3E级集装箱船离泊掉头操纵研究
魏绪涛
摘 要：随着集装箱船大型化的趋势，新一代的3E级集装箱船已经广泛投入运营。由于船型设计及操纵特性有别于传统第五代大型集装箱船，其操纵难度也有所增大，给船舶操纵者带来新的挑战和风险。本文通过分析3E级集装箱船的特性，结合多年引航实践经验，对3E级集装箱船离泊操纵掉头操纵的影响因素进行论述，提出受风流影响对策。
关键词：3E级集装箱船；特性；离泊；掉头操纵
中图分类号：U675.9 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）6-0054-02
2017年3月15日，韩国三星重工在其巨济船厂（Geoje shipyard）为目前世界最大的3E级集装箱船“MOL THIUMPH”举行了隆重的命名仪式，这艘超级箱船最大载箱量为20150TEU，船长达到400米（约等于4个足球场连接起来的长度），船宽达58.8米，型深达32.8米，为当之无愧的海上巨无霸。许多驾引人员以能驾驭这样的“巨无霸”为荣，同时也肩负着更大的责任与风险，如何操控好这样的超大型集装箱船成为每位驾引人员面临的新的挑战。
1 3E级集装箱船特性
3E级集装箱船是马士基集团率先打造的大型低碳高效集装箱船舶，是E级集装箱船的后续系列。3E指的是Economy of scale（规模经济）、Energy efficiency（能源效率）、Environmentally improved（环境改善）。由于该系列比传统E级集装箱船多容纳2500多个TEU，因此在结构上有了较大改动，操控性能相应产生较大改变，主要表现为：
（1）船型尺度大是3E级集装箱船的显著特点。由于尺度巨大，造成其受风、流的面积增大，在设计吃水的情况下，水线以下侧面受流面积达6000㎡，水线以上侧受风面积达15000㎡，操控中受风、流作用力影响增大。
（2）为使驾驶台后的集装箱堆的更高而不影响视野，且符合《国际海上人命安全公约》V/22条驾驶室可视范围的要求，驾驶台布置在船中偏前，造成其在航行、避让及靠离泊操纵习惯上有别于常规船舶。
（3）为增大载箱量，3E级集装箱船比传统大型集装箱船上甲板堆箱高度要高出2-3層，造成从驾驶台向船首尾方向的视觉盲区距离明显增大，尤其当船满载时，向船尾方向的视觉盲区距离可达船舶总长的1～1.5倍。
（4）为增加载箱量，3E级集装箱船的横剖面更接近于U型，且长宽比较传统集装箱船小。船舶首尾部分船体垂向弧度变化剧烈，呈现V型，主甲板宽，向下异常削进。船体纵向平行水线长度短，在空载情况下尤为明显，且平行水线长度纵向分布规律为自船中向船尾方向的长度明显大于向船首方向的长度。
2 3E级集装箱船离泊掉头操纵分析
船舶离泊操纵是船舶港内操纵重要的组成部分。船舶操纵安全受到船舶本身性能（操纵性及船型特点等）、船舶操纵环境及人的操船技能三要素的影响。掉头操纵的安全性取决于掉头方式、掉头操纵的水域环境、船舶种类、载重状态以及掉头操纵过程中的水文气象条件等因素。随着船舶大型化、多样化，加之航行及港内环境的复杂化，使船舶离泊掉头操纵安全问题更加突出。
2.1 船舶自身的影响
（1）船舶盲区的影响。由于3E级集装箱船首尾方向视觉盲区较大，当满载时自驾驶台向船尾方向的视觉盲区距离可达船舶总长的1～1.5倍，如采取船尾朝向码头转向掉头，当船身垂直于泊位岸线时，加上船舶自身长度，所占掉头水域可达2-2.5倍船长，根据船舶掉头水域设计规范，在港内船舶凭借拖轮协助掉头时，掉头水域至少为2倍船长，实际中不少港口达不到这个标准，在掉头过程中可能产生由于船尾与泊位距离过远，船首位置探到掉头区以外，造成搁浅等事故的发生。反之，由于驾驶台前置，3E级集装箱船首方向的视觉盲区仅为船长的0.5-1倍，采取船首朝向码头转向掉头的方式可减小船首与码头的距离，使船位处于掉头区偏近码头一侧，更加安全。
