論大型集裝箱船靠離泊期間拖輪的靈活運用

姚澤棉 閻 濤

一、引言

集裝箱船又稱貨柜船或箱船，因其具有裝卸效率高、貨損貨差少、運輸速度快等優(yōu)點，自上世紀(jì)中葉問世以來便得到了迅速發(fā)展?，F(xiàn)代集裝箱船正朝著大型化、高速化、多用途等方向發(fā)展。目前，世界上最大的集裝箱船“EVER ACE”輪可裝載23 992 TEU，船長399.9 m，船寬61.5 m，最大高度84.0 m，總噸235 579。

集裝箱船大型化的迅猛發(fā)展給港內(nèi)操縱帶來了困難，近年來大型集裝箱船在靠離泊時的事故頻發(fā)正是這種困難的具體體現(xiàn)。例如，2021年6月3日當(dāng)?shù)貢r間11：21時，一艘東方海外（OOCL）的大型集裝箱船“東方德班”輪（總噸86 679，總長316 m）由高雄港第2港口進(jìn)港，準(zhǔn)備靠泊66號碼頭，航經(jīng)70號碼頭時與停泊于該碼頭的“永明”輪（總噸32 720）及該碼頭橋式起重機(jī)發(fā)生碰撞，造成1臺G港作C8橋式起重機(jī)倒塌，1臺GC6起重機(jī)嚴(yán)重受損，并有30～50個集裝箱損壞。又如，2020年4月6日韓國當(dāng)?shù)貢r間13：00時，K-LINE一艘集裝箱船“MV Milano Bridge”（13 870 TEU）在靠釜山港碼頭時，船尾撞塌了碼頭上的集裝箱橋吊，造成釜山港85號橋吊倒塌，85號橋吊操作員受傷，并導(dǎo)致81和84號橋吊脫軌。

大型集裝箱船在港內(nèi)航行時，由于可航水域受限，船速較低，受風(fēng)面積較大，因而受風(fēng)流的影響較為嚴(yán)重，盡管其單位排水量所分配的主機(jī)功率較高，但靠離泊時通常也需申請拖輪協(xié)助。本文擬從大型集裝箱船及全回轉(zhuǎn)拖輪的特點出發(fā)，結(jié)合筆者長期在深圳港集裝箱碼頭進(jìn)行大型集裝箱船引航的實踐經(jīng)驗，著重分析大型集裝箱船靠離泊時拖輪靈活運用的場合與方法，以供廣大駕引人員參考借鑒，從而將大型集裝箱船靠離泊過程中的風(fēng)險消除在萌芽狀態(tài)，確保靠離泊安全。

二、大型集裝箱船及港作拖輪特點

（一）大型集裝箱船的特點

1.結(jié)構(gòu)特點

大型集裝箱船一般是首樓型（駕駛臺在船中之前），為單車、單舵的尾機(jī)型船舶，通常配有首側(cè)推裝置（有些還裝有尾側(cè)推）。船體結(jié)構(gòu)多采用雙層船殼、單層甲板結(jié)構(gòu)，甲板面積大，且不設(shè)起貨設(shè)備。貨艙深且方正，艙口較大，貨艙分隔成雙排或三排，艙內(nèi)設(shè)有格柵式貨架（導(dǎo)軌系統(tǒng)）。大型集裝箱船尺度大，外形瘦長，方形系數(shù)（Cb）小，長寬比（Lpp/B）相對散貨船及油輪而言較大。因甲板裝貨，故受風(fēng)面積大，重心高（GM值相對較小），滿載時盲區(qū)大。干舷對應(yīng)的位置在內(nèi)走道，而不是在上甲板附近。

2.操縱性能

從船舶操縱性能角度看，大型集裝箱船具有以下特點[1]：

（1）速度快、慣性大，在港內(nèi)速度下舵效反應(yīng)慢，變速機(jī)動操縱較為遲鈍，推進(jìn)器運轉(zhuǎn)時間長，停船機(jī)動操縱困難。

（2）由于其長寬比較大，方形系數(shù)較小，因而大型集裝箱船的旋回性較差，航向穩(wěn)定性較好。

（3）大型集裝箱船的吃水一般在11～13 m，超大型集裝箱船吃水在13～16 m，所以當(dāng)其滿載時不僅受風(fēng)的影響大，而且受流的影響也較為明顯，尤其是船速較低時風(fēng)、流的影響更為顯著。

