“落山風(fēng)”時(shí)大型集裝箱船靠泊技術(shù)探討

摘要：“落山風(fēng)”是寧波舟山港穿山港區(qū)季節(jié)性的天氣現(xiàn)象，發(fā)生時(shí)吹開風(fēng)可達(dá)十幾、甚至二十幾米每秒，給船舶的靠離泊、穩(wěn)泊安全帶來重大風(fēng)險(xiǎn)，給引航員的操作帶來重大壓力和挑戰(zhàn)。本文分析穿山港區(qū)遠(yuǎn)東碼頭落山風(fēng)的成因，結(jié)合一次強(qiáng)“落山風(fēng)”時(shí)大型集裝箱船靠泊經(jīng)歷，提出一些操縱關(guān)鍵事項(xiàng)，供業(yè)界參考。

關(guān)鍵詞：落山風(fēng)；大型集裝箱船；靠泊技術(shù)

0 引 言

近年來，集裝箱船舶的大型化發(fā)展趨勢愈發(fā)明顯，越來越多的大型集裝箱船舶投入運(yùn)營。由于大型集裝箱船舶由于船體巨大，靠離泊時(shí)受風(fēng)、流等外界條件的影響巨大，特別是受風(fēng)的影響更加明顯。而駕引人員大都只關(guān)注較強(qiáng)吹攏風(fēng)時(shí)的船舶操縱，對強(qiáng)吹開風(fēng)時(shí)的靠泊技術(shù)研究較少。

1 “落山風(fēng)”簡介

1.1 “落山風(fēng)”的由來

臺(tái)灣恒春半島冬季有一種特有的天氣現(xiàn)象。每年十月到翌年三月，冬季風(fēng)沿著中央山脈南下，到了恒春半島中央山脈余脈時(shí)，高度降到1 000 m以下，季風(fēng)翻山越嶺直撲而下，因通過石門狹谷、大武山谷、與滿州鄉(xiāng)山脈谷地，風(fēng)力突然增強(qiáng)，加上半島地勢陡降，面海廣闊，強(qiáng)風(fēng)形成直撲之勢，當(dāng)?shù)鼐用穹Q之為“落山風(fēng)”， 強(qiáng)勁時(shí)曾有高達(dá)13級(jí)風(fēng)的記錄，相當(dāng)于中度臺(tái)風(fēng)。

1.2 穿山半島的“落山風(fēng)”

穿山半島位于浙江省寧波市北侖區(qū)，是浙江大陸的最東端。南北分別為佛渡水道和螺頭水道，地勢多為丘陵，中部為海拔300 m左右的連綿群山，北部有小面積濱海海積平原分布。遠(yuǎn)東碼頭位于穿山半島北岸，西起北侖四期6#泊位東側(cè)，跨竹灣山咀，東至上宅山咀，北臨螺頭水道，如圖１所示。

當(dāng)春秋之際，日夜溫差較大時(shí)，如果正好遇到風(fēng)力和風(fēng)速合適的偏南風(fēng)，佛渡水道方向過來的海上溫暖的空氣經(jīng)過穿山半島中部山體抬升后，在山頂?shù)玫嚼鋮s，密度變大，和半島北部的海面暖空氣形成明顯的密度差，山頂上的冷空氣攜勢能沿山坡北下，和原有的南風(fēng)疊加，而穿山半島北邊是水域開闊的螺頭水道，風(fēng)由陸地到廣闊海面，摩擦力減小，風(fēng)力進(jìn)一步增強(qiáng)，多方因素疊加影響，于是形成了強(qiáng)勁的“落山風(fēng)”。在穿山曾經(jīng)觀測到最大風(fēng)力達(dá)到11級(jí)。而遠(yuǎn)東碼頭正好處在“落山風(fēng)”的路徑上，碼頭附近及前沿水域會(huì)受到較大影響，不利于船舶靠離泊及穩(wěn)泊安全。

