基于模擬器的超大型集裝箱船靠泊時(shí)水流的影響分析

李靜，李強(qiáng)

（1.廣州港引航站，廣東 廣州 510030；2 大連海事大學(xué)，遼寧 大連 116026）

船舶在港內(nèi)操縱靠泊時(shí)，一般選擇頂流靠泊的靠泊方式[1]。在有流的港口，靠泊和旋回調(diào)頭時(shí)，不可避免地受到潮流的影響，由于超大型集裝箱船舶的船舶尺度較大，一旦受到潮流的影響，發(fā)生擱淺和觸碰碼頭的事故概率將明顯變大[2]，為了分析潮流對(duì)超大型集裝箱船舶的影響，利用船舶操縱模擬器，對(duì)20 萬噸級(jí)集裝箱船舶靠泊進(jìn)行了模擬，分析了潮流的影響，提出了降低潮流影響的安全保障措施，為引航工作提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

1 模擬實(shí)驗(yàn)方法概述

1.1 模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備

本文模擬試驗(yàn)平臺(tái)采用了大型操船模擬器。該模擬器具有在電子海圖上顯示船舶動(dòng)態(tài)圖形的功能，還能顯示水平視場(chǎng)角為270°的視景；

1.2 研究船型

本文研究船舶為20萬噸級(jí)集裝箱船，該船長(zhǎng)400米，寬61.5 米，滿載排水量為238920 立方米，滿載吃水為17 米，具備首尾雙側(cè)推器。船舶旋回資料見圖1。

圖1 船舶旋回參數(shù)

1.3 模擬實(shí)驗(yàn)水域

研究水域選擇某20 萬噸級(jí)集裝箱碼頭，碼頭長(zhǎng)度為635 米，碼頭前沿停泊水域?qū)?18m，底高程-17.5m；回旋圓直徑800m，底高程-16.2m。

圖2 模擬實(shí)驗(yàn)水域

1.4 拖輪配置

考慮到20 萬噸級(jí)集裝箱船舶受風(fēng)、流影響較大，本次模擬實(shí)驗(yàn)中，選擇4 艘拖輪，其中1 艘為4800hp，其他三艘為4000hp 拖輪。

1.5 風(fēng)流情況

（1）風(fēng)力：根據(jù)工況的不同設(shè)為東北風(fēng)7 級(jí)（極限值）、東北風(fēng)6 級(jí)、東北風(fēng)5 級(jí)（常態(tài)值）、南風(fēng)7級(jí)（極限值）、南風(fēng)6 級(jí)、南風(fēng)5 級(jí)（常態(tài)值）。

（2）流向：流向取值為298°（漲潮流向）和118°（落潮流向）。

（3）流速：流速取值為1.5kn（漲潮）和1.8kn（落潮）。

2 模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 流對(duì)平行靠離泊的影響

本文分別就漲潮流和落潮流對(duì)船舶操縱模擬試驗(yàn)，流速取最大流速，漲潮流取1.5kn，落潮流取1.8kn。

由于文研究?jī)?nèi)容中碼頭走向和設(shè)置潮流的方向一致，船舶在靠泊的最后階段和離泊的開始階段，船舶基本處于頂流或順流的狀態(tài)，流的作用使船舶產(chǎn)生加速或減速，此時(shí)由于船速較低，在適當(dāng)使用主機(jī)的情況下，能夠抵消流對(duì)船舶運(yùn)動(dòng)的影響。則模擬實(shí)驗(yàn)表明，在船舶平行靠泊和平行離泊的階段，流對(duì)船舶的運(yùn)動(dòng)影響較小。

2.2 流對(duì)旋回操縱的影響

順流到港的船舶在靠泊前需要進(jìn)行旋回操縱，針對(duì)本文研究的20 萬噸級(jí)集裝箱船舶，船舶尺度和吃水均較大，必然受到流的明顯影響，船舶在旋回操縱的過程中，船舶將處于橫流的狀態(tài)，流的作用使船舶產(chǎn)生較為明顯的橫移，需要船舶在進(jìn)行旋回操縱之前，將船位控制在來流方向，否則船舶存在偏離港池的風(fēng)險(xiǎn)。模擬實(shí)驗(yàn)表明，在船舶旋回的過程中，駕駛員將船位控制在來流方向，并在配布足夠數(shù)量的拖輪后，船舶能夠完成旋回操縱。

圖3 模擬實(shí)驗(yàn)3-1 NE 風(fēng)6 級(jí)，漲潮流1.5kn，調(diào)頭靠泊

2.3 船舶靠泊注意事項(xiàng)

（1）嚴(yán)格限制船舶進(jìn)出港時(shí)的通航條件，盡量避免20萬噸級(jí)集裝箱船舶在順流急流時(shí)進(jìn)行進(jìn)出港操縱。

（2）船舶在各轉(zhuǎn)向點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)向時(shí)，應(yīng)密切注意風(fēng)、流的影響，順流時(shí)，轉(zhuǎn)向時(shí)機(jī)應(yīng)適當(dāng)提前，頂流時(shí)可適當(dāng)延后。

（3）頂流駛抵碼頭水域的余速應(yīng)盡量控制在低速狀態(tài)。順流駛抵碼頭外檔時(shí)，視流速?zèng)Q定余速大小，流速大，余速不宜過低，以抵消掉頭后的流壓作用。同時(shí)，為了保證船舶安全駛抵碼頭外檔，船速應(yīng)控制在能維持舵效的最低航速，在失去舵效時(shí)，可用短暫進(jìn)車維持舵效。

（4）拖輪應(yīng)及時(shí)就位，使用拖輪時(shí)應(yīng)注意協(xié)調(diào)拖輪和大船之間的關(guān)系，操船者應(yīng)很好運(yùn)用拖輪的操縱特性協(xié)助控制好大船運(yùn)動(dòng)。

（5）航行和掉頭過程中應(yīng)密切注意船體受風(fēng)、流影響而產(chǎn)生的漂移和不利偏轉(zhuǎn)以及船舶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不同轉(zhuǎn)心位置導(dǎo)致的船首或船尾的偏移量。注意保持船身與碼頭或周邊障礙物具有足夠的安全距離。注意避讓過往船舶。

3 結(jié)論

流對(duì)船舶靠泊過程的影響是船舶港內(nèi)操縱安全的重要因素之一，對(duì)于超大型船舶，流的影響更為明顯，本文采用船舶操縱模擬器的研究方法，對(duì)20 萬噸級(jí)集裝箱船舶在有流水域的靠泊進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)流的影響進(jìn)行分析，表明；在有流水域進(jìn)行靠離泊操縱時(shí)，必須注意相應(yīng)的操縱要點(diǎn)，充分利用拖輪的作用，以保證船舶安全。