大型集装箱船平行靠泊研究

一、大型集装箱船平行靠泊的重要性

随着集装箱运输的飞速发展，集装箱船的尺度越来越大，当今投入营运的最长的集装箱船船长已达397.7米。然而，大型集装箱船在靠离码头的过程中触碰码头、桥吊的事故发生率也随之增加。那么为什么会发生这种情况呢？大型集装箱船为了能在甲板上装尽量多的箱子，上层甲板的船体结构作了一些改变。和其他船舶相比，主甲板尽量做成平直，船尾在主甲板水平剖面上几乎没有向内的弯曲，船头也是如此，集装箱船的主甲板近似长方形。而在主甲板以下的艏艉部分却大幅度向内弯曲。正因为这样的船体结构，在靠离码头的过程中只要有一个较小的角度，船舶就有可能触碰码头、桥吊。

二、船舶受力偏转分析

船舶会受到风和水流的作用，而风动压力转船力矩Ma和水动力转船力矩Mw矢量之和决定了船舶的偏转方向，使得船舶发生偏转。为了使船舶能保持与码头平行，船舶操纵人员就必须运用拖轮、侧推产生一个与风流合力矩相反的力矩来克服这种偏转。我们所说的平行靠泊也就是接近码头时保持船舶与码头的平行，而且船首与船尾以同样的较小的横移速度缓慢地贴拢码头。此时，船体已经到达泊位外档，船舶前后运动速度接近于零，一般大型集装箱都是顶流靠泊，我们来分析一下此时船舶的受力及偏转情况。

假定右舷靠码头，船身向右运动，流从右前方来，此时水动力中心W在重心G之前，所以产生的水动力转船力矩Mw为逆时针方向。当风从右前方来，此时风动力中心也在重心G之前，风动力转船力矩Ma也为逆时针方向，风动力转船力矩和水动力转船力矩都使得船首向左偏转，由于水动力和风动力的叠加作用，偏转效果会加强。根据同样的分析，当风从左船尾来时， Ma与Mw也相互加强。而当风从左船头和右船尾来时Ma与Mw方向相反，相互减弱，偏转方向要看其中大者。

三、风流转船力矩及拖轮的运用

船舶受到风动力和水动力转船力矩的综合作用而产生偏转，开始时的角加速度r可以用下式表示：

Ma+Mw=Ig*r式中Ig为船舶绕重心G竖轴的惯性矩，r为回转角加速度。

开始回转时的角加速度最大，角速度为零；随着时间的推移，角速度会随之增加。而要保持船舶与码头平行，就要求船舶操纵人员能在第一时间敏锐地察觉到船舶的这种偏转，并迅速采取行动，包括运用侧推、拖轮等，给船舶一个与风流合力矩相反方向的力矩。有时尽管我们用侧推、拖轮施加了相反的力矩，但仍然不足以克服船舶的偏转,主要是因为拖轮产生的力矩Mt小于或等于Ma+Mw ; 但是有时Mt虽然大于Ma+Mw, 使得船舶受到一个和偏转方向相反的角加速度，由于Mt 不够大， 那么所产生的反相角加速度也不够大，使得船舶要较长的时间才能停止偏转并向反方向偏转。但是如果施加的外力矩过大，则船舶就会在短时间内停止偏转，并很快向反方向偏转，则又需要调整拖轮的方向，使得船舶偏转不定，很难操纵。这就要求我们准确掌握拖轮、侧推等外力的大小。根据上面的分析，当我们用侧推或拖轮施加了一个相反的外力矩后，船舶的偏转角速度还在加大，那么拖轮还应加力，直到向反方向偏转为止，并应适时减小或停止拖轮用力。当然如何运用拖轮是实践性很强的操作，需要我们针对不同的船舶、风流以及拖轮情况进行不断地摸索总结才能掌握好的。

四、控制好靠泊三要素是平行靠泊的关键

速度、横距和靠拢角度是船舶的靠泊三要素。我们所讨论的大型集装箱船舶的平行靠泊，也就是靠拢角度为零，船舶在靠泊的过程中所受到的外界因素在不停变化，因而所受的外力也在时刻改变，实际上要保持船舶始终与码头平行是很不容易的。因此控制好速度和横距，使得船舶操纵人员有足够的时间来判断船舶运动的改变，以及采取适当的措施来克服。

