淺析五萬噸級重載油輪乘潮進靠納海碼頭的操縱方法

邵正帥　陳永勇

摘 要：舟山馬岙港區(qū)灌門航道水深流急，水流條件復雜，航道通航受狹口段水流限制較大，對船舶進出灌門航道操縱極其不利，但該區(qū)域交通流密集，重載油輪靠泊頻繁，引航工作面臨巨大挑戰(zhàn)。本文結(jié)合工作實踐，通過典型案例分析，提出船舶靠泊該區(qū)域的操縱要領。

關鍵詞：重載油輪;乘潮;下沉量;操縱方法

中圖分類號：U675.9? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）01-0062-04

1引言

舟山納海有限公司碼頭位于舟山市本島西部岑港鎮(zhèn)馬鞍，地理坐標為30°07'11"N、121°57'06''E，該公司建有3萬噸級液體化工泊位（水工結(jié)構(gòu)按靠泊5萬噸級船舶設計）2座，泊位長度均320米，相鄰的天祿和浙江海洋石化2家公司也建有同類型5萬噸級碼頭共2座。該區(qū)域重載油輪靠泊頻繁，年均有100多艘次船舶靠泊，貨源主要來自日本、韓國和東南亞。由于靠泊此區(qū)域碼頭的重載油輪航行距離遠（船舶要通過灌門航道，舟岱大橋臨時主航道，五虎礁引航錨地推薦航道和煙墩航道），航道富余水深較小，交通流密集，碼頭前沿水文條件復雜，本人結(jié)合自身在工作中的實際操縱經(jīng)驗，淺析吃水11.2米重載油輪選擇過灌門航道的時機，舟岱大橋臨時航道的航法，乘潮過淺水區(qū)域時對船舶操縱的影響以及靠泊時的注意事項。

2船舶概況

由于航道水深受限，靠泊舟山納海石油碼頭的船舶吃水也有一定的限制，通常進口的船舶最大吃水在11米左右，為5萬載重噸的靈便性油輪。這種類型油輪的船長183米，船寬32.2米，滿載吃水13.5米，滿載排水量約6萬噸，主機功率通常為8000KW。操縱性總體表現(xiàn)為停車和倒車沖程大、倒車所致偏轉(zhuǎn)效應強、航向穩(wěn)定性和旋回性好等。

3灌門航道

3.1 灌門航道概況

灌門航道位于舟山馬岙港區(qū)。灌門航道由兩部分組成，分別為灌門直航道和灌門狹口段航道。灌門直航道長約7.5海里，寬度1000米，水深在15到50米之間，主流向為東西向，漲水流向正西，落水流向正東，容易受東風向影響而產(chǎn)生較大涌浪。

灌門狹口段航道位于粽子山和龍王跳咀之間，灌門狹口段因受粽子山和龍王跳咀地形的窄束作用和海底地形影響，造成水深流急的復雜水流條件。狹口段航道寬度0.2海里，水深在27到66米之間，航行距離雖短但轉(zhuǎn)向角達到50度以上，經(jīng)驗表明，若船速控制不好或者通過狹口段時機不利，船舶極有可能不能順利通過而被風流壓向下園山礁石區(qū)，造成船舶事故。狹口段的流速非常急，根據(jù)實測水文測驗資料分析，狹口航道軸線中部測流點最大漲、落潮流速分別為6.6節(jié)和6.2節(jié)，漲、落潮平均流速小于2節(jié)出現(xiàn)頻率分別為20%和24%，大于2節(jié)流速出現(xiàn)頻率在75%以上，并且流速結(jié)構(gòu)中高流速水流（大于3節(jié)）占據(jù)主要成分，如表1所示。

如圖1所示，根據(jù)現(xiàn)場實測的流態(tài)反映，高流速時航道水域內(nèi)產(chǎn)生漩渦和激波，且狹口段水流主流向與航道存在大約18度的夾角，因此航道通航受狹口段水流限制較大，對船舶進出灌門航道操縱極其不利。

3.2 通過灌門航道的時機和操縱要領

如果船舶不在五虎礁聯(lián)檢錨地拋錨而采用直接靠泊的方式，并且在最高潮位時段通過煙墩航道的淺水區(qū)域，那么船舶應該在定海低潮后0.5～1小時進入灌門直航道，定海低潮后1.5～2小時通過灌門狹口段航道，此時灌門狹水道流速小于0.5節(jié)，流向偏東。如果船舶當天不是直接靠泊，在五虎礁聯(lián)檢錨地拋錨待泊，那么也可以選擇在漲末潮水時通過灌門航道，時機是定海高潮后0.5～1小時進入灌門直航道，定海高潮后1.5～2小時通過灌門狹口段航道，此時灌門狹水道流速小于0.5節(jié)，流向偏西。