2 外界因素對大型集裝箱船的靠泊影響

影響大型集裝箱船靠泊安全的外界因素有風(fēng)、流、浪、能見度等，風(fēng)是其中最主要、最直接的因素[1]。因?yàn)榇笮图b箱船受風(fēng)面積大，所受風(fēng)壓力巨大。另一方面，大型集裝箱船滿載時(shí)的吃水可達(dá)15 m以上，水下船體巨大，因此受流影響同樣不可小覷。遠(yuǎn)東碼頭所在的穿山港區(qū)因?yàn)橹車鷯u嶼的遮蔽效應(yīng)，浪較小，對船舶靠泊影響不大。

2.1 風(fēng)的影響

船舶受到的風(fēng)壓力可以分解為縱向風(fēng)壓力和橫向風(fēng)壓力，縱向風(fēng)壓力可通過船舶自身用車加以克服，而橫向風(fēng)力則需通過拖船、側(cè)推器、錨、車、舵等的合理使用來加以克服[1]。船舶在風(fēng)中所受風(fēng)壓力和橫向風(fēng)壓力大小分別為：

其中：

為水線以上船體所受的總風(fēng)壓力；

為空氣密度（取 1.226 kg/）；

為風(fēng)壓力系數(shù)，其值隨風(fēng)舷角以及船體水線以上受風(fēng)面積的形狀的變化而變化；

為水線以上船體正面投影面積；

為水線以上船體側(cè)面投影面積；

為相對風(fēng)舷角；

為相對風(fēng)速（m/s）；

為風(fēng)壓力橫向分力；

為風(fēng)動(dòng)壓力力角。

風(fēng)動(dòng)壓力角可根據(jù)風(fēng)舷角用巖井經(jīng)驗(yàn)公式估算：

以T.H輪為例，該輪船舶總長368.47 m，船寬51.06 m，滿載吃水15.8 m，最大載重噸152 344，滿載排水量195 707，當(dāng)天吃水12 m，排水量120 230 t。滿載時(shí)正面投影面積≈2 200㎡，側(cè)面投影面積≈12 000㎡，側(cè)推（3 600 kW）約可產(chǎn)生50 t推力。

當(dāng)=15.5 m/s，=30°時(shí)，所受風(fēng)壓力：

風(fēng)動(dòng)壓力角：

則該輪的橫向風(fēng)壓力為：

當(dāng)=60°時(shí)，風(fēng)動(dòng)壓力角78°。

集裝箱船在滿載時(shí)不同風(fēng)舷角的風(fēng)動(dòng)壓力系數(shù)見表1。

根據(jù)以上公式及風(fēng)動(dòng)壓力系數(shù)我們可以計(jì)算出T.H輪在不同風(fēng)向及風(fēng)速條件下所受的橫向風(fēng)壓力，結(jié)果見表2。

從表 2 可知，當(dāng)相對風(fēng)舷角從 30°增加到 90°時(shí)，橫向風(fēng)力大幅增加。風(fēng)速 10 m/s、風(fēng)舷角 60°時(shí)所產(chǎn)生的橫向風(fēng)力比風(fēng)速 13.8 m/s、風(fēng)舷角 30°時(shí)所產(chǎn)生的橫向風(fēng)力還要大?？梢姡L(fēng)向?qū)Υ笮图b箱船的靠離泊影響非常大。

2.2 流的影響

流對大型集裝箱船舶的靠泊安全也有重要影響，特別是遠(yuǎn)東碼頭漲水時(shí)，潮流和碼頭走向有較大夾角，壓攏明顯。流壓力可用以下公式估算：

其中，

為橫向流壓力，

為水的密度（取1 018 kg/m3），

為流壓力橫向分力系數(shù)，

為相對流速，

L為船舶兩柱間長，

為船舶吃水。

以T.H輪（LBP=352 m，）頂流（=1kn）左舷靠泊遠(yuǎn)東碼頭為例，假設(shè)靠泊相對流壓角為10°（右舷受流），取=0.3，則：

=×1018×0.3××352×12≈17.4（t）

靠泊過程中，船體里檔受流時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的內(nèi)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)船力矩，船體外檔受流時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的外轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)船力矩，流速越大，所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)船力矩也越大。流對于船舶靠泊的影響，在一定程度上取決于船體哪舷受流，外檔受流會(huì)抵消部分船體在強(qiáng)吹開風(fēng)時(shí)所受的風(fēng)壓力，因此，在強(qiáng)吹開風(fēng)時(shí)要減輕風(fēng)的影響，就要在靠泊時(shí)使外檔受流。

