“科學(xué)一號”輪靠泊海事碼頭方案分析

國家海洋局第一海洋研究所 張志平 俞啟軍 石 凱 謝博文

?

“科學(xué)一號”輪靠泊海事碼頭方案分析

國家海洋局第一海洋研究所 張志平 俞啟軍 石 凱 謝博文

摘要：分析船舶自身條件以及船舶自身的基本參數(shù)和操縱性能，以及碼頭的地理條件、自然條件和氣象條件等影響船舶安全進(jìn)港的主要環(huán)境因素，并綜合考慮各種內(nèi)、外界因素對船舶進(jìn)港操作的影響，歸納合理利用外界的有利因素，克服外界不利因素對船舶操縱的影響，對靠泊方案進(jìn)行仔細(xì)研究，把握船舶進(jìn)港時幾個關(guān)鍵位置的控制，合理選擇船舶進(jìn)港的時機(jī)，在船舶進(jìn)港過程中不斷地調(diào)整船位和船首向，使船舶在進(jìn)港過程中始終處于可控狀態(tài)，實現(xiàn)船舶安全進(jìn)港口之目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：“科學(xué)一號”輪；靠泊方案；海事碼頭

船舶進(jìn)港靠泊操作是一項涉及人員、設(shè)備和環(huán)境等多方面因素的系統(tǒng)工程，船舶進(jìn)港前必須全面細(xì)致分析、研究碼頭的地理條件、自然條件、氣象條件等，并掌握本船的各種參數(shù)和船舶的操縱性能，綜合考慮各種內(nèi)、外界因素對船舶進(jìn)港操作的影響；掌握本船的船舶特性，包括操縱性能、載重吃水、各種操縱方式及系泊設(shè)備的有效性和可靠程度；掌握外界客觀條件，包括港口、航道、碼頭的情況，泊位水深、流速和流向、潮高和潮時，風(fēng)力大小和風(fēng)向等。［1］安全、成功的靠泊作業(yè)離不開周密而細(xì)致的計劃，并合理利用各種設(shè)備、儀器實現(xiàn)船舶的各種操作，在操縱過程中正確利用外部的有利因素，排除外界的不利因素。船舶的進(jìn)港靠泊作業(yè)就是分析船舶在水中的受力情況，提前預(yù)知船舶在外界風(fēng)流和慣性的作用下的運(yùn)動趨勢，有效地利用車、舵、側(cè)推器等控制船舶的運(yùn)動，確保安全完成船舶靠泊的各項操作。

本文對“科學(xué)一號”輪靠泊青島海事碼頭的靠泊方案進(jìn)行了分析、研究，為這種雙車單舵型的科考船靠泊類似限制水域的碼頭提供了可操作性方案。

一、碼頭基本情況介紹

1. 碼頭地形情況

青島海事碼頭位于團(tuán)島灣的最東端，東臨青島灣，西面通過青島中苑碼頭，可望團(tuán)島口，南臨青島港主航道，碼頭的基本走向為069°～249°，碼頭開口方向為148°。碼頭泊位的地理坐標(biāo)為 36° 3.1′N/120°18.2′E，碼頭總長度160 m，有效長度130 m，碼頭水深-7～-10 m，碼頭縱深70～ 120 m，港池東西長度約為350 m（如圖1所示）。

港池的東面和北面是小型的游船碼頭，經(jīng)常有游船進(jìn)出和停泊，且浮碼頭外面有交叉錨鏈；進(jìn)口航道的左側(cè)有一沉箱（碼頭建造時留下的，在低潮時可清楚地看到），進(jìn)口航道的正前方有淺水區(qū)并投擲了大量的石頭，以保護(hù)北岸的碼頭堤壩；航道入口處碼頭端部有5～10 m的丁子石，用來防止海浪對碼頭的沖刷和損壞，在碼頭的東側(cè)端部約25 m處是淺水區(qū)，靠泊時盡量不要超過130 m。由此看來在港池入口處只有80 m寬度、110 m縱深的安全水域，可供船舶安全操縱和旋回。

2. 碼頭潮流情況

青島海事碼頭位于膠州灣外面，潮汐情況與青島主港類似，屬于規(guī)則的半日潮港。潮時較青島主港提前40 min左右，在天文大潮時會再提前5～10 min，在天文小潮時會滯后5 min左右，潮高比青島主港（按潮汐表數(shù)據(jù)）高出30 cm左右。由于碼頭位置的岸壁效應(yīng)和地形的影響，在碼頭入口處水流有明顯的分水嶺，船一旦進(jìn)入港池內(nèi)，表層流影響很??；在入口處漲落潮流流速非常明顯。在本地落潮時潮流的主體方向為東南流，較漲潮流流速強(qiáng)，平流持續(xù)時間短，受其影響，船在低速進(jìn)港時，船身極易被壓向東面的海事碼頭一端；在本地漲潮時潮流的主體方向為西北流，較落潮流流速弱，持續(xù)時間長，受其影響，船在低速進(jìn)港時，船尾極易被壓向西側(cè)中苑碼頭一端。