在船位到達狹口段前，應落實好護航艇和護航拖船。船位距狹口段2海里時開始調(diào)控船速，到達狹口段航道時船速控制在7～8節(jié)，重載船由于轉(zhuǎn)向避讓困難，要提前通知馬岙海事處和護航艇，安排合適的空檔，船位到達預定的轉(zhuǎn)向點時，先用大角度轉(zhuǎn)向，等船首向右旋回時，及時回舵，利用重載船舶的慣性轉(zhuǎn)向。由于轉(zhuǎn)向角度達到50度，在轉(zhuǎn)向過程中，重載船舶的速度會下降很多，適當加車增加舵效。同時要考慮粽子山南面的淺水區(qū)，狹水道效應和淺水效應對船舶操縱的影響。由于淺水效應，使船舶的舵力下降，旋回性變差，航向穩(wěn)定性提高，并且狹口處彎曲度大，因此要始終保持好船位，不要靠粽子山太近。重載船舶切忌轉(zhuǎn)向太快，如果向右旋回太快可壓左舵減緩，不要把定，要始終保持右轉(zhuǎn)趨勢。船位在粽子山南面時，該處的潮流和淺水效應會阻止船舶向右偏轉(zhuǎn)，一旦趨勢形成，船位會偏出計劃航線，壓向下園山的礁石區(qū)，十分危險。操縱重載船舶過灌門航道時用舵應遵循舵角要大、回舵要快、勤用舵、切忌把定的原則。同時要注意克服風的不利影響。

4船舶通過舟岱跨海大橋臨時主航道的操作要領

舟岱跨海大橋建設期間設置三個臨時航道：分別為臨時南航道、臨時主航道、臨時北航道。臨時主航道位于長白島的西北面，由六個燈浮組成，全長1.5海里，呈西北—東南走向，航道水深17～50米，航道寬度500米，是進出舟山北部港區(qū)的重要航道。該區(qū)域潮流屬于不規(guī)則半日潮，漲潮流向西北，落潮流向東南，航道主軸線與潮流成10度左右的夾角。涌浪通常不大，較大涌浪一般發(fā)生在受到臺風或持續(xù)東北大風影響的時候，航道受帶北字頭的風向影響較大。

臨時主航道位于舟山的馬岙港區(qū)，港區(qū)內(nèi)有30多家修造船船廠和港口生產(chǎn)企業(yè)，每天有近100艘次的中大型船舶使用該航道（不包括大橋施工船），同時航道兩側(cè)有大量施工船來回穿越，在建的橋墩離航道只有200米的安全距離，所以船舶進入航道前應加強瞭望和定位，確保主機、舵機等關鍵設施設備處于良好的工作狀態(tài)，及早確定航道位置和船舶航向，并加強與現(xiàn)場施工船舶的聯(lián)系，及早協(xié)調(diào)避讓。船舶通過臨時航道時，應控制船速、各自靠右航行、并與兩邊的航標和橋墩保持足夠的安全距離，同時避免追越或與他船并行。發(fā)現(xiàn)航道或航標異?；蛴幸蓡枙r，應立即停航，及時與有關部門聯(lián)系和通報。

5船舶通過五虎礁引航錨地推薦航道和煙墩航道內(nèi)的操縱要領

5.1 富裕水深的計算

淺水是一個相對的概念，通常采用相對水深的概念來表示水深的大小，即水深吃水比（h/d）。國際上一般將水深分為4個范圍：①當水深和吃水比（h/d）h/d﹥3.0時，該水深為深水;②當水深和吃水比介于1.5﹤h/d﹤3.0時，該水深為中等水深;③當水深和吃水比介于1.2﹤h/d﹤1.5該水深為淺水。船舶航行于該水域時，操縱性能受到明顯影響;④當水深和吃水比h/d﹤1.2時，該水深為超淺水。船舶航行于該水域時，操縱性能受到顯著影響。

本文按重載油船吃水11.2米計算，根據(jù)定義，當航道水深小于13.4米，為超淺水區(qū)，水深介于13.4和16.8米之間為淺水區(qū)。五虎礁引航錨地推薦航道和煙墩航道水深如圖2表示。

富余水深的定義為實際水深減去靜止時船舶吃水，影響富余水深有兩方面因素：一方面是引起水深變化因素，另一方面是引起吃水變化因素，即富余水深與實際水深和船舶吃水有關。其中實際水深與潮汐有關，而潮汐是動態(tài)的，故富余水深也是動態(tài)的;引起吃水變化的因素包括船舶縱傾、橫傾、航行下沉和波浪引起的船舶吃水增加量等，最主要還是船舶在受限水域航行時的下沉量。根據(jù)美國船舶操縱資料介紹估算船舶下沉量計算公式：

S=（2×V×V×Cb）/100

公式中： Cb—船舶的方形系數(shù);