根據(jù)以上分析， T.H輪滿載時(shí)在15.5 m/s，90°正橫的吹開風(fēng)、1 kn左右頂流靠泊時(shí)，大概需要的拖船拖力為：208.5-17.4-50=141.1（t），即大概3艘4 800 hp拖船。但是實(shí)際上，拖船為了在急流中擺正船位，螺旋槳需要斜打，避免船體被流壓下，喪失部分功率[2]；另一方面，為了避免側(cè)推負(fù)荷過高，船上一般不會(huì)全速使用側(cè)推器。因此，應(yīng)該至少要有2艘5 600 hp以上以及1艘4 000 hp以上的拖船助泊，方能保證把大船靠上碼頭。

3 T.H輪靠泊遠(yuǎn)東11#泊位

3.1 氣象及潮汐

T.H輪計(jì)劃20日0045靠泊遠(yuǎn)東11#泊位。3月19日下午天氣預(yù)報(bào)：港區(qū)東南風(fēng)漸增至4級(jí)陣風(fēng)5～6級(jí)，20日東南到南風(fēng)5級(jí)陣風(fēng)6～7級(jí)，05時(shí)起5～6級(jí)陣風(fēng)7級(jí)，11～17時(shí)大榭以東6～7級(jí)陣風(fēng)8級(jí)。當(dāng)天為農(nóng)歷二月十三，接近大潮汛，鎮(zhèn)海潮水高潮時(shí)3月19日2228，潮高296，低潮時(shí)3月20日0428，潮高17，潮差279。

3.2 引航計(jì)劃

接到引航任務(wù)后，即開始思索T.H輪靠泊要面對的問題：（1）靠泊時(shí)間為鎮(zhèn)海低潮前大概3 h 45 min，而大潮汛時(shí)鎮(zhèn)海低潮前3.5 h遠(yuǎn)東11#泊位即有漲流，因此在靠泊過程中有可能出現(xiàn)有漲流的情況，而通常漲流就應(yīng)該掉頭右舷靠泊；（2）根據(jù)天氣預(yù)報(bào)，港區(qū)20日風(fēng)力將增加到5級(jí)，陣風(fēng)6～7級(jí)，風(fēng)向東南到南，而遠(yuǎn)東碼頭附近因如上分析的原因，風(fēng)力將更大一些，靠泊時(shí)將面對較大的吹開風(fēng)。因此，選擇左舷靠泊、還是右舷靠泊是個(gè)問題。

泊位上的船是右舷靠泊，理論上講掉頭右舷靠泊不會(huì)對離泊船產(chǎn)生影響，似乎更合適一些，但仔細(xì)一想還是否定了這一操作方法。因?yàn)檫h(yuǎn)東碼頭因地理位置及地形原因，碼頭前沿經(jīng)常形成回流，即外面落流時(shí)里面漲流，在靠泊過程中，碼頭邊可能會(huì)有漲流。但這時(shí)漲流一般不急，而且漲流區(qū)范圍通常比較窄，一般不超過1鏈，甚至不到100 m，經(jīng)常掉過頭之后船舶還處于落流區(qū)，不利于控速和擺位置。而直接左舷靠泊，船舶一路過來都處于落流區(qū)，一方面頂流便于控速，另一方面落流向左的流壓可以與吹開風(fēng)抵消一部分，便于擺船位；缺點(diǎn)就是為了避免影響離泊船，需要在離泊位較遠(yuǎn)的地方等待，碼頭邊可能有順流，駕引人員需要掌握順流靠泊的技術(shù)。經(jīng)過一番思索，權(quán)衡利弊，決定左舷靠泊。

3.3 T.H輪靠泊過程

20日0000，泊位船準(zhǔn)時(shí)離泊，聯(lián)系離泊船引航員得知碼頭邊吹開風(fēng)有10～12 m/s左右，心里有些打鼓，估計(jì)要頂很久才能靠上。但聯(lián)系拖船調(diào)度，得知助泊拖船為拖31（7 000 hp）、眾聯(lián)23（6 000 hp）、信拖10（5 600 hp），三條大馬力的助泊拖船立馬增強(qiáng)了順利靠泊的信心。

