船舶在淺水域航行所受的影響及操縱要點

摘 要：船舶在航行期間，尤其是進出港、靠離碼頭過程中，很多時候需要航經(jīng)淺水區(qū)域，因此船舶的運動會受到淺水效應的影響。本文旨在對淺水域航行進行分析，有針對性提出船舶操縱的要點，以確保船舶航行安全。

關(guān)鍵詞：淺水域；淺水效應；影響；操縱要點；航行安全

中圖分類號：U675.9 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）27-0202-01

1 淺水水域的界定

對于船舶而言，水域深淺是個相對概念。目前國際尚無統(tǒng)一標準，但一般情況下認為：當船舶航經(jīng)的水深與船舶吃水的比值h/d≤1.5時，船舶操縱會受到較為明顯的影響，該水域應被視為淺水域。

2 淺水效應對船舶產(chǎn)生的影響

2.1 阻力增加，導致船舶降速

2.1.1 船舶的附加質(zhì)量和附加慣矩增加

船舶航行于淺水域時，附加質(zhì)量和附加慣矩均有明顯增加，尤其當h/d≤1.5時，表現(xiàn)為急劇增大。故而船舶在受到相同的力或力矩作用下，所獲得的加速度或角加速度相對較小。

2.1.2 橫向阻力增加

水深變淺（尤其是存在岸壁效應時），橫向水動力系數(shù)和水動力矩系數(shù)迅速增加，其橫向阻力系數(shù)如圖1所示。

2.1.3 縱向阻力增加并導致船速下降

淺水航行過程中，船底與水流之間的摩擦力及興波阻力均有較大幅度增量，船體周圍水壓力亦發(fā)生較為明顯變化，加之螺旋槳附近處渦流增強導致推進效率降低，進而引起船速下降。

2.2 船舶吃水及浮態(tài)發(fā)生改變

淺水域航行的船舶會出現(xiàn)船體下沉現(xiàn)象，與此同時，船舶縱傾也會發(fā)生變化。船速較低時，即會出現(xiàn)船體下沉，下沉的增加率隨著船速的增加迅速增加，當水深不足，且上述數(shù)值變化較大時，存在船底擦碰海底的危險。下圖為船舶在淺水域與深水正常航行時船首、船尾部的下沉比較：圖2中橫坐標為傅汝德數(shù)。

2.3 淺水對船舶操縱性能的影響

2.3.1 淺水對船舶旋回性的影響

實船試驗表明：在相同航速及相等舵角條件下，船舶的旋回初徑隨水深變淺而增加，從而證實船舶的旋回性變差。

2.3.2 淺水對船舶追隨性、航向穩(wěn)定性的影響

Z形試驗表明：船舶的轉(zhuǎn)頭慣性角（超越角）隨水深變淺而減小。同時，螺旋試驗表明：航向不穩(wěn)定區(qū)也明顯減小。由此可見，船舶的追隨性和航向穩(wěn)定性反而在淺水域變好。

2.3.3 淺水對停船性能的影響

結(jié)合前文所述：船舶在淺水域航行，因船體下沉、浮態(tài)發(fā)生改變、興波增強及二維流速增強等原因，導致船體阻力增加。加之，又因螺旋槳的推進效率降低，均導致船舶沖程會有一定程度的減小。

2.3.4 淺水對舵力的影響

淺水中，伴流和渦流增強，因而引起船舶舵力下降。隨著水深與船舶吃水比值的減小，舵力下降越發(fā)加劇。但另一方面，由于舵的整流作用得以加強，卻會在一定程度上減緩了舵力降低的現(xiàn)象。因此，淺水中用舵，舵力降低，但并不非常顯著。

3 淺水域航行時的操縱要點

3.1 提前備妥車、錨，做好應急準備

當船舶在進入淺水區(qū)之前時，即應提前通知機艙備好主機。在進入淺水區(qū)域時備車航行，及時實現(xiàn)船舶操縱。此外，亦應備好錨，加派瞭頭，如突發(fā)緊急情況，應果斷行動，拋錨避險。

3.2 如船舶采用自動舵模式，建議改為手操舵

前文已論述，在淺水中，船舶舵力呈一定程度下降，舵效必定相應變差，因此，此時切勿使用自動舵，如果正在使用過程中，要提前做好轉(zhuǎn)舵的準備。在操舵過程中如需用到較大舵角時，必須立即改為手操舵模式，以確保船舶航行安全。

3.3 駕駛?cè)藛T自主降速航行

船舶在淺水域航行，所受阻力增加，船舶駕駛?cè)藛T宜主動降低主機轉(zhuǎn)速從而降低船舶的航速。船速降低，不僅可以減少阻力對船舶的各種不利影響，并且還可節(jié)省燃油消耗，保護船舶主機。亦可防止船舶因發(fā)生較大的下沉可而能導致吸底或損壞螺旋槳等事故的發(fā)生，從而確保航行安全。

3.4 持續(xù)保持測深

在設計航線時，應使船舶盡可能航行于水深適宜的航路，原則上應保持具有一定的龍骨下富余水深，進而避免淺水效應，確保航行安全。當無可避免必須在淺水區(qū)航行時，應保持回聲測深儀持續(xù)開啟，時刻密切關(guān)注船舶航行水域的水深情況，并與海圖水深。船舶駕駛員應注意采用多種手段勤測船位，保持船舶行駛于安全水深航路的中心或其附近水域，嚴防船舶偏離航道。并應隨時調(diào)整船舶航速，確保航行安全。

3.5 正確對待淺水效應對停船性能的影響

前文已述，船舶在淺水域航行時，由于自身所受阻力增加，停船性能會有所提高。尤其當緊急停船時，淺水效應的作用會較為明顯。但駕駛員不可因此就麻痹大意，過于樂觀。絕不能對淺水效應對停船沖程的作用寄予過高預期。且應充分考慮到，當緊急停船時，由于倒轉(zhuǎn)推進器，螺旋槳的致偏作用會使船尾產(chǎn)生較大橫向力，而此時由于沒有舵效而無法采用操舵方式制止船舶發(fā)生偏轉(zhuǎn)，因此船舶駕駛員必須謹慎駕駛，嚴防因盲目依靠淺水效應對停船沖程的作用而導致事故發(fā)生。

參考文獻

[1]趙月林，薛福滿.船舶操縱與避碰.大連海事大學出版社，2016.

收稿日期：2018-8-11

作者簡介：郭 濱（1972-），男，天津人，副教授，碩士，中國航海學會會員，高級船長，主要從事航海技術(shù)研究工作。