限制航道中的船舶操縱

陳喜光，崔昆濤

隨著船舶的噸位越來越大，數(shù)量也在迅速增長，使得世界范圍內(nèi)許多港口變得擁擠不堪，之前較為安全的深水域也相對變成了淺水域。任何一艘滿足現(xiàn)行《IMO-船舶操縱性標(biāo)準(zhǔn)》的船舶，僅僅表示它在無限水域中，在無風(fēng)、無浪、無流等環(huán)境干擾力影響的理想狀態(tài)下，具有操作性。但是，船舶一旦行駛進入到限制航道，其操縱性與其在無限水域中就有著較大的區(qū)別。同時，在限制航道中航行的船舶，當(dāng)船速比較低時，由于受到岸形和外界擾動因素的影響，極易發(fā)生重大事故。

1 限制航道中影響船舶操縱性能的因素

1.1 淺水域的影響

有關(guān)淺水域，國際上尚無統(tǒng)一的定義與標(biāo)準(zhǔn)。我們通常是依據(jù)水深吃水比 （H/d） 來判斷。從淺水對船舶操縱的實際影響來看，依據(jù)霍夫特的研究可以做如下界定：按照對船體在前進運動中所受阻力的影響來看，低速船當(dāng)H/d≤4，高速船H/d≤10，即可視為淺水域；按照橫向運動中對阻力的影響，H/d≤2.5時可以視為淺水域；對于船舶操縱性有明顯影響，并達到易發(fā)現(xiàn)的程度，應(yīng)以H/d≤1.5來界定。當(dāng)船舶由深水航行入淺水時，船舶運動和狀態(tài)將發(fā)生變化。

1.1.1 船體浮態(tài)變化

船舶航行至淺水域時，會發(fā)生船體下沉和縱橫傾變化，特別是航速較高時，變化更為明顯，甚至導(dǎo)致擱淺或擦底。主要是因為船體水下間隙變小，流速增加，船體的水動力垂直分力變化，水深越淺越明顯；其次是船行波導(dǎo)致船體浸水面積的重新分布。

1.1.2 舵力、螺旋槳的變化

淺水中流經(jīng)舵葉、螺旋槳的水流紊亂，主要是伴流增強，從而使舵力及螺旋漿效率均下降。船模實驗表明，在操相同舵角時，深水中的初始轉(zhuǎn)船力矩比淺水中的大，而且相對水深越小，其差值越大。

1.1.3 操縱性能變化

在進入淺水域中，船舶的虛慣矩和旋回阻矩的系數(shù)有較大的增加，旋回阻矩系數(shù)較虛慣矩增加得更快，而舵力轉(zhuǎn)船力矩系數(shù)卻沒有明顯地增加，反而因漂角的減小而有所下降，這就使得船舶的旋回性指數(shù)和追隨性指數(shù)K，T均減小。而K值減小，說明船舶的旋回性變差。T值減小，表明船舶的追隨性和航向穩(wěn)定性變好。航行淺水域中的船舶，因船體下沉、首傾等原因所受到的阻力增加使得船舶的停船性能會有一定程度的改善。在停船沖程這一方面，尤其突出表現(xiàn)在剛停車后余速較高的一段時間里，淺水阻力增大，有利于較快地降速以減小沖程，但是當(dāng)余速較低的時候，由于上述影響因素較弱，所以對減小停船沖程的作用也相應(yīng)減小。

1.2 岸壁的影響

1.2.1 成因

當(dāng)船舶航行在淺水域時，船底的水流受到限制，船側(cè)水流增加，改變了水流對船體的作用力和力矩。隨水深和寬度的減小，上述變化將更加顯著。船舶航行在限制航道發(fā)生的作用力的變化和航向的改變在無限制航道中是不存在的。例如，船舶航行在橫斷面為常數(shù)對稱于中剖面的河道中時，如船舶的縱中剖面和速度方向與河道中線一致，則水流對稱流經(jīng)船體不產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)力和偏行力矩。但是如果不一致，則船體與近岸之間的距離小，流速快，壓力低；船體與遠(yuǎn)離岸之間的距離大，流速慢，壓力大。左右兩邊造成的壓力差Py，把船舶吸向岸壁。因此，船舶靠近岸壁時船首產(chǎn)生岸推現(xiàn)象，船尾產(chǎn)生岸吸現(xiàn)象。

1.2.2 岸壁效應(yīng)的影響因素

對于在限制航道中航行的船舶，岸壁效應(yīng)是一個極為不安全的因素。它會造成船舶過度的與岸壁接近，當(dāng)船頭因離岸轉(zhuǎn)船力矩的作用而突然偏轉(zhuǎn)時，就會造成船尾與岸壁的觸碰。經(jīng)過模擬實驗與實船經(jīng)驗證明，岸壁效應(yīng)與以下因素有關(guān)：航行中的船舶離中心航道越遠(yuǎn)，岸壁效應(yīng)越明顯；當(dāng)水道的寬度越狹窄，過水?dāng)嗝嬖叫?，岸壁效?yīng)就越強；當(dāng)上述條件相同時，水深越淺，岸壁效應(yīng)就越強；船速越大，岸壁效應(yīng)越明顯；船型越大，岸壁效應(yīng)越明顯。

