大型集裝箱船順水離泊南沙集裝箱碼頭

陳健

摘 要：南沙港是華南地區(qū)重要的集裝箱集散地，為了配合港口生產，滿足集裝箱船船期準確的要求，在很多時候，引航工作需要我們克服流水的影響，讓集裝箱船辦完離港手續(xù)后盡快出港，順水離泊也就成為一種必要的操作方法。但由于集裝箱船的大型化和港口自然條件的限制，這種操作中所面臨的困難已大大增加。本文結合船舶操縱的原理將這一操作過程分為五個階段，并說明了各階段的操作要領。

關鍵詞：南沙集裝箱碼頭 順水 離泊 大型集裝箱船

1.南沙港順水離泊的基本情況

廣州港南沙集裝箱碼頭是華南地區(qū)最重要的大型集裝箱碼頭之一。南沙一期包括四個10萬噸級集裝箱泊位，于2004年9月建成投產；碼頭長度1400米，碼頭走向為160°—340°，碼頭前沿設計水深14.5米，碼頭邊水流方向基本與碼頭走向平行。南沙二期包括六個10萬噸級集裝箱泊位，其中五號、六號泊位于2006年12月建成投產，碼頭前沿設計水深15.5米；七號至十號泊位于2007年9月底建成投產，碼頭前沿設計水深16米；南沙二期碼頭長度2100米，碼頭走向為168°～348°，碼頭邊水流方向基本與碼頭走向平行。南沙一期碼頭前沿港池為一北窄南寬的梯形水域，北端寬500米，南端寬620米；南沙二期碼頭前沿港池水域也是一梯形水域，北端與南沙一期南端相連，南端東南角與伶仃主航道相連接，南端寬1070米。南沙集裝箱碼頭地處廣州市南沙區(qū)的最南端，碼頭四周都是空曠的水面，所以比較容易受到大風的影響，當在冬季寒潮來襲，北風較大的時候，離碼頭時會受到較大的吹攏風的影響。

廣州港的潮汐為不正規(guī)半日潮，水流為往復流。大型集裝箱船進口靠泊南沙集裝箱碼頭，當水流為退水時采取頂流左舷靠泊。當漲水順流進口靠泊時，如果采取掉頭后右舷靠泊，由于掉頭水域十分狹窄，首先需要將速度在順水的情況下控制到很低才能保證掉頭的安全。其次，船舶在水中運動時所受到的橫向水動力公式為FW=ρ·CyW·L·d·v2/9.8（FW為正橫方向水動力，ρ為水密度，CyW為正橫方向的水動力系數，L為船舶水線長度，d為船舶吃水，v為船舶與水的相對速度），CyW大小隨水深吃水比和漂角變化。水深吃水比越小，CyW越大；當漂角為90°左右時CyW最大，也就是說當船舶掉頭至正橫流水時所受到的水動力最大。大型集裝箱船重載進港時船底富裕水深較小，一般情況下只有2～3米，水深吃水比大約只有1.2左右。在實際操作時，可以明顯感覺到由于水深吃水比很小，在正橫流水時船舶受到流壓非常大，有時甚至會出現即使在下游有拖輪全速頂推也會被流水壓向下游的情況。同時由于淺水效應影響，掉頭時間也會加長，這些因素導致掉頭時的流致漂移距離很大，造成大船在掉頭時不斷被水流壓向下游淺灘，對于船舶安全十分不利。所以在大型集裝箱船重載順流進港靠泊南沙集裝箱碼頭時，除極少數特殊情況外均采取順流左舷靠泊，從而降低靠泊的風險和難度。所以在大型集裝箱船離泊南沙集裝箱碼頭后均需要掉頭才能出口，而當離泊時水流為漲水時，就會出現“順水離泊掉頭出口”這一操作流程。