（2）船体结构的影响。由于3E级集装箱船首、尾部分垂向弧度变化剧烈，呈现“V”型，船首部尤为明显，向下异常削进，造成船首协助船舶离泊的拖轮一般只能待在船首主甲板前端，接近船舶纵向平行水线的船首端位置。3E级集装箱船平行水线长度纵向分布规律为自船中向船尾方向长度明显大于船首方向长度，当船首、尾拖轮同时施加作用力时，由于正常装载状态下船舶重心位于船中附近，船尾拖轮作用力的力臂更长，产生的转船力矩更大，转尾效果更明显，即船尾比船首更容易拖离泊位，因此，从效果上采取拖尾船首朝向码头掉头的方式比较合理。
2.2 驾引人员操船技能的影响
3E级集装箱船首尾方向的视觉盲区很大，由于受到掉头区水域的限制，在离泊掉头过程中，有一阶段码头景物会处于船舶视觉盲区之内，其视觉表现为船体的很大一部分要和码头景物重叠，即码头景物被船体所遮挡，这种情况下是无法通过视觉直接判断船首尾与码头距离的，只能依靠驾引人员多次操控此类船舶的经验及船首尾瞭望人员对距离的判断。为了减小由于人对距离判断失误造成离泊安全问题，最有效的方式为降低人对距离判断的难度，即减小离泊掉头过程中船舶盲区距离，又因为3E级集装箱船船首方向的盲区距离远小于船尾方向的盲区距离，所以宜采取船首朝向码头的掉头离泊方式。
2.3 操纵环境的影响
（1）风的影响。3E级集装箱船由于受风面积大，故受风影响非常大，可将受到的风分解为纵向和横向两种，纵向风力可用车克服，横向风对靠离泊安全影响较大。
（2）流的影响。当泊位附近流向与船首向有一定夹角时，流压力可以分解为纵向和横向两个方向，纵向流压力可以用车克服，当横向流压力达到不能用侧推和拖轮克服时，存在一定靠离泊风险。
3 3E级集装箱船离泊掉头操纵受风流影响对策
3E级集装箱由于船体巨大，船舶惯性大，受风、流影响也大，离泊过程中要考虑到一旦发生设备故障，在当时局面和态势下所要采取的应急措施，要时刻把自己的船位置于上风、上流位置，当发生应急情况时，充分利用一切可利用的资源，如拖轮、锚链等，使船迎风、迎流，减小船舶侧受风、受流面积，稳定船位，及时通报VTS及周边船舶，寻求外力的支持。
（1）船舶小角度受风流影响对策。当风、流沿泊位岸线方向自船尾小角度作用于船体时，在离泊初始阶段，如能够及时将船尾拉开一定角度，船身形成尾先离的姿态，使风、流作用力作用于船舶內舷（靠泊舷）一侧，则作用力的效果有助于船位向远离泊位的方向移动，在此姿态下可顺势采取尾先离，船首朝向码头的掉头方式；反之，如果采取首先离，船首先张开一定角度，此姿态下来自船尾方向的风、流作用力将作用于船体外舷一侧，作用力效果为使船位向泊位一侧移动，当风、流较强而拖轮、侧推器马力不足以克服风、流压拢岸力时，容易造成船舶触碰码头。同理，当风、流沿泊位岸线方向自船首小角度作用于船身时，宜采取船首先离，船尾朝向码头的离泊掉头方案。
（2）船舶大角度受风流影响对策。当风、流自接近垂直于船身的方向作用于船舶时，离泊作业前应根据当时风力、流速及船舶装载情况准确计算所需配备的拖轮马力，确定是吹拢风还是吹开风，顶流还是顺流或开流还是拢流，如能够满足要求则可进行离泊作业，否则应暂停作业。如：吹开风时，船舶离泊时风的作用使船舶推向码头，对离泊操纵安全较为不利；拢流时，船舶离泊不易离开泊位，需要的拖船拖力较大，则对离泊操纵安全也不利。
4 结语
综上所述，在良好的水文、气象条件下，从3E级集装箱船舶船型特点及驾引人员操作中判断的准确性和便捷性角度考虑，建议采取尾先离，船首朝向码头的掉头方式；在恶劣气象条件下，应综合考虑多方面因素，明确出现风险的环节，采取各种防范措施，发挥良好船艺，选择最安全的离泊掉头方式。
参考文献：
[1] 洪碧光.船舶操纵原理与技术[M].大连：大连海事大学出版社，2007.
