船行波對條帚門支航道中漁船安全作業(yè)的影響及應(yīng)對建議

崔建國 朱鵬飛 賈宏飛 周承淵 曹博文

【摘 要】 為保障條帚門航道內(nèi)漁船的航行安全，研究航道中遠(yuǎn)洋船舶產(chǎn)生的船行波對附近漁船安全作業(yè)和航行的影響，通過建立線性橫搖計算模型和仿真計算得到兩船間安全距離，計算出船行波波高和漁船橫搖角度的變化規(guī)律，通過結(jié)果量化分析得到漁船航行安全作業(yè)的邊界條件。據(jù)此提出安全通航應(yīng)對建議：控制航行距離、控制航行速度、漁船主動避讓。

【關(guān)鍵詞】 船行波;橫搖;仿真計算;條帚門支航道

0 引 言

舟山群島地處我國東部“黃金岸線”與長江“黃金水道”的“T”字形交匯處，深水港口資源得天獨厚，通江達(dá)海的區(qū)位優(yōu)勢顯著，來往船舶眾多，航道通航密度較大。同時，舟山群島也是我國最大的漁場，漁業(yè)資源極其豐富，漁船數(shù)量繁多，漁船通常從條帚門支航道進出舟山群島捕魚。在通航密度較大地區(qū)，大型船舶航行時船后產(chǎn)生的船行波在一定范圍內(nèi)會影響漁船的作業(yè)和航行安全，嚴(yán)重時會導(dǎo)致漁船傾覆。因此，研究條帚門支航道大型船舶產(chǎn)生的船行波對漁船安全作業(yè)的影響具有重要的現(xiàn)實意義。目前的研究主要是通過建立相關(guān)的模型、船模實驗、數(shù)值模擬及仿真計算等方法來分析船行波對他船的影響。本文基于船行波的相關(guān)理論，通過建立漁船的線性橫搖模型，并結(jié)合相應(yīng)的經(jīng)驗公式，計算出在條帚門支航道中常見的4種遠(yuǎn)洋船型的船行波對常見漁船產(chǎn)生的橫搖角度，并對漁船的通航安全性進行研究。

1 航道及船行波

1.1 條帚門支航道

條帚門航道坐落于蝦峙島與元山島之間，主航道全長22.5 n mile，平均水深20 m，寬度 m，最窄處寬540 m，可允許部分大型船舶通航;支航道全長3.6 n mile，平均水深20.5 m左右，寬度500 m，一般可通航中小型船舶。

1.2 船行波

船行波由橫波和縱波組成，是由船舶對水體的壓力變化所引起的水體表面波動而形成的。大型船舶航行時的船行波波擊到了目標(biāo)船，使目標(biāo)船橫搖，如果目標(biāo)船儲備浮力值很小或者是目標(biāo)船的干舷太低，則此時的船行波對目標(biāo)船影響很大，使目標(biāo)船不能處于良好的工作狀態(tài)，甚至可能發(fā)生傾覆，造成一系列的安全隱患和經(jīng)濟損失。

1.3 船行波相關(guān)計算公式

在水深吃水比h /d<2的海港航道中，船行波的波高隨著其傳播距離的增加而衰減，公式如下：

hS=h罰？）

式中：hS為距離船舷S處的波高，m; S為船舷到計算點的距離，m; h為船側(cè)船行波波高，m; C為船舶方形系數(shù); B為船舶寬度，m; L為船舶長度，m。

在水深吃水比h /d<2的海域中，船行波的波高隨著船速而變化，經(jīng)驗公式如下：

hmax=2（2）

式中： hmax為船行波的最大波高，m;? v為船速，; d為船舶吃水，m; g為重力加速度，取9.18 m/s2。

船舶在水中的線性橫搖模型計算公式如下：

I？+ 2n? + D稧M= D稧M ka0 sint

（3）

式中： D為船舶排水量; I為含附加質(zhì)量和重力加速度的橫搖慣性矩系數(shù); n為阻尼力矩系數(shù); GM為船舶初穩(wěn)心高度; k為有效波傾系數(shù); a0為表面波傾;為船行波頻率;為最大橫搖角度;t為橫搖固有周期。

1.4 船型介紹

根據(jù)調(diào)研，本文選取條帚門支航道中常見的4種遠(yuǎn)洋船型進行仿真計算，其船型參數(shù)見表1。

2 船行波影響下漁船最大橫搖 角度計算

漁船通常船長38 m，船寬7.5 m，吃水3 m，初穩(wěn)心高度0.71 m，橫搖固有周期7 s，航行速度11 kn。雜貨船、散貨船、油船、集裝箱船的船行波的波高及在船行波影響下漁船最大橫搖角度計算結(jié)果見表2。

表2 雜貨船、散貨船、油船、集裝箱船不同船速和船間距的船行波波高及在船行波影響下漁船的最大橫搖角度

由表2可以看出：

（1）當(dāng)雜貨船以航速15 kn距漁船40 m航行時，漁船的最大橫搖角度為9.75埃嚶媧？0 m航行時漁船的最大橫搖角度為7.30埃壞痹踴醮院剿？3 kn距漁船20 m航行時，漁船的最大橫搖角度為9.87埃嚶媧？0 m航行時漁船的最大橫搖角度為7.31啊？

