密度差，山顶上的冷空气携势能沿山坡北下，和原有的南风叠加，而穿山半岛北边是水域开阔的螺头水道，风由陆地到广阔海面，摩擦力减小，风力进一步增强，多方因素叠加影响，于是形成了强劲的“落山风”。在穿山曾经观测到最大风力达到11级。而远东码头正好处在“落山风”的路径上，码头附近及前沿水域会受到较大影响，不利于船舶靠离泊及稳泊安全。

2 外界因素对大型集装箱船的靠泊影响

影响大型集装箱船靠泊安全的外界因素有风、流、浪、能见度等，风是其中最主要、最直接的因素[1]。因为大型集装箱船受风面积大，所受风压力巨大。另一方面，大型集装箱船满载时的吃水可达15 m以上，水下船体巨大，因此受流影响同样不可小觑。远东码头所在的穿山港区因为周围岛屿的遮蔽效应，浪较小，对船舶靠泊影响不大。

2.1 风的影响

船舶受到的风压力可以分解为纵向风压力和横向风压力，纵向风压力可通过船舶自身用车加以克服，而横向风力则需通过拖船、侧推器、锚、车、舵等的合理使用来加以克服[1]。船舶在风中所受风压力和横向风压力大小分别为：

其中：

为水线以上船体所受的总风压力；

为空气密度（取 1.226 kg/）；

为风压力系数，其值随风舷角以及船体水线以上受风面积的形状的变化而变化；

为水线以上船体正面投影面积；

为水线以上船体侧面投影面积；

为相对风舷角；

为相对风速（m/s）；

为风压力横向分力；

为风动压力力角。

风动压力角可根据风舷角用岩井经验公式估算：

以T.H轮为例，该轮船舶总长368.47 m，船宽51.06 m，满载吃水15.8 m，最大载重吨152 344，满载排水量195 707，当天吃水12 m，排水量120 230 t。满载时正面投影面积≈2 200㎡，侧面投影面积≈12 000㎡，侧推（3 600 kW）约可产生50 t推力。

当=15.5 m/s，=30°时，所受风压力：

风动压力角：

则该轮的横向风压力为：

当=60°时，风动压力角78°。

集装箱船在满载时不同风舷角的风动压力系数见表1。

根据以上公式及风动压力系数我们可以计算出T.H轮在不同风向及风速条件下所受的横向风压力，结果见表2。

从表 2 可知，当相对风舷角从 30°增加到 90°时，横向风力大幅增加。风速 10 m/s、风舷角 60°时所产生的横向风力比风速 13.8 m/s、风舷角 30°时所产生的横向风力还要大。可见，风向对大型集装箱船的靠离泊影响非常大。

2.2 流的影响

流对大型集装箱船舶的靠泊安全也有重要影响，特别是远东码头涨水时，潮流和码头走向有较大夹角，压拢明显。流压力可用以下公式估算：

其中，

为横向流压力，

为水的密度（取1 018 kg/m³），

为流压力横向分力系数，

为相对流速，

L为船舶两柱间长，

为船舶吃水。

以T.H轮（LBP=352 m，）顶流（=1kn）左舷靠泊远东码头为例，假设靠泊相对流压角为10°（右舷受流），取=0.3，则：

=×1018×0.3××352×12≈17.4（t）

靠泊过程中，船体里档受流时会产生一定的内转转船力矩，船体外档受流时会产生一定的外转转船力矩，流速越大，所产生的转船力矩也越大。流对于船舶靠泊的影响，在一定程度上取决于船体哪舷受流，外档受流会抵消部分船体在强吹开风时所受的风压力，因此，在强吹开风时要减轻风的影响，就要在靠泊时使外档受流。

根据以上分析， T.H轮满载时在15.5 m/s，90°正横的吹开风、1 kn左右顶流靠泊时，大概需要的拖船拖力为：208.5-17.4-50=141.1（t），即大概3艘4 800 hp拖船。但是实际上，拖船为了在急流中摆正船位，螺旋桨需要斜打，避免船体被流压下，丧失部分功率[2]；另一方面，为了避免侧推负荷过高，船上一般不会全速使用侧推器。因此，应该至少要有2艘5 600 hp以上以及1艘4 000 hp以上的拖船助泊，方能保证把大船靠上码头。

