淺析大型船舶淺水區(qū)域操縱性能特性

趙魯明

摘 要：由于潛水區(qū)域的局限性，會對大型船舶的行駛造成一定的影響，即產(chǎn)生俗稱的“淺水效應(yīng)”。然而，隨著時代的進步，經(jīng)濟的發(fā)展，我們大型船舶由于需要又不得不在淺水區(qū)行駛，對大型船舶在淺水區(qū)的安全和效率要求越來越高，因此研究淺水的操作性能迫在眉睫。文章通過對船舶在淺水區(qū)行駛時遇到的問題，以及需要注意的問題做出研究，對船舶自身的材質(zhì)和形狀提出了一些建議，從而為提高安全性能提供一些參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：大型船舶；淺水區(qū)域；操縱性能

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對于地區(qū)的產(chǎn)品外銷以及我國商品的出口要求也相應(yīng)提高，對于空、地方面的要求基本上滿足了目前的需要，且形成了一個比較正規(guī)的體系，且各方面也達到了很好的要求。對于海路，產(chǎn)品的運輸主要依靠的是大型船舶，由于港口設(shè)置在淺水區(qū)域，那么，船舶在淺水區(qū)域行駛的問題也就突顯了出來。大型船舶的體型比較大，質(zhì)量也特別大，在行駛過程中對于淺水區(qū)的水位會造成一定影響，同時由于水淺，海底不平等原因，隨時都有可能面臨擱淺等一系列問題。淺水效應(yīng)就是當船舶進入淺水區(qū)后，對于船體的操作和控制性就會變差，船速會急速的下降下來，同時螺旋槳也必須緩慢旋轉(zhuǎn)，否則高度的渦流會嚴重損害淺水區(qū)的生態(tài)環(huán)境。對于停泊時速度和位置要求的非常準確，因為進出港口的船只很多，密度大，這樣就極有可能出現(xiàn)碰撞，對船體造成破壞。這樣對船體本身的設(shè)備要求非常高，對駕駛員的能力，船只整體的敏捷性能，應(yīng)對突發(fā)情況的要求提高。要想提高大型船舶在淺水區(qū)的性能，需要綜合考慮多方面的因素，進而確保安全和效率。

1 對淺水區(qū)的分析

1.1 淺水區(qū)的概念

對于淺水區(qū)，我們是根據(jù)船舶來確定的，不同的船舶，淺水區(qū)是不同的。我們判斷的標準主要是船舶的相對水深，船舶的下降水深就是船舶的吃水多少，吃水多少相對于水深就稱作相對水深，相對水深對船舶的航行會造成很大的影響，只有相對水深較大，船舶才不會擱淺，才不會面臨各種危險。對于淺水區(qū)的判斷標準主要是從航行阻力、橫向阻力以及操縱性能的角度來確定[1]。低速船舶在水中的航行阻力的相對水深比4要小，高速船舶比10要小。相對水深的分類很細致，必須各個方面都滿足要求。淺水區(qū)的判定關(guān)系到船舶的形式性能，是解決問題的基礎(chǔ)。我們必須通過各個方面的數(shù)據(jù)來正確分析，將淺水區(qū)的正確確定方法找出來。

1.2 淺水區(qū)的一些不利因素

淺水區(qū)大多靠近港口，這里的船只比較密集，不僅有大型船只，同時還有小型的游輪，人員比較密集，這對船舶的操縱要求很高。淺水區(qū)海岸，海底由于海浪的沖刷，帶來許多巖石或者雜物，這些東西堆積在一起，很可能會對船體本身造成一定的影響，嚴重的甚至出現(xiàn)擱淺的危險[2]。淺水區(qū)一般會有許多的海洋生物。這些生物對于淺水區(qū)的正常生態(tài)循環(huán)必不可缺，淺水區(qū)行船可能會對它們的生活環(huán)境造成破壞，從而影響水域的正常循環(huán)。淺水區(qū)一般會有漁民發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，可能會有許多漁網(wǎng)，從而影響船舶的行駛。淺水區(qū)船舶行船時，會有水波的產(chǎn)生，這些水波對基于海底的建筑物會有一定的沖擊作用，長期下去，甚至造成根基不穩(wěn)定。

2 淺水區(qū)對船舶行駛造成的影響

在淺水區(qū)船只的速度下降，由于相對水深的影響，船體的阻力大大增加。這使船舶推進器不能高速旋轉(zhuǎn)，因為這樣會產(chǎn)生很大的渦流，從而對附近的水域造成破壞。而靠近港口，周圍的船只增多，來去的方向不同，從而產(chǎn)生各種各樣的水流，會對船體的行駛和停泊造成極大的影響，船速的變慢，不僅有利于控制船舶，還有效的控制周圍的水流，既讓自身船只安全?？?，也能讓周圍船舶正常行駛。