（2）當(dāng)散貨船以航速15 kn距漁船40 m航行時，漁船的最大橫搖角度為9.75埃嚶媧？0 m航行時漁船的最大橫搖角度為7.28埃壞鄙⒒醮院剿？3 kn距漁船20 m航行時，漁船的最大橫搖角度為10.8埃嚶媧？0 m航行時漁船的最大橫搖角度為8.03?。?/p>

（3）當(dāng)油船以航速15 kn距漁船30 m航行時，漁船的最大橫搖角度為9.93埃瘓嚶媧？0 m航行時漁船的最大橫搖角度為7.48埃壞庇蝕院剿？3 kn距漁船20 m航行時，漁船的最大橫搖角度為10.87埃嚶媧？0 m航行時漁船的最大橫搖角度為6.92?。?/p>

（4）當(dāng)集裝箱船以航速15 kn距漁船30 m航行時，漁船的最大橫搖角度為9.03埃瘓嚶媧？0 m航行時漁船的最大橫搖角度為6.27埃壞奔跋浯院剿？3 kn距漁船30 m航行時，漁船的最大橫搖角度為7.43埃嚶媧？0 m航行時漁船的最大橫搖角度為6.05??？

3 安全通航建議

3.1 控制航行距離

通常該類型漁船在正常工作時的極限橫搖角度不能超過10啊5奔跋浯⒃踴醮⑸⒒醮⒂痛？5 kn的速度航行且分別距漁船30 m、40 m、40 m、30 m時，這4種船型在航行時產(chǎn)生的船行波均會使?jié)O船產(chǎn)生橫搖，其最大橫搖角度分別為9.03??？.75啊？.75啊？.93埃淺=詠媧惱9ぷ鞅曜嫉募蘚嵋〗嵌齲聳庇媧諍叫惺本突岜冉銜O眨灰虼耍奔跋浯？5 kn的航速航行時，漁船與集裝箱船間的距離應(yīng)大于30 m;當(dāng)散貨船、雜貨船、油船均以15 kn的航速航行時，漁船應(yīng)在遠(yuǎn)離以上3種船舶至少40 m以外。同理可知：當(dāng)油船及散貨船以13 kn的速度航行時，漁船至少應(yīng)在遠(yuǎn)離油船及散貨船20 m以外;漁船可距集裝箱船30 m左右的距離航行，當(dāng)遇到雜貨船時兩者距離應(yīng)不小于20 m。

3.2 控制航行速度

以散貨船為例，當(dāng)散貨船距漁船40 m且分別以15 kn、13 kn的速度航行時，漁船的最大橫搖角度分別為9.75啊？.03啊S紗絲芍媧淖畬蠛嵋〗嵌人嬪⒒醮暮叫興俁鵲募跣《跣。梢醞ü跣∩⒒醮暮叫興俁壤幢Vび媧暮叫邪踩T詿渚嘁歡ㄊ保⒒醮暮剿偌跣〉絞褂媧淖畬蠛嵋〗嵌仍？0耙韻錄純傘6雜媧裕捎詿湫вΦ淖饔檬奔湓匠ご湫вυ矯饗?？囜u詠保媧υ詘踩渚嘞略黽雍剿僖約跣〈湫вΦ撓跋燉幢Vて浜叫邪踩？

3.3 漁船主動避讓

當(dāng)漁船與較大船舶的距離超出安全臨界限時，較大船舶在受限水域極易與漁船產(chǎn)生船間效應(yīng)。特別是兩船的長度差距大，較大船舶會對較小船舶產(chǎn)生強大的興波阻力。較小船舶耐波性差，相對于較大船舶更易轉(zhuǎn)向，當(dāng)兩船距離太近時，較小船舶受船間效應(yīng)的影響極易被打偏或被吸引撞上較大船舶，導(dǎo)致其受損或被碾壓傾覆，嚴(yán)重威脅該航道船舶的航行安全。根據(jù)《國際海上避碰規(guī)則》的相關(guān)規(guī)定，漁船不應(yīng)妨礙任何按照分道通航規(guī)定航行的船舶的行駛，因此應(yīng)由漁船主動避讓他船。當(dāng)漁船避讓他船且處于分道通航線外時，漁船應(yīng)盡量遠(yuǎn)離分道通航線;當(dāng)漁船在分道通航線內(nèi)時，漁船應(yīng)盡快斜穿分道通航線離開該航道避讓他船。除此之外，漁船應(yīng)正確使用船上的雷達(dá)設(shè)備，合理設(shè)置自動雷達(dá)標(biāo)繪儀的距離以便獲得早期碰撞危險警報，并對探測到的目標(biāo)進行追蹤;在有可能危及自身航行安全的情況下，應(yīng)盡早采取大幅度轉(zhuǎn)向，快速航行避讓目標(biāo)船，直到駛離危險區(qū)域為止，以保證自身的航行安全。

4 結(jié) 語

基于船行波的相關(guān)理論，選取合適的計算公式，建立恰當(dāng)?shù)哪Ｐ?。通過大量計算得出漁船安全航行的邊界條件，并結(jié)合《國際海上避碰規(guī)則》提出建議，以期對該航道的漁船在避讓常見的4種船型時有所幫助。