3 T.H轮靠泊远东11#泊位

3.1 气象及潮汐

T.H轮计划20日0045靠泊远东11#泊位。3月19日下午天气预报：港区东南风渐增至4级阵风5～6级，20日东南到南风5级阵风6～7级，05时起5～6级阵风7级，11～17时大榭以东6～7级阵风8级。当天为农历二月十三，接近大潮汛，镇海潮水高潮时3月19日2228，潮高296，低潮时3月20日0428，潮高17，潮差279。

3.2 引航计划

接到引航任务后，即开始思索T.H轮靠泊要面对的问题：（1）靠泊时间为镇海低潮前大概3 h 45 min，而大潮汛时镇海低潮前3.5 h远东11#泊位即有涨流，因此在靠泊过程中有可能出现有涨流的情况，而通常涨流就应该掉头右舷靠泊；（2）根据天气预报，港区20日风力将增加到5级，阵风6～7级，风向东南到南，而远东码头附近因如上分析的原因，风力将更大一些，靠泊时将面对较大的吹开风。因此，选择左舷靠泊、还是右舷靠泊是个问题。

泊位上的船是右舷靠泊，理论上讲掉头右舷靠泊不会对离泊船产生影响，似乎更合适一些，但仔细一想还是否定了这一操作方法。因为远东码头因地理位置及地形原因，码头前沿经常形成回流，即外面落流时里面涨流，在靠泊过程中，码头边可能会有涨流。但这时涨流一般不急，而且涨流区范围通常比较窄，一般不超过1链，甚至不到100 m，经常掉过头之后船舶还处于落流区，不利于控速和摆位置。而直接左舷靠泊，船舶一路过来都处于落流区，一方面顶流便于控速，另一方面落流向左的流压可以与吹开风抵消一部分，便于摆船位；缺点就是为了避免影响离泊船，需要在离泊位较远的地方等待，码头边可能有顺流，驾引人员需要掌握顺流靠泊的技术。经过一番思索，权衡利弊，决定左舷靠泊。

3.3 T.H轮靠泊过程

20日0000，泊位船准时离泊，联系离泊船引航员得知码头边吹开风有10～12 m/s左右，心里有些打鼓，估计要顶很久才能靠上。但联系拖船调度，得知助泊拖船为拖31（7 000 hp）、众联23（6 000 hp）、信拖10（5 600 hp），三条大马力的助泊拖船立马增强了顺利靠泊的信心。

为了避免影响离泊船引航员操纵，提早采取减速措施，0000时我船抵达洋小猫北边与长柄子头之间，速度8 kn，0010时过长柄子头，减到微速进，速度6 kn，逐渐驶出定线制航道。此时差不多镇海高潮后2 h，螺头水道落流已经开始明显起来，微速进航速5 kn，流压和风压基本抵消。0035左右，与离泊船在中宅码头与LNG码头之间绿灯交会，此时我船距岸线横距大概6链。因为吹开风较大，本想把船舶横距摆拢一些，尽量减小入泊横距，但是在中宅码头1#泊位西端正北400 m左右处发现有一抛锚运砂石小船，以至于入泊横距不能再近。0040在中宅码头对开带好拖船，拖31 带右船艏，众联23带右船艉，考虑到吹开风较大，信拖10没有带缆，令其到众联23前面一点位置顶。拖船带好后，瞬时最大风力已经接近14 m/s，船位仍处于落流区、风压与流压基本抵消。

船艉清爽抛锚小船后短时进车，拉出船头，余速4.5 kn，停车淌航。0100时泊位对开，横距1链，把船基本倒停，入泊角10°。风力愈发强劲，瞬时已达18〜22 m/s，风向尾八字70̊～80º，船艏、船艉先后出现拢泊困难。起初，船位处于落流区，船艉尚能顶进，但船艏拢泊困难，通过倒车使大船有退速，让船舶转心后移，增加前面拖船和侧推的作用力臂，进而增大船艏的转船力矩，保持船艏、船艉同步靠近码头。横距两倍船宽时，船舶进入涨流区，变成内档受流，船艉又出现拢泊困难，通过减小船艏作用力，或短时间外舷满舵进车，把船舶变成“负角度”（船艏适当朝外）靠泊，变成外档受流，以抵消部分风的影响；另一方面，变成“负角度”后，船艉风舷角也有所减小，所受横向风压力也有所减小，船舶整体又慢慢靠进来。适时用车调整转心位置和船舶所受风、流的角度，经过半个多小时的努力，T.H轮终于在0135贴上码头。T.H轮入泊轨迹如图2所示。