2.離泊前環(huán)境的考察

在離泊前，首先要考察的是水流的情況，流速如何。如果水流較急，靠泊位置前方的清爽距離少于一個半纜樁距離（南沙港一個纜樁距離為23.8米）時就要尤其小心。其次是風向和風速，由于大型集裝箱船甲板上貨柜堆積較高，特別是在吃水不是很大的半載情況下，凈空高度可以達到五十多米高，水線上受風面積非常大，在北風強烈的冬季，吹攏風會對離泊造成巨大影響，若有必要需增加拖輪使用的數量。最后，大型集裝箱船從開始解纜單綁至完成掉頭開始進車駛入航道一般情況下需要約四十五分鐘左右，在開始動手離泊前要通過ECDIS等設備了解航道中的船舶動態(tài)，使得自己對于在掉完頭之后將要與哪些船舶形成什么樣的會遇態(tài)勢有個基本的估計，并且事先與這些船舶通過VHF取得聯系，避免在準備進入航道時雙方都手忙腳亂。

3.南沙港大型集裝箱船離泊一些技術要領

3. 1拖輪的配備和使用

在大型船舶離泊南沙集裝箱碼頭時，一般情況下使用三條拖輪，由于在順水離泊時船尾所要求的拖力要大一些，要將最大馬力的一條拖輪帶纜在右舷船尾并盡量遠離船中位置，馬力其次的拖輪帶纜在右舷船首并遠離船中位置，最后一條在船尾附近待命，等待船尾離開碼頭距離足夠時，拖輪進入船尾與碼頭之間開始頂推。在風速很大或者流水太急的情況下，需要考慮增加一條拖輪，主要是要看當時的實際情況來決定。

3.2順水離泊的五個階段和控制要領

3.2.1第一階段：解纜及拖輪放纜階段

在這一階段，主要目的是要讓船由靜止狀態(tài)獲得橫移速度。一般來說，拖輪在大型集裝箱船上的出纜點距離水面的高度大約在15米到20米之間，為了充分發(fā)揮拖輪的效率，同時避免拖纜負荷過大，應使拖纜的俯角越小越好，一般情況下應小于15°，即拖纜長度應大于大船上的出纜點至水面高度的4倍，所以拖輪一般情況下要放纜繩約60米至80米左右。從發(fā)出指令開始到拖輪放好纜繩就位開始起拖，一般需要半分鐘到一分鐘左右，這段時間雖然短暫，但是還是可以加以利用的。單綁后，可以將船尾的尾纜和尾倒纜解掉，船頭的頭纜解掉，留一根首倒纜（如果漲流很急而船首倒纜可以兩根同時上纜車絞起，可以留兩根首倒纜，以免一根首倒纜負荷過大），在拖輪離開開始放纜后，由于首倒纜的拉力和船尾方向來的流水的共同作用，船尾會很快獲得一個往碼頭相反方向的橫移速度，而船首開始慢慢壓向碼頭，這時就可以使用首側推向外控制船首不至于壓到碼頭。待首位拖輪就位開始起拖時，解掉所有纜繩，我們會發(fā)現船尾已經有了一個相當不錯的橫移速度了，而船身也與碼頭形成了大約2°至3°的夾角了。這對于在船舶重載離泊還是有較大的意義的，因為由于南沙港池的水深限制，重載船在離泊時由靜止狀態(tài)開始要獲得橫向移動速度是需要拖輪全速拖很久的。同時，在拖輪放纜的階段里，由于船尾方向來的流水的作用船身將前沖，這時就需要用倒車來抑制；倒車時螺旋槳的排出流會打在船體的尾部，由于船體尾部線型的上肥下瘦，在船尾右舷尾外板上不僅排出流沖角大，而且沖擊的外板面積較為寬廣，所以形成較強的沖擊力，相當于在船尾施加了一個向碼頭方向的頂推力，會使船尾更加難以拖開。如果在拖輪放纜時留一根首倒纜，由于首倒纜的拉力，船身不會由于船尾方向來的流水的作用而發(fā)生前沖，就不需要使用倒車，即利用了水流和纜繩的力量，又防止了倒車排出流橫向力的不良影響，可以使大船較快地獲得離開碼頭的橫移速度。這一階段要注意的是船首側推的使用，不要讓船首壓向碼頭太快而觸碰碼頭。