圖1 青島海事碼頭示意圖

二、船舶基本情況介紹

“科學(xué)一號”輪船長104.28 m，船寬13.7 m，總噸位2 748 t，最大吃水6.0 m，主機(jī)功率5 280×2 kW，雙車單舵中機(jī)型特種用途船，四檔港內(nèi)轉(zhuǎn)速下的船速分別可達(dá)6、11、15、18 kn，同時由于本船噸位小，主機(jī)功率大，船舶港內(nèi)起速很快，在船舶低速進(jìn)港時，船舶的旋回圈很大。狹窄港池、潮汐潮流、舵效、主機(jī)啟動功率、旋回余地等因素對船舶的操縱尤其是旋回的要求極高。

三、船舶進(jìn)港前選擇合適的進(jìn)港時機(jī)

由于碼頭的特殊地理條件、自然條件和潮流的變化情況，盡量選擇本地高潮平流時刻船舶抵達(dá)港池入口，參考青島主港潮汐表，在主港高潮前40 min左右，根據(jù)大小潮旬和實際情況適當(dāng)提前或滯后。

主港潮汐表中潮高一般選擇在3 m以上，潮高變化率小于0.6 m/h，這樣既可以保證有足夠的安全水深，又可以保證潮汐較弱，潮流流速較小。

足夠的富裕水深不僅可以提高船舶的操縱性，使得船舶便于操縱，還可以避免螺旋槳轉(zhuǎn)動時帶起的泥沙影響推進(jìn)效率和損壞螺旋槳。緩小的流速會使低速進(jìn)港的船舶更加容易控制，從而避免各種緊迫局面的產(chǎn)生，船舶的進(jìn)退與旋回狀況始終掌握在指揮人員的手中。

應(yīng)盡量避免風(fēng)力超過蒲氏6級、入口處表層流速超過2 kn時進(jìn)港。風(fēng)會對船舶軌跡產(chǎn)生影響，在風(fēng)的作用下，船舶逐漸向下風(fēng)漂移，不易被控制，同時還會受到海水表層流的影響。

船舶在進(jìn)港過程中要不斷地修正船位，不論是漲潮還是落潮，都始終將船位置于上風(fēng)上游的有利位置。

四、進(jìn)口入泊的操作

設(shè)計船舶的進(jìn)港航線要綜合考慮碼頭的地理條件、自然條件和氣象條件以及當(dāng)時的風(fēng)流、潮汐情況。首先充分了解本船設(shè)備的工作情況，做到穩(wěn)操勝券；同時結(jié)合進(jìn)港時的天氣、潮汐、潮流等情況，以及各種因素對船舶靠泊操縱的影響，做好緊急情況下的各種應(yīng)急預(yù)案。特別是對主機(jī)的暖機(jī)和空壓機(jī)準(zhǔn)備要充分，確保有足夠的啟動空氣以使主機(jī)按時迅速啟動。保證錨機(jī)和絞纜機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，隨時可用。將所需的撇纜繩、纜繩、碰墊準(zhǔn)備充足、到位。

船舶進(jìn)港前，選擇好船舶上線的預(yù)備點(diǎn)，一般在0.2～0.3 n mile提前上線，如圖1所示，當(dāng)船抵達(dá)位置a時，同時調(diào)整船舶航向在328°，船舶上線后，保持左車微速前進(jìn)，此時航速在6 kn左右，隨時將船舶置于上風(fēng)、上流的安全位置。隨著水深的變化和岸壁的接近，風(fēng)和流都會產(chǎn)生變化，根據(jù)情況的變化進(jìn)一步修正船位和航向，以抵銷風(fēng)流壓對船舶的影響，保證船舶按計劃航線行駛，同時由于安全航速和限制水域的要求，應(yīng)及時停車淌航以方便控制余速。一般情況下船首距離港池入口200～250 m，即2倍船長左右時及時停車滑行，停車前調(diào)整好舵角，保證船位和航向的穩(wěn)定，在滑行過程中要密切觀察風(fēng)流的變化，特別注意其對船位的影響，不斷觀察風(fēng)流對船舶的影響，隨時調(diào)整因風(fēng)流壓對船舶位置的影響。隨著船位逐漸接近入口，風(fēng)流影響、伴流影響、狹管效應(yīng)、淺水效應(yīng)、岸壁效應(yīng)等因素給船速、航向、船位帶來愈來愈明顯的影響，提前采取抑制措施，防止將船舶置于不利的位置而影響操縱。