（4）對于固定螺距右旋單槳的大型集裝箱船而言，由于其尺度大，吃水深，入泊過程中若余速較大，則持續(xù)倒車時間較長，排出流橫向力作用于船體時間長，致使船舶偏轉(zhuǎn)較為嚴(yán)重。

（5）當(dāng)甲板集裝箱較多時，重心高度較高，初穩(wěn)性高度（GM）較小，船舶橫搖周期較長。當(dāng)船速較高時,在旋回、轉(zhuǎn)向及避讓操作中橫傾明顯。因此，在進(jìn)出港的航行轉(zhuǎn)向及避碰過程中，采取行動的時機(jī)應(yīng)比常規(guī)船型更早，且應(yīng)采用小舵角。

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（6）在淺水域中航行時大型集裝箱船引起的船體下沉及縱傾增量大。因此，在進(jìn)入淺水區(qū)航行前要做好充分的準(zhǔn)備，留有足夠的富余水深，備車減速慢行，開啟測深儀監(jiān)測水深變化；并盡量調(diào)平調(diào)小吃水，消除橫傾等影響。

（7）靠離泊和錨泊作業(yè)過程中，應(yīng)施大舵角、早用舵、早回舵。主機(jī)采用短暫用車原則，即短時間進(jìn)車與停車交替進(jìn)行。

（二）港作拖輪的特點

港作拖輪通常船身小而功率大，具有較大的推（拉）力、良好的穩(wěn)性和操作的靈活性，自身并不載運貨物或旅客。船型尺度較小，長度一般在30 m左右。B/L較大，一般為0.22～0.31。穩(wěn)性（GM）較大，能抵抗拖纜的作用產(chǎn)生的橫傾力矩。K值較大，對航向穩(wěn)定性要求較低，主要考慮旋回性以及良好的操縱性能。拖船首部設(shè)有真空吸盤，以便在與大船間系纜不便時可以直接吸住船舶進(jìn)行橫曳，航速一般為8～15 n mile/h。

港作拖輪有FPP型（普通螺旋槳加導(dǎo)流管型）、CPP 型（又稱可變螺距推進(jìn)器型）、VSP 型（或稱平旋推進(jìn)器型）及Z型（全回轉(zhuǎn)型）等類型。由于目前最為常用且性能最好的是Z型拖輪，因此后文所述拖輪皆為該類型。Z型拖輪靠改變螺旋槳的轉(zhuǎn)速來改變推力的大小，靠電機(jī)帶動豎軸來改變推力的方向，船舶變向由推力的方向來控制。Z型拖輪操縱性能最佳，操縱時換車無須改變主機(jī)轉(zhuǎn)動方向，且變速靈敏，旋回性能好，可橫向移動，拖力較VSP型大，可提供任意方向強(qiáng)有力的推力[2，3]。

大型集裝箱船靠離泊時所需拖輪的總功率及數(shù)量可結(jié)合被拖船的噸位、裝載狀態(tài)以及當(dāng)時的水文氣象條件等來考慮，根據(jù)《海港總體設(shè)計規(guī)范》（JTS165—2013）及《拖輪操作規(guī)程》（JT/T300—2009）等要求確定。拖輪的作業(yè)方式通常有吊拖、頂推、傍拖以及組合拖曳等。

三、大型集裝箱船靠泊期間拖輪的靈活運用

1.掉頭靠泊時拖輪的靈活運用

多艘拖輪在協(xié)助大型集裝箱船掉頭時常用的方法是拖首頂尾（如圖1中5#船位所示），掉頭方向根據(jù)大船進(jìn)港方向及靠泊舷確定。然而，當(dāng)碼頭前沿的掉頭水域流速較大時，這種操縱方法將使大船在掉頭過程中漂移量較大，若下游方向水深受限或有其他設(shè)施，則容易導(dǎo)致擱淺或觸損等事故。此時，為了減小大船在掉頭過程中的漂移，增大旋回角速度，當(dāng)順流進(jìn)港時可將原本配置在靠泊舷外檔的兩艘拖輪先配置在相反舷的首部同時頂推（不用帶拖纜，如圖1中1#～4#船位所示）。當(dāng)然，若流速不急或首側(cè)推功率較大時，圖1中計劃配在右尾的拖輪在1#～4#位置時也不一定非得在左首頂推。當(dāng)船舶頂流入泊時，大多數(shù)會選擇直靠，若因特殊要求需掉頭靠泊時則可將原本配置在靠泊舷外檔的首拖先配置在同舷的尾部（不用帶拖纜），與帶在尾胯的拖輪同時頂推（如圖2中1#～4#位置）。待大船基本完成掉頭任務(wù)后（如圖1及圖2中5#船位所示），再將這兩艘拖輪在外檔首舷和尾胯帶上拖纜以協(xié)助大船入泊。

