福州港江阴港区1号泊位靠涨离落船舶操纵探讨

    陈强明

    

    

    摘 要：大型集装箱船在福州港江阴港区1号泊靠涨离落是一个较为寻常的离泊方式，受水域的限制，船舶操纵较为困难，本文结合以往操纵的经验，对这种离泊方式进行探讨。

    关键词：江阴港区 靠涨离落 船舶操纵

    港区情况

    福州港江阴港区是我国东南沿海的交通枢纽， 位于台湾海峡的西岸，福清江阴岛的南边，地理条件优越，航道全程44公里，航道最小宽度300米，最小水深16.2米，可供第五代集装箱双向全天侯航行。江阴港区集装箱码头为东西走向，目前有1号、2号、3号、4号和5号泊位，1号泊位位于最东边，在1号泊位方位165度，距离0.5海里处有一礁石，礁石南侧设有兴化12号灯浮，1号泊位东角码头与兴化12号灯浮的连线以东为礁石区不能航行。江阴1号泊位的水深为13.5米，回旋圆直径为700米，回旋水深为13.5米。

    江阴港区属于半日潮港口，流向基本顺着航道和码头，涨潮始于三江口低潮前半个小时，为向西流，落潮始于三江口高潮前半个小时，为向东流，码头前沿最大流速为1米/秒。

    大型集装箱船操纵特点

    旋回性能差：随着集装箱船尺度的大型化，长宽比Lpp/B有增大的趋势，长宽比大首摇阻尼大，大型集装箱船的旋回性差。

    停船性能好：现代大型集装箱船配备的主机功率—般都较大，所以大型集装箱船停船倒车性能好。

    排出流横向力大：现代大型集装箱船大多数是右旋式单桨固定螺距，排出流横向力作用船体时间长，致使船舶偏转较大。

    舵效好：大型集装箱船的舵面和船长吃水比（Ar/Lpp d）要大得多，而Ar/Lpp d的大小直接影响舵力和转船力矩，所以大型集装箱船的舵效好。

    侧推器效果好：现代大型集装箱船一般都配有大功率侧推器，在船舶略有退速时，首侧推发挥作用最大，而且作用的效果比拖轮快。

    受风流的影响较大：由于大型集装箱吃水深，甲板受风面积较大，所以在急流和大风时影响较大，应特别注意。

    离泊条件

    船舶资料：总长 270.07米，总吨71112，净吨41072，前吃水11米，后吃水11.5米。

    潮汐资料：三江口 潮时0154 潮高 529厘米； 潮时0833 潮高132厘米。

    自然条件：东北风，4到5级，落水流速0.3米/秒。

    拖轮配备情况：福星2号，福星3号，功率均为4000马力。

    离泊时码头情况：1#泊、2#泊、3#泊均有船舶靠泊。

    离泊方案

    离泊时间为07：00。

    离泊方案：涨水靠，落水离，先平行离开码头50米后，船尾再逐渐拉大距离，待离开码头一定距离后直接出港。

    拖轮布置 ：福星2号右船首，福星3号右船尾。

    安全措施：备双锚应急，使用本轮的侧推器，本船的车舵配合来控制船的位置和旋回态势。

    离泊操纵

    07：00单绑，解所有缆绳后，先用拖轮和侧推器平行离泊位50米后，再使用福星3号全速后退，使船舶和落流有30度的交角，船用微速退，有一定退速后再停车，始终保持船舶与落水流有30度的交角，当船舶退到2号泊或3号泊时可停车，同时福星3号停车，福星2号全速后退，侧推全速向右，当兴化12号浮在船左首时可用右舵进车，便船舶进入航道，同时解拖轮。离泊过程示意图如图1所示。

    图1离泊过程示意图

    影响因素

    风的影响。风是影响船舶安全离泊的重要因素，包括风力和风向的影响，风对船舶产生的风压可分解为纵向分力Fx和横向风力Fy，纵向风力Fx可通过大船用车加以克服，而横向风力Fy则通过拖轮、侧推器、车舵等的综合利用加以克服。

    风力作用中心的影响。船在大风中所受风力作用中心E的位置与风舷角q有关，集装箱船模型试验曲线显示，当凤舷角q=30度时，风向中心E至船首与船尾的距离比例为3：7，风舷角q=60度时，风力中心E至船首与船尾的距离比例为4：6，风舷角q=90度时，风力中心E到船首与船尾的距离比例约为5：5，由物理学杠杆原理可知，船首船尾克服风力所需担的外力与风力中心E至船首与船尾的距离成反比。