為了避免影響離泊船引航員操縱，提早采取減速措施，0000時(shí)我船抵達(dá)洋小貓北邊與長柄子頭之間，速度8 kn，0010時(shí)過長柄子頭，減到微速進(jìn)，速度6 kn，逐漸駛出定線制航道。此時(shí)差不多鎮(zhèn)海高潮后2 h，螺頭水道落流已經(jīng)開始明顯起來，微速進(jìn)航速5 kn，流壓和風(fēng)壓基本抵消。0035左右，與離泊船在中宅碼頭與LNG碼頭之間綠燈交會(huì)，此時(shí)我船距岸線橫距大概6鏈。因?yàn)榇甸_風(fēng)較大，本想把船舶橫距擺攏一些，盡量減小入泊橫距，但是在中宅碼頭1#泊位西端正北400 m左右處發(fā)現(xiàn)有一拋錨運(yùn)砂石小船，以至于入泊橫距不能再近。0040在中宅碼頭對開帶好拖船，拖31 帶右船艏，眾聯(lián)23帶右船艉，考慮到吹開風(fēng)較大，信拖10沒有帶纜，令其到眾聯(lián)23前面一點(diǎn)位置頂。拖船帶好后，瞬時(shí)最大風(fēng)力已經(jīng)接近14 m/s，船位仍處于落流區(qū)、風(fēng)壓與流壓基本抵消。

船艉清爽拋錨小船后短時(shí)進(jìn)車，拉出船頭，余速4.5 kn，停車淌航。0100時(shí)泊位對開，橫距1鏈，把船基本倒停，入泊角10°。風(fēng)力愈發(fā)強(qiáng)勁，瞬時(shí)已達(dá)18?22 m/s，風(fēng)向尾八字70?～80o，船艏、船艉先后出現(xiàn)攏泊困難。起初，船位處于落流區(qū)，船艉尚能頂進(jìn)，但船艏攏泊困難，通過倒車使大船有退速，讓船舶轉(zhuǎn)心后移，增加前面拖船和側(cè)推的作用力臂，進(jìn)而增大船艏的轉(zhuǎn)船力矩，保持船艏、船艉同步靠近碼頭。橫距兩倍船寬時(shí)，船舶進(jìn)入漲流區(qū)，變成內(nèi)檔受流，船艉又出現(xiàn)攏泊困難，通過減小船艏作用力，或短時(shí)間外舷滿舵進(jìn)車，把船舶變成“負(fù)角度”（船艏適當(dāng)朝外）靠泊，變成外檔受流，以抵消部分風(fēng)的影響；另一方面，變成“負(fù)角度”后，船艉風(fēng)舷角也有所減小，所受橫向風(fēng)壓力也有所減小，船舶整體又慢慢靠進(jìn)來。適時(shí)用車調(diào)整轉(zhuǎn)心位置和船舶所受風(fēng)、流的角度，經(jīng)過半個(gè)多小時(shí)的努力，T.H輪終于在0135貼上碼頭。T.H輪入泊軌跡如圖2所示。

貼上碼頭后風(fēng)力似乎有所減弱，三條拖船最快車頂推可以把船穩(wěn)住，鑒于“落山風(fēng)”強(qiáng)勁，告訴船長前后纜繩都帶5-2-2，經(jīng)過40 min的緊張帶纜，0215所有纜繩均勻受力。此時(shí)風(fēng)力基本穩(wěn)定在14m/s左右，讓3艘拖船逐步減車至停車，發(fā)現(xiàn)船舶沒有被吹開，讓船長解拖船。并告知船長如果發(fā)現(xiàn)船被明顯吹開，一要立即停止作業(yè)，二是立即聯(lián)系VTS；通知遠(yuǎn)東調(diào)度時(shí)刻關(guān)注該船情況，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)聯(lián)系拖船；同時(shí)要求拖船調(diào)度讓附近拖船備好車，以備應(yīng)急。

4 “落山風(fēng)”時(shí)船舶靠泊遠(yuǎn)東碼頭關(guān)鍵事項(xiàng)

4.1 風(fēng)流要吃準(zhǔn)