V—船速。

通常此類型船舶的方形系數(shù)取Cb=0.7737，當船舶平吃水11.2米，船舶在受限水域的下沉量如圖3所示。

5.2 船舶通過該區(qū)域的操作要領

舟岱大橋臨時航道到泊位之間的五虎礁引航錨地推薦航道和煙墩航道的海圖水深在10.1～14.6米之間，存在兩個超淺區(qū)域。淺水域操縱船舶，有時會出現(xiàn)舵效極度降低甚至無舵效，不能自主操縱的局面，需要拖輪支援;淺水域航行中船體進一步下沉會危及船體、舵和推進器的安全，甚至危及主機的正常工作。為使重載船舶（吃水11.2米）在五虎礁引航錨地推薦航道和煙墩航道中安全航行，應乘潮進港，并使船體水下有足夠的空間供船舶操縱，保證船舶龍骨下水深有一定的安全余量。

6淺水效應對重載船舶操縱的影響

重載船舶進入淺水中航行時，由于流經(jīng)船體以下的空間限制，水流受阻，流經(jīng)船體的水流由三維空間流動變?yōu)橄騼蓚?cè)的二維平面流動，使船體周圍水壓力的分布發(fā)生變化，增加了船舶阻力，改變了船體表面的水動力的大小和分布，使其操作特性發(fā)生了改變。

6.1 船舶阻力增加，船速降低，航向穩(wěn)定性提高

由于在淺水域船體周圍水流加速，增加了船舶的摩擦阻力和興波阻力;螺旋槳盤面附近渦流增強，推進器效率降低，使船速降低，水深越淺降速越明顯。同時，船體的附加質(zhì)量和附加慣性矩增大，當h/d<1.5時，附加質(zhì)量和附加慣性矩成倍增大，使船舶的運動加速度和角加速度變低，不易改變運動狀態(tài)，航向穩(wěn)定性提高。

6.2 船舶水動力和力矩增大，橫移和轉(zhuǎn)向困難，船體震動明顯

在淺水區(qū)域，由于船體周圍流速增強，導致船舶受到水動力和水動力矩增大，轉(zhuǎn)頭阻矩加大，在實船操縱中，船舶的轉(zhuǎn)向和橫移發(fā)生困難，經(jīng)常要用滿舵來轉(zhuǎn)向。這就要求引航員在淺水區(qū)域中引領重載船舶時，要用大舵角，早回舵，早壓舵，必要時加車增加螺旋槳排出流提高舵效。與此同時，船尾伴流增強，螺旋槳上下漿葉推力之差變大，船體出現(xiàn)明顯的震動。

6.3 船體下沉和縱傾變化

在淺水中，由于船體周圍的流動由三維流動變?yōu)槎S流動，流速增加，使船體周圍水壓力變化加劇，船中低壓區(qū)擴展至船尾，船體下沉和縱傾變化比深水中更為顯著。船體的升沉和縱傾變化主要取決于船型和船速，方形系數(shù)Cb>0.7的肥大型商船一般船速下的船體下沉表現(xiàn)為首傾，對于平吃水船舶會造成船首吃水增大。

6.4 實例

油輪“魚鷹”（SM OSPREY）輪，船籍港韓國，船長183.0米，船寬32.2米，50034載重噸。本航次載貨量40018噸，進港吃水11.2米。2018年6月8日氣象情況：偏南風4～5級，陣風6級，海浪1～2級，能見度良好。當日定海港潮汐：0457時，325cm;1202時，152cm;1738時，275cm;2357時，169cm。

船舶通過第一個超淺水區(qū)域時間為0345～0355，此時潮高2.8米，潮流是急漲水。第一個超淺水域海圖標繪水深是10.2米，由于海圖基準面誤差，實際海圖水深大于海圖標繪水深0.3米，此時航道實際水深為13.3米。根據(jù)定義，此時富余水深是2.1米。船舶在無遮蔽航道航行縱搖、橫搖和垂蕩增加吃水0.3米，通過第一個超淺水域時船速控制在6節(jié)左右，下沉量0.56米。通過計算，船舶通過第一個超淺水域時，船舶龍骨下的實際水深大約1.24米。通過第二個超淺水區(qū)時間是0500～0515，此時潮高3.2米，潮流是漲流末端。第二個超淺水域海圖標繪最淺水深10.1米，由于海圖基準面誤差，實際海圖水深大于標繪水深0.2米，此時航道實際水深13.5米。根據(jù)定義，此時富余水深是2.3米。船舶在半遮蔽航道航行縱搖、橫搖和垂蕩增加吃水0.15米，通過第二個超淺水域時船速控制在船速8節(jié)左右，下沉量0.99米，因此，船舶通過第二個超淺水域時，船舶龍骨下實際水深大約1.16米。