贴上码头后风力似乎有所减弱，三条拖船最快车顶推可以把船稳住，鉴于“落山风”强劲，告诉船长前后缆绳都带5-2-2，经过40 min的紧张带缆，0215所有缆绳均匀受力。此时风力基本稳定在14m/s左右，让3艘拖船逐步减车至停车，发现船舶没有被吹开，让船长解拖船。并告知船长如果发现船被明显吹开，一要立即停止作业，二是立即联系VTS；通知远东调度时刻关注该船情况，发现异常及时联系拖船；同时要求拖船调度让附近拖船备好车，以备应急。

4 “落山风”时船舶靠泊远东码头关键事项

4.1 风流要吃准

穿山港区地理位置独特，码头前沿水域存在多个回流区域，外落里涨、外涨里落都是很常见，而且不同潮汛、不同时间的潮流相差很大。给驾引人员的日常操作带来不少的困难，再加上“落山风”影响，操作难度陡增。因此，驾引人员要加强潮流认知，须熟悉穿山水域的潮流规律。预报南风大时，就要有可能遇到强“落山风”的准备，提前制定引航计划，确定好哪一舷靠泊，尽可能让潮流和风的影响相互抵消、趋利避害。

4.2 算准需要的拖船马力

大型集装箱船侧面受风面积比较大，总长366 m船型的侧受风面积一般都在10 000m2 以上，有的甚至达到15 000 m2，所受风压力非常大。一般情况下总长366 m以上船型在风速7～8m/s时就要引起重视，一定要提早算准拖船马力，不要等靠不上了，才临时加拖船，增加靠泊时间及安全风险。此外，要提醒拖船顶推位置要尽可能靠近艏艉两端，以增加作用力臂。船舶侧推器起辅助作用，要避免长时间全速运转，防止侧推罢工。

4.3 控制好靠泊“三要素”

较强吹开风时，入泊横距比通常情况要小，以减少顶推、靠泊时间。急流时贸然减小入泊横距，有可能造成紧迫局面。横距较大时，根据风向适当调整入泊角度，以减小风舷角，从而减轻风压力。强吹开风时，入泊横移速度不会太快，但要考虑船舶受风后的偏转效应，特别是前、后八字风。当然还要考虑流的影响，不要想当然认为吹开风大，拖船一停速度会就下来；船舶快要贴拢码头时，不要怕口令多，也不要怕靠泊趋势停顿。一定要做到平行靠泊，控制好前后贴拢速度一致避免反弹[3]。

4.4 注意船舶稳泊

稳泊是船舶安全生产的基础，一旦发生断缆稳泊出现问题，就可能出现险情甚至发生重大事故。“落山风”季节一定要提醒船方多带缆绳，如有条件，可加带横缆，船上缆绳数量不足，可考虑带回头缆；提醒船方做好巡查，保持缆绳均匀受力，如有异常及时报告VTS或码头。靠好码头后，不要急于解拖船，让拖船逐级减车直至停车，观察船舶是否被吹开，必要时让拖船在船边提供监护。

5 结束语

“落山风”时大型集装箱船靠泊穿山港区远东码头是一项特殊的引航作业。除了要熟悉大型集装箱船的性能，清楚码头附近潮流规律，掌握风、流对船舶操纵的影响之外，还要有充分的引航计划，敬业担当的精神，湛的引航技能。特别要与船长和拖船保持密切沟通、精密配合，只有这样才能让船舶安全得到切实保障。

参考文献

[1] 洪碧光.船舶操纵原理与技术[M].大连：大连海事大学出版社.2007.

[2] 潘国华.大风浪时大型集装箱船安全靠、离泊的思考[J].航海技术，2006（4） .

[3] 杜伟杰.大型集装箱船大风浪时靠离泊安全分析与探讨[A].2011年苏浙闽沪航海学会学术研讨会论文集[C]，2011.

作者简介：

穆鹏辉，高级引航员，（E-Mail）175529227@qq.com

周宏国，高级引航员，（E-Mail）53051928@qq.com

曹桂荣，高级引航员，（E-Mail）749153240@qq.com