穿山港區(qū)地理位置獨(dú)特，碼頭前沿水域存在多個(gè)回流區(qū)域，外落里漲、外漲里落都是很常見，而且不同潮汛、不同時(shí)間的潮流相差很大。給駕引人員的日常操作帶來不少的困難，再加上“落山風(fēng)”影響，操作難度陡增。因此，駕引人員要加強(qiáng)潮流認(rèn)知，須熟悉穿山水域的潮流規(guī)律。預(yù)報(bào)南風(fēng)大時(shí)，就要有可能遇到強(qiáng)“落山風(fēng)”的準(zhǔn)備，提前制定引航計(jì)劃，確定好哪一舷靠泊，盡可能讓潮流和風(fēng)的影響相互抵消、趨利避害。

4.2 算準(zhǔn)需要的拖船馬力

大型集裝箱船側(cè)面受風(fēng)面積比較大，總長366 m船型的側(cè)受風(fēng)面積一般都在10 000m2 以上，有的甚至達(dá)到15 000 m2，所受風(fēng)壓力非常大。一般情況下總長366 m以上船型在風(fēng)速7～8m/s時(shí)就要引起重視，一定要提早算準(zhǔn)拖船馬力，不要等靠不上了，才臨時(shí)加拖船，增加靠泊時(shí)間及安全風(fēng)險(xiǎn)。此外，要提醒拖船頂推位置要盡可能靠近艏艉兩端，以增加作用力臂。船舶側(cè)推器起輔助作用，要避免長時(shí)間全速運(yùn)轉(zhuǎn)，防止側(cè)推罷工。

4.3 控制好靠泊“三要素”

較強(qiáng)吹開風(fēng)時(shí)，入泊橫距比通常情況要小，以減少頂推、靠泊時(shí)間。急流時(shí)貿(mào)然減小入泊橫距，有可能造成緊迫局面。橫距較大時(shí)，根據(jù)風(fēng)向適當(dāng)調(diào)整入泊角度，以減小風(fēng)舷角，從而減輕風(fēng)壓力。強(qiáng)吹開風(fēng)時(shí)，入泊橫移速度不會(huì)太快，但要考慮船舶受風(fēng)后的偏轉(zhuǎn)效應(yīng)，特別是前、后八字風(fēng)。當(dāng)然還要考慮流的影響，不要想當(dāng)然認(rèn)為吹開風(fēng)大，拖船一停速度會(huì)就下來；船舶快要貼攏碼頭時(shí)，不要怕口令多，也不要怕靠泊趨勢停頓。一定要做到平行靠泊，控制好前后貼攏速度一致避免反彈[3]。

4.4 注意船舶穩(wěn)泊

穩(wěn)泊是船舶安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)，一旦發(fā)生斷纜穩(wěn)泊出現(xiàn)問題，就可能出現(xiàn)險(xiǎn)情甚至發(fā)生重大事故?！奥渖斤L(fēng)”季節(jié)一定要提醒船方多帶纜繩，如有條件，可加帶橫纜，船上纜繩數(shù)量不足，可考慮帶回頭纜；提醒船方做好巡查，保持纜繩均勻受力，如有異常及時(shí)報(bào)告VTS或碼頭?？亢么a頭后，不要急于解拖船，讓拖船逐級(jí)減車直至停車，觀察船舶是否被吹開，必要時(shí)讓拖船在船邊提供監(jiān)護(hù)。

5 結(jié)束語

“落山風(fēng)”時(shí)大型集裝箱船靠泊穿山港區(qū)遠(yuǎn)東碼頭是一項(xiàng)特殊的引航作業(yè)。除了要熟悉大型集裝箱船的性能，清楚碼頭附近潮流規(guī)律，掌握風(fēng)、流對船舶操縱的影響之外，還要有充分的引航計(jì)劃，敬業(yè)擔(dān)當(dāng)?shù)木?，湛的引航技能。特別要與船長和拖船保持密切溝通、精密配合，只有這樣才能讓船舶安全得到切實(shí)保障。

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作者簡介：

穆鵬輝，高級(jí)引航員，（E-Mail）175529227@qq.com

周宏國，高級(jí)引航員，（E-Mail）53051928@qq.com

曹桂榮，高級(jí)引航員，（E-Mail）749153240@qq.com