[2] 宋波伟.1.4万TEU级箱船港内操纵的风险与控制[J].中国水运（下半月）.2012（2）
摘 要：随着集装箱船大型化的趋势，新一代的3E级集装箱船已经广泛投入运营。由于船型设计及操纵特性有别于传统第五代大型集装箱船，其操纵难度也有所增大，给船舶操纵者带来新的挑战和风险。本文通过分析3E级集装箱船的特性，结合多年引航实践经验，对3E级集装箱船离泊操纵掉头操纵的影响因素进行论述，提出受风流影响对策。
关键词：3E级集装箱船；特性；离泊；掉头操纵
中图分类号：U675.9 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）6-0054-02
2017年3月15日，韩国三星重工在其巨济船厂（Geoje shipyard）为目前世界最大的3E级集装箱船“MOL THIUMPH”举行了隆重的命名仪式，这艘超级箱船最大载箱量为20150TEU，船长达到400米（约等于4个足球场连接起来的长度），船宽达58.8米，型深达32.8米，为当之无愧的海上巨无霸。许多驾引人员以能驾驭这样的“巨无霸”为荣，同时也肩负着更大的责任与风险，如何操控好这样的超大型集装箱船成为每位驾引人员面临的新的挑战。
1 3E级集装箱船特性
3E级集装箱船是马士基集团率先打造的大型低碳高效集装箱船舶，是E级集装箱船的后续系列。3E指的是Economy of scale（规模经济）、Energy efficiency（能源效率）、Environmentally improved（环境改善）。由于该系列比传统E级集装箱船多容纳2500多个TEU，因此在结构上有了较大改动，操控性能相应产生较大改变，主要表现为：
（1）船型尺度大是3E级集装箱船的显著特点。由于尺度巨大，造成其受风、流的面积增大，在设计吃水的情况下，水线以下侧面受流面积达6000㎡，水线以上侧受风面积达15000㎡，操控中受风、流作用力影响增大。
（2）为使驾驶台后的集装箱堆的更高而不影响视野，且符合《国际海上人命安全公约》V/22条驾驶室可视范围的要求，驾驶台布置在船中偏前，造成其在航行、避让及靠离泊操纵习惯上有别于常规船舶。
（3）为增大载箱量，3E级集装箱船比传统大型集装箱船上甲板堆箱高度要高出2-3層，造成从驾驶台向船首尾方向的视觉盲区距离明显增大，尤其当船满载时，向船尾方向的视觉盲区距离可达船舶总长的1～1.5倍。
（4）为增加载箱量，3E级集装箱船的横剖面更接近于U型，且长宽比较传统集装箱船小。船舶首尾部分船体垂向弧度变化剧烈，呈现V型，主甲板宽，向下异常削进。船体纵向平行水线长度短，在空载情况下尤为明显，且平行水线长度纵向分布规律为自船中向船尾方向的长度明显大于向船首方向的长度。
2 3E级集装箱船离泊掉头操纵分析
船舶离泊操纵是船舶港内操纵重要的组成部分。船舶操纵安全受到船舶本身性能（操纵性及船型特点等）、船舶操纵环境及人的操船技能三要素的影响。掉头操纵的安全性取决于掉头方式、掉头操纵的水域环境、船舶种类、载重状态以及掉头操纵过程中的水文气象条件等因素。随着船舶大型化、多样化，加之航行及港内环境的复杂化，使船舶离泊掉头操纵安全问题更加突出。
2.1 船舶自身的影响
（1）船舶盲区的影响。由于3E级集装箱船首尾方向视觉盲区较大，当满载时自驾驶台向船尾方向的视觉盲区距离可达船舶总长的1～1.5倍，如采取船尾朝向码头转向掉头，当船身垂直于泊位岸线时，加上船舶自身长度，所占掉头水域可达2-2.5倍船长，根据船舶掉头水域设计规范，在港内船舶凭借拖轮协助掉头时，掉头水域至少为2倍船长，实际中不少港口达不到这个标准，在掉头过程中可能产生由于船尾与泊位距离过远，船首位置探到掉头区以外，造成搁浅等事故的发生。反之，由于驾驶台前置，3E级集装箱船首方向的视觉盲区仅为船长的0.5-1倍，采取船首朝向码头转向掉头的方式可减小船首与码头的距离，使船位处于掉头区偏近码头一侧，更加安全。