    水动力的影响。船舶对水运动时，会受到水的作用力，该力称为水动力，水动力的存在一方面会影响船舶的运动，另一方面当水动力作用方向不通过船舶中心时，还会导致船舶偏转，水动力作用中心距离船首的距离与船长之比aw/L随漂角的增大而增大，即随着漂角的增大，aw/L大约在0.25到0.75之间，当漂角大于90度时，即船舶有向后运动时，水动力中心位置在船中之后。

    船舶后退中受风影响。在风压力Fa的作用下，有后退速的船舶处于对水的斜航状态，漂角大于90度并产生水动力FH，由于风压力中心和水动力中心都不作用在船舶重心处，改变了船舶的运动状态，使航向角发生变化，正横前来风，则合外力矩的方向为下风方向，则船首向下风偏转，正横后来风，合外力矩的方向取决于水动力中心和风压力中心的相对位置，后退速度越高，水动力中心越后移，则船尾向上风偏转。

    流对航速的影响。船舶以一定的速度在均匀流场中运动时，水流造成船舶顺流漂移，影响船舶运动的航迹和位置，船舶在离泊操纵过程中，一般船速较低，流的影响是不可避免的。

    流对舵力舵效的影响。舵力及舵力转船力矩是与舵相对于水的速度有关，舵速又与船舶相对于水的速度有关，舵速又与船舶相对于水的速度有关，无论顶流还是顺流，舵对水的相对速度保持不变，其舵力转船力矩和舵力都不发生变化，船舶在顺流和顶流航行时，对地航速差两倍流速，顶流时航行的距离小，顺流时航行距离大，显然顶流时舵效好，顺流时舵效差。

    流对旋回运动的影响。在均匀流场中，船舶对水的旋回运动与静水中的情况一样，即对水的旋回圈大小不发生变化，但对地的旋回圈将在流的方向上以流速发生漂移而变形，流越急，这种变形越大，在有流的水域中转向时，应选择好时机，顺流时操舵时机应适当提前。

    浅水对船舶的影响

    船舶阻力与相对水流的流速、排水量、船型等多种因素有关，在浅水中，船体周围的流场发生较大变化，受其影响，航行阻力变大，由于船体周围水流加速，故增加了船舶摩擦阻力，同时船体周围压力降低，引起船体下沉，吃水增加，进—步增加了湿水面积，船舶在浅水中兴波增强，故增加了兴波阻力，螺旋桨附近涡流增加，推进器效率降低。

    浅水对附加质量和附加惯性矩的影响，船底空间受到限制，周围水流加速，则船体附加质量和附加惯性矩明显增加，水深吃水比（h/d）越小，船舶方形系数越大，船速越高，附加质量及附加惯性矩增加幅度越大，当h/d<2时，其增加量值比较明显，当h/d<1.5时，附加质量及附加惯性矩将成倍增大，船舶在浅水中比在深水中更加不易改变运动状态。

    浅水对水动力的影响，在浅水区域，由于船体周围水流加速，船舶受到水动力及水动力矩随着水深的变浅而增大，在h/d<2之后，水动力系数和水动力矩系数增大更加明显，影响离泊时不易横移和不易转船，造成船舶离泊和回旋掉头困难增加。

    注意事项

    船舶在后退过程中应保持船舶与流有30度的交角，以便船尾向外移动，倒车会产生偏转力矩使船首右偏，应用侧推进行抑制，倒车的时间应尽量短。

    在急落流时，船舶应尽量退到3号泊，当船舶向兴化12号浮进车过程中应保持—定的进速，这样才能减少风流压差。

    南风太大时，不应用这种离泊方法，可能使船尾拉不出来。

    保持与拖轮良好的通信，及时了解拖轮带缆的动态，并将自己的相关操纵意图及时告知拖轮船长或驾驶员。

    拖轮带拖缆的位置相当重要，为了在关键时候发挥最大的拖效，获得最大的转船力矩，拖缆应带在尽可能接近船首与船尾处。

    结束语

    大型集装箱船在江阴港区1号泊位靠涨离落后退离泊的操纵方式，只要制定详细的离泊方案，既可安全离泊，也可节省一定的时间。

    （作者单位：福州港引航站）