圖1 順流掉頭靠泊時拖輪的靈活運用

圖2 頂流掉頭靠泊時拖輪的靈活運用

2.船尾巴拿馬孔配置大馬力拖輪協(xié)助大船制動

由于大型集裝箱船單位排水量所分配的功率較大，因此，其進(jìn)港靠泊時的余速相對于大型散貨船及油輪較大，通常抵達(dá)碼頭前沿旋回水域時的余速為2～3 kn，船首到達(dá)泊位中點的余速為1 kn左右。為了保障船舶入泊時的安全，當(dāng)大型集裝箱船在碼頭前沿的位置調(diào)整好后需要將縱向速度控制在0.1 m/s，橫向速度控制在0.05 m/s以內(nèi)，因此其在入泊過程中的倒車減速是必不可少的環(huán)節(jié)。為了確保大型集裝箱船在碼頭前沿能及時（尤其是在大船倒車失靈時）將速度減至理想的范圍內(nèi)，有必要在大船的船尾巴拿馬孔配置大馬力拖輪協(xié)助大船制動，特別是無流、減速或旋回水域受限的港口顯得尤為必要。大型集裝箱船的限速拖輪功率一般不小于4 000 hp即可。

3.首舷外側(cè)拖輪協(xié)助大船制動

如圖3所示，對于直靠深圳鹽田港6#泊位的船舶而言，其前端的5#泊位就是與其走向成90°的折角泊位，以集裝箱船“東方胡志明市”輪（船長334.83 m，船寬42.8 m，總噸91 499）靠6#泊位為例。由于該輪船首裝有4 070 hp的側(cè)推，靠泊時外檔首尾各配置一艘4 000 hp的拖輪協(xié)助即可。為了防止大船航行至碼頭前沿時因主機(jī)故障而無法開出倒車，有必要在大船接近泊位之前擺好首拖的位置及出纜角度，即當(dāng)大船處于圖3中1#～2#位置時首拖將纜繩盡量松到最長，緊貼在左舷船中，以最慢速度向后拖，保持拖纜始終在受力狀態(tài)，確保拖輪隨時加車不會產(chǎn)生頓力，尾拖跟隨同步航行。待大船余速已減至接近于零且縱向位置合適后（圖3中3#位置），則可收起首拖的拖纜，使首拖與尾拖垂直頂推大船攏泊。

圖3 首舷外側(cè)拖輪協(xié)助大船制動

4.利用拖輪自身重量在大船尾部產(chǎn)生橫向力抑制偏轉(zhuǎn)

通常情況下，大型集裝箱船在入泊時控制船舶橫移及偏轉(zhuǎn)的設(shè)備主要有螺旋槳、舵設(shè)備、首（尾）側(cè)推器及拖輪。拖輪控制大船橫移及偏轉(zhuǎn)的操縱方法主要是“推或拉”，但本文在此提出一種引航實踐中屢試不爽的辦法供讀者參考，即利用拖輪自身重量在大船尾部產(chǎn)生橫向力以抑制大船偏轉(zhuǎn)或協(xié)助其入泊。在這種方法下，不但大船不用車、舵，拖輪也不用動車，只是保持船首與大船平行，船身緊貼大船尾部的外側(cè)即可利用拖輪自身重量在大船尾部產(chǎn)生橫向力以抑制大船偏轉(zhuǎn)，或協(xié)助大船入泊。

如圖4所示，仍以大型集裝箱船靠泊深圳鹽田港6#泊位為例，由于船舶在9#泊位端部需大角度右轉(zhuǎn)接近6#泊位，且接近的過程中需停車淌航因而舵效較差，為了抑制船首過度向右偏轉(zhuǎn)，可安排尾拖緊貼大船尾部的外側(cè)利用拖輪自身重量在大船尾部產(chǎn)生橫向力以抑制船首繼續(xù)右偏。如圖4中2#船位處若在外檔尾胯安排一艘4 000 hp的拖輪（排水量約500 t），則其產(chǎn)生向右的橫向力能夠很好地抑制大船船首向過度向右偏轉(zhuǎn)。

圖4 利用拖輪重量在大船尾部產(chǎn)生橫向力抑制偏轉(zhuǎn)