（2）船体结构的影响。由于3E级集装箱船首、尾部分垂向弧度变化剧烈，呈现“V”型，船首部尤为明显，向下异常削进，造成船首协助船舶离泊的拖轮一般只能待在船首主甲板前端，接近船舶纵向平行水线的船首端位置。3E级集装箱船平行水线长度纵向分布规律为自船中向船尾方向长度明显大于船首方向长度，当船首、尾拖轮同时施加作用力时，由于正常装载状态下船舶重心位于船中附近，船尾拖轮作用力的力臂更长，产生的转船力矩更大，转尾效果更明显，即船尾比船首更容易拖离泊位，因此，从效果上采取拖尾船首朝向码头掉头的方式比较合理。
2.2 驾引人员操船技能的影响
3E级集装箱船首尾方向的视觉盲区很大，由于受到掉头区水域的限制，在离泊掉头过程中，有一阶段码头景物会处于船舶视觉盲区之内，其视觉表现为船体的很大一部分要和码头景物重叠，即码头景物被船体所遮挡，这种情况下是无法通过视觉直接判断船首尾与码头距离的，只能依靠驾引人员多次操控此类船舶的经验及船首尾瞭望人员对距离的判断。为了减小由于人对距离判断失误造成离泊安全问题，最有效的方式为降低人对距离判断的难度，即减小离泊掉头过程中船舶盲区距离，又因为3E级集装箱船船首方向的盲区距离远小于船尾方向的盲区距离，所以宜采取船首朝向码头的掉头离泊方式。
2.3 操纵环境的影响
（1）风的影响。3E级集装箱船由于受风面积大，故受风影响非常大，可将受到的风分解为纵向和横向两种，纵向风力可用车克服，横向风对靠离泊安全影响较大。
（2）流的影响。当泊位附近流向与船首向有一定夹角时，流压力可以分解为纵向和横向两个方向，纵向流压力可以用车克服，当横向流压力达到不能用侧推和拖轮克服时，存在一定靠离泊风险。
3 3E级集装箱船离泊掉头操纵受风流影响对策
3E级集装箱由于船体巨大，船舶惯性大，受风、流影响也大，离泊过程中要考虑到一旦发生设备故障，在当时局面和态势下所要采取的应急措施，要时刻把自己的船位置于上风、上流位置，当发生应急情况时，充分利用一切可利用的资源，如拖轮、锚链等，使船迎风、迎流，减小船舶侧受风、受流面积，稳定船位，及时通报VTS及周边船舶，寻求外力的支持。
（1）船舶小角度受风流影响对策。当风、流沿泊位岸线方向自船尾小角度作用于船体时，在离泊初始阶段，如能够及时将船尾拉开一定角度，船身形成尾先离的姿态，使风、流作用力作用于船舶內舷（靠泊舷）一侧，则作用力的效果有助于船位向远离泊位的方向移动，在此姿态下可顺势采取尾先离，船首朝向码头的掉头方式；反之，如果采取首先离，船首先张开一定角度，此姿态下来自船尾方向的风、流作用力将作用于船体外舷一侧，作用力效果为使船位向泊位一侧移动，当风、流较强而拖轮、侧推器马力不足以克服风、流压拢岸力时，容易造成船舶触碰码头。同理，当风、流沿泊位岸线方向自船首小角度作用于船身时，宜采取船首先离，船尾朝向码头的离泊掉头方案。
（2）船舶大角度受风流影响对策。当风、流自接近垂直于船身的方向作用于船舶时，离泊作业前应根据当时风力、流速及船舶装载情况准确计算所需配备的拖轮马力，确定是吹拢风还是吹开风，顶流还是顺流或开流还是拢流，如能够满足要求则可进行离泊作业，否则应暂停作业。如：吹开风时，船舶离泊时风的作用使船舶推向码头，对离泊操纵安全较为不利；拢流时，船舶离泊不易离开泊位，需要的拖船拖力较大，则对离泊操纵安全也不利。
4 结语
综上所述，在良好的水文、气象条件下，从3E级集装箱船舶船型特点及驾引人员操作中判断的准确性和便捷性角度考虑，建议采取尾先离，船首朝向码头的掉头方式；在恶劣气象条件下，应综合考虑多方面因素，明确出现风险的环节，采取各种防范措施，发挥良好船艺，选择最安全的离泊掉头方式。
参考文献：
[1] 洪碧光.船舶操纵原理与技术[M].大连：大连海事大学出版社，2007.
[2] 宋波伟.1.4万TEU级箱船港内操纵的风险与控制[J].中国水运（下半月）.2012（2）