3.2.2第二階段：增加尾橫距階段

在這一階段，一般船尾拖輪都是最大車吊拖，船首拖輪和側推配合使船首有一個緩慢的離開碼頭的橫移速度即可。主要目標是盡快讓船位離開碼頭的橫距增加到足夠讓第三條拖輪進入到碼頭和大船左舷船尾之間開始進行頂推，這樣就能加快離碼頭的速度，并且多一條拖輪來控制大船的運動狀態(tài)。這一段的控制要點是要讓船尾的橫移速度盡量快，以便第三條拖輪盡快就位，同時要控制住船首不要向碼頭靠攏。由于水流從船尾方向過來，大船船身會有向前的速度，我們有時要倒車控制前沖速度，這時倒車排出流的橫向力作用會降低船尾的橫移速度，一定要控制好船首的橫移速度不要超過船尾，避免出現大船船身右舷受流的局面。也可以讓前后吊拖的拖輪調整纜繩的角度稍稍偏向船尾方向，用拖輪的拖力在大船首位方向上的分力來抵消一定的大船船身前沖趨勢，以減少用車的次數，從而降低排出流橫向力的不良影響。在這一階段，最重要的是控制始終保持大船左舷受流。

3.2.3第三階段：制造掉頭空間階段

在這一階段，的目的是要讓船身離開碼頭有足夠的橫距，為之后的向左掉頭準足夠的空間。這時需要讓左舷船尾拖輪最大車頂推，右舷船尾拖輪最大車吊拖，船首依然是使用右舷吊拖的拖輪和首側推控制有一個慢慢向右的橫移速度即可。待大船船首向與碼頭夾角達到30°左右時，倒車使大船后退速度達到2節(jié)左右（最好不要超過2.5節(jié)），慢慢退出碼頭，倒出足夠的橫距，同時使大船船首向與碼頭夾角繼續(xù)增大。

為什么要用倒車來增加橫距而不是利用拖輪和側推的橫向作用力使大船獲得的橫移速度來增加橫距呢？我們知道，船舶在水中運動的同時，會帶動起周圍部分的水一起運動。船舶前后運動、橫移運動時，相當于在船舶本身質量上增加了一部分質量，稱之為附加質量。在水深充分的條件下，前后方向運動時的附加質量為船舶質量的0.07倍至0.1倍；橫向運動時的附加質量為船舶質量的0.75倍至1.0倍。當在淺水中時，隨著水深吃水比的減小，船舶的附加質量將明顯增加。也就是說橫移運動時的附加質量是前后方向運動時的附加質量的10倍左右。這是一個非常大的差距，所以船舶要獲得相同的前后方向運動速度要遠遠比獲得相同的橫移運動速度容易。而且一般來說船長366米左右的大型集裝箱船的主機馬力都有9萬多匹的馬力，這要遠遠大于拖輪和側推的馬力總和，放著這樣一個有力的控制手段不用著實是一種巨大的浪費。

還要注意大船后退速度的控制，一般要控制在2節(jié)左右，太慢會增加制造掉頭空間所用的時間，后退速度太快也不行。因為：第一，由于拖輪要保持與大船船身垂直，太快的后退速度要求拖輪斜航角度增大，將大大降低拖輪的拖力和頂推力；第二，這時因為船舶在向左旋回，相對流向將從船尾右后方向作用于大船船身。根據船舶在水中運動時所受到的水動力轉船力矩公式NW=ρ·CNw·L2·d·v2（NW為水動力轉船力矩，ρ為水密度，CNw為水動力轉船力矩系數，L為船舶水線長度，d為船舶吃水，v為船舶與水的相對速度）可知，水動力轉船力矩與速度的平方成正比，船速越快水動力轉船力矩給向左掉頭帶來的阻力越大，越不利于后期加速向左掉頭的操作；第三，大船后退船速越快，向左轉向的轉心越靠近船尾，將使船尾兩條拖輪給予大船的轉向力矩的力臂變短，從而減小了船尾兩條拖輪給予大船的轉向力矩；第四，大船后退速度越快，側推器的有效推力越小，側推器的效率也越低。

3.2.4第四階段：加速旋回的掉頭前半段

在這一階段，等待船首距離碼頭橫距足夠大船向左掉頭后，船首的拖輪停止吊拖，開始在船首右舷大車頂推，首側推開始全速向左，船尾右舷拖輪大車吊拖，船尾左舷拖輪大車頂推，這時的主要目的是使大船獲得最大的向左旋回角速度，盡快完成掉頭。