淺水區(qū)由于水較少，水流產(chǎn)生的水波會極大程度上對船體的控制造成影響，影響方向的控制，同樣水波還會沖刷船體和岸邊，產(chǎn)生震動，既會產(chǎn)生破壞效果，又會令自身和周圍的船只產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，對船只的操控性能造成巨大的影響。港口周圍有許多的商貿(mào)組織，水波會影響船只的正常卸載貨物，影響漁民進行交易，大的方面甚至會出現(xiàn)船舶碰撞，使船舶造成破壞[3]。如果不在意水波的影響會產(chǎn)生令人意想不到的損失，危害人們的生命和財產(chǎn)的安全。

在淺水區(qū)螺旋槳旋轉(zhuǎn)會帶來渦流從而對周圍船只的航行造成很大的阻力，由于渦流的方向各種各樣，有的會在前方影響水流，有的會在側(cè)方影響船體，進而令船只自身很難控制，操控性能降低，這時又必須打開各個方向的螺旋槳，從而控制住船體，使船體不至于側(cè)翻，這就導致了矛盾的加劇，對其他船只的影響加大，如何控制渦流是我們一直研究的課題，是從螺旋槳本身的構(gòu)造著手，改造成功率大但是產(chǎn)生渦流又小的推進器，還是找到一個平衡點，使影響程度降低到最小，當然隨著科學技術(shù)的進步，這個問題慢慢得到了解決，我們在解決方法板塊會具體說到。渦流其實也有有利的一方面，它將一個方向的水流改變成多個方向，有效的緩解了對船體以及港口建筑物的破壞。這個積極因素我們必須肯定，有效的利用和避免渦流可以最大程度上保障淺水區(qū)域行船的安全和財產(chǎn)的保護。

淺水區(qū)行船會帶動周圍水流動，這就造成船體的附加質(zhì)量的增加。附加質(zhì)量是指由于淺水區(qū)的水位較淺，而船體運動會帶動周圍水的運動，這部分水由于慣性會阻礙船舶的行進，這部分水產(chǎn)生的阻力就稱作附加質(zhì)量，隨著附加質(zhì)量的增加，這又在很大程度上加大了對船體本身的控制。大型船舶的體積越大，相對水深越小，那么它的附加質(zhì)量就會越大，危險性就越大。為了解決這一問題，我們對大型船舶的體積以及排水量做了很多種要求，減少附加質(zhì)量對操控造成的影響，從而保護船只安全。

由于排水量的增加，船只通常在淺水區(qū)會下沉很大一部分，與海底的間隙變得很小。這是由于淺水區(qū)的水壓比較小，浮力小且向船體中部集中，從而導致船體下沉。當相對水深越小的時候，排水量越大，那么船體的下沉程度就越大。海底大量的雜物和巖石嚴重影響著船體下部分的安全，嚴重的會令船體本身遭到破壞，甚至擱淺，影響行船的安全。

在淺水區(qū)，船速降到特別低，那么在船舶旋回時所用的時間就會大大延長，這一方面有利于船只的控制，但同時增強了船只的縱距，這影響著船只的操縱性能。船舶由中等水域行駛到淺水區(qū)的時候，會經(jīng)過一個過渡階段，這個階段是船只改變操控模式的階段，只有將這個階段處理好才能在最大程度上避免淺水效應(yīng)，保障淺水區(qū)域行船操縱性能。

淺水區(qū)行船，對船只本身的配置要求很高，比如螺旋槳，主機等這些因素的作用都很重要，淺水區(qū)的水震動頻率比較低，在選擇這些設(shè)備時要考慮震動這一因素，由于不同材料的共振頻率不同，有的震動是有害的震動，有害的震動不僅會對船只整體的結(jié)構(gòu)造成破壞，影響船上設(shè)備的正常工作，而且會使船上的人員疲勞和不舒適，要充分考慮到這些因素。

3 淺水區(qū)行船的措施

3.1 提高大型船舶的回旋性

在淺水區(qū)由于大型船舶的體積較大，本身的敏捷性能相對較差，而又必須面臨著掉頭的問題，傳統(tǒng)的制動和推進裝置效果不是很好，最新的研究成果表明，可以從船只的側(cè)面著手，在兩側(cè)安裝推動裝置，這樣不僅避免了掉頭時所需要的空間比較大的問題，同時也有效的解決了掉頭的安全性能。同時為了保證靈敏性，應(yīng)該在裝運貨物之前掉頭，這樣船只的重量比較輕，靈敏性較高。大舵角旋回制動這種古老的制動方法已經(jīng)慢慢被時代所淘汰，因為這兩種方法在掉頭中的問題會特別多，效率和安全性能也得不到很好的保障?，F(xiàn)階段的方法特別有效的解決了傳統(tǒng)方法中遇到的問題。