大型集装箱船和其他大型船舶一样不仅吃水大，而且由于甲板上装了大量的集装箱，因而受风面积大。所以在靠泊过程中不仅要考虑流的影响，而且更应该注意风的影响。在风流吹开时到泊位外档的横距保持0.5倍船长为宜，而当风流压拢时，至少应保持1倍船长。

控制好速度在大型集装箱船的平行靠泊中尤为重要。我们这里所说的速度和小型船舶的靠泊速度有些差别，讨论大型集装箱船的平行靠泊，是当船舶已经到达泊位外档，而如何使得船舶能在贴向码头的过程中保持与码头平行。此时船舶前后运动的线速度已经为零，当然受流的影响可能变化，可以用车加以制止。船舶的横移速度的控制在靠泊的过程中应该有一个衰缓的变化，在横距大时可以稍快点，越贴近码头应该越慢，一般来说贴拢码头的横向速度控制在5cm/s以下。船舶的偏转角速度在平行靠泊中最为重要，要保持船舶始终与码头平行就必须密切注意角速度的变化，及时运用侧推及拖轮加以克服。

五、大型集装箱船平行靠泊的注意事项

1.拖轮、侧推等辅助设施的使用。应选配足够马力的拖轮，为了使拖轮能产生最大的转船力矩，拖轮应带在船舶的首尾端。对拖轮下口令要有一定的提前量，使拖轮有足够的时间准备，拖轮的用力应逐步增加或减小。侧推不宜长时间使用，在靠泊前应备应急锚。

2.正确理解平行靠泊的概念。我们所说的平行靠泊是保持船舶首尾线与码头平行，横移速度要尽量慢，一般贴拢码头时在5cm/s以下，而且船头和船尾的横向速度应相等，也就是说偏转角速度为零。有时尽管船身与码头平行，但船头和船尾的横向速度相差很大，造成船舶一端甩向码头与桥吊或码头触碰。有时我们也并不需要追求绝对的平行，实际上大型船舶靠泊时存在微小的角度也是可以的，一般来说船头先贴码头时有1度以内的角度是可以的，但尽量不要使船尾先贴码头。在做不到平行靠泊时，我们可以让船头以微小的角度先贴拢码头并用拖轮顶住，再让船尾缓缓贴上码头。

3.注意附加质量和附加惯性矩的影响。由于大型集装箱船吃水大，码头附近龙骨下的富裕水深不多。在水深充分条件下，船舶横向运动时的附加质量为船体质量的0.75—1倍，而当水深与吃水之比小于1.5时，附加质量及附加惯性矩将成倍增加，船速越高，增加越明显。这就造成船舶不易被控制的局面，当出现偏转时，需要施加较大的力矩才能克服偏转，但拖轮马力加大时又容易朝反方向偏转。所以要尽量降低船舶的横移速度，一则而降低船舶的附加质量和附加惯性矩，二则即使船舶偏转也有足够的时间通过拖轮、侧推等来克服这种偏转。一般来说一倍船宽时横移速度在15cm/s，0.5倍船宽时8cm/s是比较合适的。

4.重视风在大型集装箱船靠离泊时的影响。大型集装箱船和其他大型船舶的区别就是受风的影响大。大型集装箱船干舷高，甲板上又装有大量的集装箱，加大了受风面积，特别是大风浪时靠离泊的操纵难度也大大增加，实际上多数集装箱船发生触碰码头和桥吊的事故也是发生在大风浪时的。风的方向和速度并不是固定不变的，因此船舶所受的外力矩在不断的变化中。在大风浪时应更加注意，靠拢速度比平常要更慢些，可以采用二次靠泊——在码头边把船舶先拉停，然后再让船舶缓缓贴拢码头。

5.正确放置码头上桥吊等可移动的障碍物。为了提高作业效率，当今集装箱码头上都有大量的吊机，这些吊机增加了靠离泊时的碰撞危险。根据经验，在距船头和船尾百分之三十船长内都不应有桥吊以及其他障碍物，靠离泊时应移开或移到船中位置。◆