1.3 吸力的影響

船舶航行在限制航道中，當(dāng)一船追越另一船時，這時兩船相互靠近，內(nèi)舷間的流速加快，壓力下降，產(chǎn)生了相互吸引的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象叫做“船吸”現(xiàn)象。關(guān)于兩船相互靠近時的作用力和力矩的大小，美國的錫爾費司坦曾經(jīng)做過理論上的研究，并且，美國的R·N·Newton在泰勒實驗池也做過這方面的模擬實驗。兩個研究在實驗結(jié)果上是較為接近的，其結(jié)論如下：第一，當(dāng)兩船航行相互靠近時，它們所受到的吸力與力矩的大小與兩船的相對位置有關(guān)。兩船相距的越近，受到的吸力和力矩就越大，所產(chǎn)生最大吸力的位置是在兩船并肩并靠時。當(dāng)兩船橫距從50英尺擴大到100英尺，吸力將下降40%。第二，當(dāng)大船和小船相互靠攏時，小船受到的吸力要比大船受到的吸力大，其危險程度也比大船更加嚴(yán)重。第三，當(dāng)兩船位置一定時，吸力的大小與兩船間的橫距平方成反比。第四，船舶在并靠時需要較大的舵角克服吸力和偏轉(zhuǎn)。

2 限制航道中航行方法

2.1 準(zhǔn)備工作

進入限制航道前，要有充分的準(zhǔn)備，首先要備妥有關(guān)的海圖、港圖、航路指南等必備的航路資料，并更新到最新版本；其次要了解限制航道內(nèi)的水文情況，包括淺點、暗礁、可航寬度等，對是否要乘潮做到心中有數(shù)；最后要仔細(xì)查閱資料，掌握航道內(nèi)的助航標(biāo)志和導(dǎo)航設(shè)施。

2.1.1 備車

在限制航道中航行時，船舶操縱性能變差，這時需要備車。備車后主機的輸出功率通常約為最大輸出功率的50～60%。備車后便于主機換車，實施機動操船。

2.1.2 減速

在限制航道中航行時，由于淺水效應(yīng)使船體下沉，縱傾變化加劇，同時速度越高，下沉越大。所以對于相對水深較淺的水域，要備車減速，特別是大噸位、長尺度的船舶切不可心存僥幸，馬虎大意，為了趕潮水過淺灘而高速擦淺，造成嚴(yán)重事故。

2.1.3 提高舵效

隨著船速的降低，船舶舵效隨之降低，故采用以下方法提高操舵控向效果：加大舵角；提高螺旋槳的進車轉(zhuǎn)速；通過進車或倒車，利用螺旋槳的橫向力致偏性來提高舵效；裝有側(cè)推器的船舶可以利用側(cè)推器來提高舵效。

2.2 操縱方法

船舶駛?cè)胂拗坪降罆r，為了減小岸壁的影響應(yīng)行駛于航道的中心線上。根據(jù)實際經(jīng)驗和船模實驗，在航道寬度接近船長的淺窄水道內(nèi)，行駛于航道中央的船舶應(yīng)將其船速降到10節(jié)以下，以便船舶保向航行。

同時，注意降低船速，避免岸壁及周圍船舶的影響。注意駛?cè)霚\水域船舶下沉，防止觸礁擱淺。合理用舵，掌握提高舵效的常用方法。注意風(fēng)流影響，及時壓舵。防止船吸現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)避免兩船靠的太近。如不能保向，請拖輪協(xié)助。

在限制航道中，出于安全的考慮，往往要低速行駛，這樣就導(dǎo)致了舵的效能變差，同時受到風(fēng)、浪、流等不利因素的影響，操縱性也隨之變差，發(fā)生擦底、觸岸、碰撞的危險性也隨之提高。為了提高限制航道中船舶的操縱性，引航員應(yīng)熟悉限制航道的水文地理條件，注意觀察，并合理用舵。航道部門也應(yīng)積極配合，合理勘察、積極疏浚、修繕航道并及時發(fā)布最新的航道變化信息，為船舶在航道中安全航行提供保障。

[1]古文賢.淺水對船舶操縱的影響[J].世界海運,1995(6)：51-54.

[2]李迎軍.淺談中小型船舶靠離泊的特點[J].大連海事大學(xué)學(xué)報,2008(S1)：47-50.

[3]朱永仁,劉國禎,楊寶璋.艦船靠泊過程中的淺水效應(yīng)[J].航海技術(shù),1997(3)：15-16.

[4]於健.淺狹航道中船舶操縱性能的研[J].中國航海,1996(1)：13-18.