當(dāng)船首滑行至港池入口時，船速在3～4 kn，應(yīng)馬上啟動右車微速后退，注意觀察船速和船的位置。由于船舶慣性的作用，船舶會繼續(xù)向前滑行，至駕駛臺（距船首33 m）齊碼頭內(nèi)壁前端，時間有20～30 s的余地，主機(jī)應(yīng)能夠順利啟動，保證船中越過碼頭內(nèi)壁時船剛好被倒車?yán)?，船速接近于零，也就是圖1中的位置b（為了以防萬一，我每次進(jìn)港都把雙錨備妥）。在船產(chǎn)生退速之前及時啟動左車微速前進(jìn)，船會在進(jìn)車的推力和倒車的拉力的作用下，一邊繞著轉(zhuǎn)心向右掉頭，一邊繼續(xù)向前滑行，同時在螺旋槳的橫向力的作用下，整體向碼頭靠攏，這一過程要密切注意船舶中后部與碼頭的橫距，適時增減左右車的轉(zhuǎn)數(shù)，保持在15～20 m為宜。在船舶到達(dá)位置c時，應(yīng)保證船舶一邊右轉(zhuǎn)，一邊向前滑行且轉(zhuǎn)頭速度不要太快。

這一過程中操作的要領(lǐng)是及時將兩部車迅速啟動起來，操作過程中盡量不停車，以免造成主機(jī)啟動困難，或是高壓空氣不足來不了車，把操作主機(jī)的主動權(quán)掌握在自己手中。機(jī)艙主機(jī)加減速的操作比啟動操作容易些，因此通過調(diào)整主機(jī)車速來控制船的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向相對容易些。注意到船速為前進(jìn)時，其轉(zhuǎn)心在距尾部1/3到1/2船長之間；當(dāng)船速為后退時，其轉(zhuǎn)心在距首部1/2到1/3船長之間，利用進(jìn)退速的調(diào)整來調(diào)整轉(zhuǎn)心的位置，從而不斷地調(diào)整轉(zhuǎn)頭和甩尾的速度，不斷地調(diào)整船首、船尾離碼頭的距離。間斷性地利用高速車來增加螺旋槳的橫向力，以提高船舶的轉(zhuǎn)頭效果。作為船舶操作者，在操船過程中，不僅要注意船頭的方向、距離和速度，還要注意船舶轉(zhuǎn)心位置的變化以及船尾與碼頭的安全距離和運(yùn)動趨勢。只有這樣才能兼顧首尾，保證船舶的安全靠泊。

在操作過程中，如果機(jī)艙車啟動慢了一點(diǎn)，可以短時用快車把船控制住，不斷地調(diào)整兩部車的主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，增大船舶的推力或拉力，始終保持船慢速右轉(zhuǎn)和前滑，直至首部倒纜上樁后用纜繩將船首控制好，順次停下右車、左車，雙車停下時船速的理想狀態(tài)在0.8～1 kn，在余速的作用下，船剛好到位停住。對于初次操縱本船的操縱員，在對船舶的操縱性能不夠了解的前提下，應(yīng)適當(dāng)早施舵、早用車，打好提前量。［2］如果船首靠攏速度過快或者船尾甩得較開的話，應(yīng)提前用外檔滿舵加以抑制，還不能有效的話，及時將雙車換向，這樣操作一定要讓船先略有退速再進(jìn)車，進(jìn)車時一定要注意首倒纜的受力。

綜上所述，船舶進(jìn)口入泊的操作要領(lǐng)為：（1）控制好初始船位；（2）把握好幾個關(guān)鍵船位點(diǎn)；（3）及時將雙車啟動起來；（4）盡量用加減主機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)來控制船舶進(jìn)速和橫移速度；（5）通過雙車的加減速來控制船舶轉(zhuǎn)心的位置；（6）不輕易要把定的舵令，始終把船舶指揮權(quán)把握在自己手中；（7）雙車換向前給機(jī)艙留有足夠的余地，防止空壓機(jī)氣量不夠起不來車，避免船舶進(jìn)港時緊迫局面的發(fā)生。

五、結(jié)束語

船舶進(jìn)港靠泊的方案必須在進(jìn)港前仔細(xì)研究，進(jìn)行周密的部署，利用有利的外部條件，克服不利因素的影響。因為每次進(jìn)港的氣象條件、潮汐潮流情況、船舶的裝載狀態(tài)、水深、人員和設(shè)備的反應(yīng)能力、周圍小船的干擾都不相同，所以每次進(jìn)港都要認(rèn)真研究，并不斷地總結(jié)經(jīng)驗，吸取教訓(xùn)。將進(jìn)港的幾個關(guān)鍵點(diǎn)把控在自己手中，同時準(zhǔn)備好應(yīng)急方案，免得措手不及造成船舶的緊迫或危險局面。

參考文獻(xiàn)：

［1］毛睿.影響船舶進(jìn)出港及靠離泊引航方案分析和探討［J］.中國科技博覽，2015（20）：44.

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

DOI：10.16176/j.cnki.21-1284.2016.03.008