3.2.5第五階段：控制船位的掉頭后半段

在大船船首向接近垂直于碼頭走向時，由于之前的倒車動作，此時大船還有大概2節(jié)左右的后退速度，要注意此時船尾與港池邊線之間的距離，不要讓船尾過分接近港池邊緣。同時由于船首向轉過90°之后由于漲水的水流作用，大船船身將迅速后退，所以這時候要提前開始進車控制大船船身后退速度?？梢栽谶M車控制后退速度的同時操左滿舵，這樣在控制船速的同時還可以增加向左旋回的角速度。在接近完成掉頭時穩(wěn)住航向慢慢駛入航道出口。

4.順水離泊實例

“阿拉伯杰貝阿里”輪于2015年12月5日1800時離泊南沙7x8碼頭，5日舢舨洲1341是最低潮，潮高109厘米，2012時最高潮，潮高253厘米，1800時潮高219厘米，每小時潮差約23厘米。在船舷側目測流速約1節(jié)左右。風速儀測得風向左舷船首約10度至15度，風速約10節(jié)。離泊時首吃水11.0米，尾吃水11.7米。船舶總噸141077T，凈噸75670T，船長366.058米，最大載箱量13500TEU。主機最大馬力97575HP，配備首側推，側推馬力3000千瓦。離泊時由“海港消拖1”“穗港22”“穗港20”三條拖輪協助離泊?！昂８巯?”于船尾帶纜繩，“穗港22”于船首帶纜繩，“穗港20”在船尾準備。單綁后解掉首纜和尾纜，再解掉尾倒纜留首倒纜，由于水流由船尾方向流過來，船尾開始慢慢離開碼頭，與碼頭形成一個角度，拖輪到位后解掉所有纜繩，此時船舶與碼頭已經形成了大約2°到3°左右的角度，期間由首側推控制使船首不至壓到碼頭，如圖（階段1）。由于水流作用船舶開始有向前沖的速度約0.2節(jié)左右，短暫時間倒車控制住船身前沖速度，控制前后拖輪使船首保持約0.3節(jié)船尾約0.4節(jié)的橫移速度離開碼頭并且一直保持船舶內舷受流，船舶后退速度約0.2至0.3節(jié)，如圖（階段2）。等船尾離開碼頭約60米左右時“穗港20”輪進入船尾左舷開始大車頂推，船尾橫移速度慢慢增加至0.8節(jié)，同時使用側推及船首拖輪控制船首橫移速度約0.2至0.3節(jié)左右，短暫倒車增加船身后退速度至0.8節(jié)左右，慢慢增加船身與碼頭的橫距，在船身與碼頭角度約25°至30°左右時，船身后退速度約0.8節(jié)，船尾橫移速度約1節(jié)。倒車使船舶退速慢慢增加至2.0節(jié)，如圖（階段3）。待船首距離碼頭約100米左右時船首拖輪停，同時讓首側推全速向左，“穗港22”全速頂推開始向左掉頭。注意在這時控制不要讓后退速度過快，如圖（階段4）。在船身與碼頭成80°左右夾角時短暫的左滿舵進車減小船身后退速度控制船尾到港池東邊線的距離，同時增加轉頭角速度。此時船身慢慢后退速度減小到1.4節(jié)左右船，尾距離港池東邊線300米左右，待船首轉過100°多時再次左滿舵進車直至將船身后退速度減為零，如圖（階段5）。完成掉頭后解拖輪停止側推器進車離港。整個過程如圖（5～1）所示。

5.結語

大型集裝箱船順水離泊在操作過程中，由于一直受到船尾方向過來的流水的影響，船身會不斷有向前沖的趨勢，同時由于倒車橫向力的作用會對船首向左轉向造成不利影響，所以對于倒車時機的把握是比較重要的，即要求能抵消流水的不良影響，同時也不要因為頻繁用車影響船身擺角度。還有就是由于船舶順流，一旦出現主機失控的情況要比頂水更加危急，需要及時利用拖輪去控制住前沖趨勢，最穩(wěn)妥的做法是重新靠回碼頭，待險情排除后再離泊。大型集裝箱船順水離泊南沙碼頭由于條件復雜，所以在離泊前一定要做好充分的準備，對于突發(fā)情況要有備用方案，這樣才能在操作過程中做到處驚不亂，游刃有余。

參考文獻：

[1]陸志才.船舶操縱[J].大連，大連海事大學出版社，1999.12.

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