船舶在五虎礁引航錨地推薦航道和煙墩航道內(nèi)航行時，船舶龍骨下的實際水深在1.16～4.0米。第一個超淺水區(qū)與第二個超淺水區(qū)之間的航程大約11海里，前半航程為順流航行6海里，后半航程為頂流航行5海里，船舶在定海高潮前一小時通過第一個超淺水域，在定海高潮時通過第二個超淺水域，使船舶通過超淺水域時有足夠的富余水深，對船速的控制提出很高的要求。船舶在五虎礁引航錨地推薦航道和煙墩航道航行時，龍骨下實際水深較小，操縱性變差，密切關注船舶的狀態(tài)，在操縱過程中，早回舵，早壓舵，必要時加車提高舵效;防止船舶在超淺水域發(fā)生橫移偏離航道或擱淺，提前控制船速和落實護航拖輪;在交通流密集區(qū)提前發(fā)布航行動態(tài)，避免他船妨礙本船的安全通行。

7靠泊時的注意事項

7.1 靠泊條件

納海泊位長度320米，一字型碼頭，走向128～308 度，前沿水深20米，泊位西北端有12米等深線，內(nèi)側(cè)是灘涂。

潮汐為不規(guī)則半日潮，漲潮流向西北，最大流速4～5節(jié)，落潮流向東南，最大流速5～6節(jié)，同時受桃夭門和響礁門水道兩股潮流的影響，響礁門水道的流向基本與碼頭平行，桃夭門水道的流向與碼頭成30～40度的夾角。最大流速出現(xiàn)在定海高低潮一小時之前。

此時，船舶靠泊作業(yè)的許可條件如表2所示。

7.2 靠泊時的注意事項

（1）船舶通過第二個超淺的水區(qū)后，船位距碼頭只有2.3海里，進入人員靠泊操作程序。推薦航道在煙墩水道的左側(cè)，本船南下靠泊航行時與北上航行的船舶形成對遇局面，如果紅燈會遇，船舶就要偏離航道，增大靠泊的橫距;與此同時，還有一部分在桃花山臨時錨泊的船起錨南下，小船為了借流航行，所以靠岸行駛，從本船的左后方追越本船，對船舶入泊角度和橫距造成不利影響。因此接近泊位過程中，提前發(fā)布航行動態(tài)，與南下和北上航行的船舶保持通訊通暢，明確本船的動態(tài)。

（2）在泊位西北側(cè)的外沿有10米等深線，所以船舶接近泊位過程中橫距不能太小，防止發(fā)生墩地和擱淺。

（3）船舶在航道內(nèi)航行，同時受響礁門和桃夭門水道兩股潮流的影響，船位在泊位北側(cè)時受響礁門水道潮流影響較大，流向與泊位平行，船首受推開流影響，船首容易向右偏轉(zhuǎn)，加車滿舵也很難抑制船首向右偏轉(zhuǎn)，同時船速增大，對入泊控速十分不利。因此船首拖輪提早到頂位置，防止船首向右偏轉(zhuǎn)過快。當整體船位正橫泊位時，船舶右舷受到桃夭門水道潮流的影響，入泊攏速突然增大，所以首拖和尾拖應提前到拉位置，減小橫移攏速。

（4）碼頭內(nèi)側(cè)和北側(cè)是灘涂，水深很淺，漲水時有回流影響，使船舶在泊位的北端和南端受不同潮流的影響，當船位在泊位的南端時受漲水流影響，北端時受落水流影響，船舶接近泊位過程中船速不易衰減，有時還會增大。

（5）船舶接近泊位時船速不宜過快，如果船速過快，倒車時間過長，船舶受沉深橫向力和排出流橫向力的影響，同時受響礁門漲潮的推開流，使船首向右偏轉(zhuǎn)速率過快，首拖最快頂也抑制不住船首向右偏轉(zhuǎn)，整體船位外移，不易攏泊，應提前控速，減少倒車時間。

8結(jié)語

該區(qū)域原重載油輪靠泊最大吃水9.5米，通過引航員的認真學習和交流研究，采取乘潮進港靠泊，精準控制船舶通過灌門航道時機，熟練掌握重載油船在淺水區(qū)域中的操縱特性等手段，已使進港靠泊該區(qū)域油輪最大吃水深度達到11.2米，而此類型油輪吃水每增加10厘米，載貨量會增加50噸，大幅度提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。引航員技術的提高，不僅為港口安全保駕護航，更助力了舟山港口吞吐量的提升。作為引航員，要勇?lián)熑?，熟練業(yè)務，為舟山港口發(fā)展貢獻更大的力量。

參考文獻：

[1]洪碧光.船舶操縱[M].大連：大連海事大學出版社，2008.

[2]谷文賢.船舶操縱[M].大連：大連海事大學出版社，1993.

[3]湯榮干.大吃水海船福南水道航行和靠泊的可行性探討[J].中國引航論文集，2015.