四、大型集裝箱船離泊期間拖輪的靈活運用

1.拖輪頂住大船以便開航前檢查及離泊解纜

大型集裝箱船在離泊前需要檢查車、舵、側(cè)推等設(shè)備的工況，此時如果用外檔拖輪將大船頂住，則進(jìn)行車、舵、側(cè)推等設(shè)備的測試時可抑制大船產(chǎn)生前沖后縮。此外，由于大型集裝箱船離岸時纜繩眾多，為了有序解纜、收纜也有必要用外檔拖輪將大船頂住，待首尾清爽后再用拖輪和側(cè)推等設(shè)備將大船拉離泊位。

盡管以上這種操作對于船況較好的船舶和離泊時水文氣象條件較好的港口中的駕引人員來說可能是多此一舉，但是對于老舊船舶（設(shè)備容易突發(fā)故障）或水文氣象條件較為惡劣的港口而言，往往能夠最大限度地避免離泊過程中出現(xiàn)的意外，從而確保離泊安全。因此，筆者認(rèn)為用拖輪頂住大船以便開航前檢查及離泊解纜不失為一種良好的船藝行為，值得提倡和推廣。

2.離泊過程中利用拖輪抑制大船倒車的偏轉(zhuǎn)效應(yīng)

船舶在離泊過程中經(jīng)常需要倒車抑制船舶前沖或者使船舶后退，然后，船舶靜止或后退中倒車時，在排出流橫向力的作用下其偏轉(zhuǎn)效應(yīng)非常明顯；而此時由于在倒車排出流不是作用在舵葉，而是作用在船體上，因而舵效差，不能抑制船首的偏轉(zhuǎn)，故此時利用拖輪來抑制大船倒車的偏轉(zhuǎn)效應(yīng)不僅有必要，有時還可能是唯一的選擇。

以深圳鹽田港11#泊位的船舶離港為例，如圖5所示，由于鹽田港10#～14#泊位的船舶一般都是左舷靠泊，故離泊時都需要將大船在首尾拖輪的作用下平行離開泊位約2倍船寬之后，再一邊倒車后退，一邊向右掉頭出港。但是，在倒車的初始階段（圖5中的2#船位），由于大船距離泊位較近，排出流橫向力推尾向左、首向右偏轉(zhuǎn)，若不及時抑制則船尾有可能碰撞他船或碼頭，故通常當(dāng)大船離開泊位足夠的橫距后，應(yīng)將右首拖輪解掉，轉(zhuǎn)移至大船的左后頂推（不用帶拖纜）抑制大船倒車的偏轉(zhuǎn)效應(yīng)。此時，若用首側(cè)推或右首拖輪頂首不利于大船離開泊位，用尾拖抑制則是不二選擇。

圖5 利用拖輪抑制大船倒車的偏轉(zhuǎn)效應(yīng)

3.離泊后掉頭過程中拖輪的靈活運用

與前文中掉頭靠泊時拖輪的靈活運用相似，當(dāng)大型集裝箱船離泊后需掉頭出港時，基于抑制旋回過程中的漂移、增加旋回角速度等方面的考慮，也有必要在大船平行離開泊位之后調(diào)整拖輪配置位置及作業(yè)方式。

如圖6所示，大型集裝船順流離港，離泊后需掉頭出港。當(dāng)大船被平行拉出進(jìn)入掉頭階段時，由于船尾來流，掉頭過程中流壓漂移若控制不住則可能導(dǎo)致大船漂移距離過大、漂移速度過快，嚴(yán)重時可能威脅到下游的停泊船或碼頭。因此，為了抑制大船掉頭過程中的流壓漂移、增加旋回角速度，有必要待大船離開泊位之后將左尾胯的拖輪移至左首頂推（不用帶拖纜）。

圖6 離泊掉頭過程中拖輪的靈活運用

五、結(jié)語

本文總結(jié)了引航實踐中大型集裝箱船靠離泊時拖輪靈活運用的場合及方法，為了方便讀者掌握，進(jìn)一步提煉后列入表1。盡管本文所總結(jié)的拖輪靈活運用方法主要是針對大型集裝箱船，但本文以定性歸納為主，這些方法對于其他類型船舶同樣具有參考價值，只是在配置拖輪的總功率及數(shù)量時需根據(jù)船型、船舶排水量及水文氣象條件等情況具體確定。

表1 大型集裝箱船靠離泊時拖輪靈活運用的場合及方法