3.2 合理調(diào)整吃水差

在進出港口的時候，大型船舶大多會注重調(diào)節(jié)吃水差，因為裝卸貨物的原因，吃水差能最大程度上滿足裝卸過程中所遇到的平衡問題，從而裝載最大的貨物。具體方法是調(diào)節(jié)首傾和尾傾的程度，當船舶的吃水差不平衡時，通過貨物的裝卸來控制，這時要引起高度的控制，根據(jù)不同的吃水差調(diào)節(jié)平衡，同時在行駛過程中隨時可能會出現(xiàn)吃水差不同而導致的船體傾斜，要隨時注意這種現(xiàn)象的發(fā)生，并及時做出應(yīng)對。吃水差的控制在船舶淺水區(qū)行駛過程中具有極其重要的意義，對傳播操縱性能有很大的影響，要控制的非常到位，滿足穩(wěn)定性需要。

3.3 掌控海底的狀態(tài)

淺水區(qū)海底的監(jiān)控是船舶航行時必須考慮的因素，有的地區(qū)海底較深，那么操縱性能就會提高，通常相對水深在1左右就是船只的極限操作，如果比這個小，隨時都會遇到危險[4]。對海底的監(jiān)測，通常采取超聲波探測技術(shù)，對海底的地形有一個清晰的了解，做到預(yù)判，運用各種手段和技巧躲避海底對船舶本身造成的傷害。當相對水深較小時，可以借助各種外力，進行轉(zhuǎn)向、橫移等操作，從而擺脫極限水深。在這個過程中，操控人員要一切從實際出發(fā)，不能冒險，否則一旦出現(xiàn)意外，既會對船只以及船只上的物品和人員的生命造成威脅，還會阻塞巷道，影響其它船只的正常行駛。隨時掌控海底的狀況，控制相對水深是必須做到的，是安全航行的一個必須點。

3.4 靈活調(diào)整行駛速度

船只經(jīng)過一段區(qū)域的過程中，一般會將速度降到最低，以隨時應(yīng)對淺水區(qū)出現(xiàn)的狀況，但是并不是將速度下降到越低越好，我們還必須隨時通過速度來控制船只，如果當危險來臨時在將速度控制上來已經(jīng)來不及了，速度的提升需要一個時間，并不能一步到位。船體的相對水深和下沉程度也是和航速密切相關(guān)的，工作人員要結(jié)合速度和相對水深這兩種因素綜合控制，以達到最好的航行。同時不同的船只自身的性能有很大的區(qū)別，船只主機的高速運轉(zhuǎn)會對自身的性能有一定的影響，主機是船舶的核心，是安全的基礎(chǔ)，在淺水區(qū)要很好的掌控主機的運行，避免高度運轉(zhuǎn)而出現(xiàn)意外。比如當水流相對比較急的時候，我們不能急于泊船，因為這時需要主機的高負荷運行，勢必會減少其壽命，甚至直接損壞，從而引發(fā)事故。主機一旦損壞，對于船舶就失去了控制，最終發(fā)生事故。

3.5 重視淺水沖程的影響

淺水沖程的影響主要是指停船時產(chǎn)生的水流對船體本身的沖擊作用，這關(guān)系到船體的穩(wěn)定，假如停船時沒有考慮好水流的影響，水流較大的情況下勢必會令船只的吃水差不同，從而不穩(wěn)定，對貨物和船上的物品產(chǎn)生損害。緊急停船是造成急水流的一個主要方式。船只遇到緊急情況時需要緊急停船，這是必不可少的措施，我們在淺水區(qū)必須要充分考慮到各種因素，避免這種情況的發(fā)生，同時也可以通過安裝倒推裝置來減少淺水沖程造成的影響。由于船體周圍水壓低，也可以考慮這方面的因素來控制水流速度，施加壓力，這其中用到的設(shè)備要求比較高，還值得對相關(guān)設(shè)備進行研究。

4 結(jié)束語

影響大型船舶在淺水區(qū)行駛安全的因素是多方面的，包括人為因素、航行交通條件、港口地理環(huán)境、以及船舶自身的性能等。我們需要從多方面考慮，權(quán)衡各方面的因素，根據(jù)各種因素做出應(yīng)對方法。隨著科技的進步和航海事業(yè)的發(fā)展，對安全的要求逐步提高。在分析時我們從根本入手，找到問題的根源，找出解決方法，從而保證淺水行駛的安全。同時也要對船體自身進行高科技武裝，確實保障安全，從而促進我國的經(jīng)濟發(fā)展。

參考文獻

[1]胡明明.淺談大型船舶淺水區(qū)域操縱性能特性[J].黑龍江科學，2014，8：233.

[2]栗磊.淺談大型船舶淺水操縱性能特性[J].中國水運（下半月），2013，11：5-6.

[3]閆偉.大型船舶在淺水域操縱性能的探討[J].航海技術(shù)，2008，S2：4-6.

[4]沈定安，劉洪梅.大型船舶淺水操縱特性[J].船舶力學，2009，5：727-733.