限制航道中的船舶操纵

陈喜光，崔昆涛

随着船舶的吨位越来越大，数量也在迅速增长，使得世界范围内许多港口变得拥挤不堪，之前较为安全的深水域也相对变成了浅水域。任何一艘满足现行《IMO-船舶操纵性标准》的船舶，仅仅表示它在无限水域中，在无风、无浪、无流等环境干扰力影响的理想状态下，具有操作性。但是，船舶一旦行驶进入到限制航道，其操纵性与其在无限水域中就有着较大的区别。同时，在限制航道中航行的船舶，当船速比较低时，由于受到岸形和外界扰动因素的影响，极易发生重大事故。

1 限制航道中影响船舶操纵性能的因素

1.1 浅水域的影响

有关浅水域，国际上尚无统一的定义与标准。我们通常是依据水深吃水比 （H/d） 来判断。从浅水对船舶操纵的实际影响来看，依据霍夫特的研究可以做如下界定：按照对船体在前进运动中所受阻力的影响来看，低速船当H/d≤4，高速船H/d≤10，即可视为浅水域；按照横向运动中对阻力的影响，H/d≤2.5时可以视为浅水域；对于船舶操纵性有明显影响，并达到易发现的程度，应以H/d≤1.5来界定。当船舶由深水航行入浅水时，船舶运动和状态将发生变化。

1.1.1 船体浮态变化

船舶航行至浅水域时，会发生船体下沉和纵横倾变化，特别是航速较高时，变化更为明显，甚至导致搁浅或擦底。主要是因为船体水下间隙变小，流速增加，船体的水动力垂直分力变化，水深越浅越明显；其次是船行波导致船体浸水面积的重新分布。

1.1.2 舵力、螺旋桨的变化

浅水中流经舵叶、螺旋桨的水流紊乱，主要是伴流增强，从而使舵力及螺旋浆效率均下降。船模实验表明，在操相同舵角时，深水中的初始转船力矩比浅水中的大，而且相对水深越小，其差值越大。

1.1.3 操纵性能变化

在进入浅水域中，船舶的虚惯矩和旋回阻矩的系数有较大的增加，旋回阻矩系数较虚惯矩增加得更快，而舵力转船力矩系数却没有明显地增加，反而因漂角的减小而有所下降，这就使得船舶的旋回性指数和追随性指数K，T均减小。而K值减小，说明船舶的旋回性变差。T值减小，表明船舶的追随性和航向稳定性变好。航行浅水域中的船舶，因船体下沉、首倾等原因所受到的阻力增加使得船舶的停船性能会有一定程度的改善。在停船冲程这一方面，尤其突出表现在刚停车后余速较高的一段时间里，浅水阻力增大，有利于较快地降速以减小冲程，但是当余速较低的时候，由于上述影响因素较弱，所以对减小停船冲程的作用也相应减小。

1.2 岸壁的影响

1.2.1 成因

当船舶航行在浅水域时，船底的水流受到限制，船侧水流增加，改变了水流对船体的作用力和力矩。随水深和宽度的减小，上述变化将更加显著。船舶航行在限制航道发生的作用力的变化和航向的改变在无限制航道中是不存在的。例如，船舶航行在横断面为常数对称于中剖面的河道中时，如船舶的纵中剖面和速度方向与河道中线一致，则水流对称流经船体不产生偏转力和偏行力矩。但是如果不一致，则船体与近岸之间的距离小，流速快，压力低；船体与远离岸之间的距离大，流速慢，压力大。左右两边造成的压力差Py，把船舶吸向岸壁。因此，船舶靠近岸壁时船首产生岸推现象，船尾产生岸吸现象。

1.2.2 岸壁效应的影响因素

对于在限制航道中航行的船舶，岸壁效应是一个极为不安全的因素。它会造成船舶过度的与岸壁接近，当船头因离岸转船力矩的作用而突然偏转时，就会造成船尾与岸壁的触碰。经过模拟实验与实船经验证明，岸壁效应与以下因素有关：航行中的船舶离中心航道越远，岸壁效应越明显；当水道的宽度越狭窄，过水断面越小，岸壁效应就越强；当上述条件相同时，水深越浅，岸壁效应就越强；船速越大，岸壁效应越明显；船型越大，岸壁效应越明显。

1.3 吸力的影响

船舶航行在限制航道中，当一船追越另一船时，这时两船相互靠近，内舷间的流速加快，压力下降，产生了相互吸引的现象，这种现象叫做“船吸”现象。关于两船相互靠近时的作用力和力矩的大小，美国的锡尔费司坦曾经做过理论上的研究，并且，美国的R·N·Newton在泰勒实验池也做过这方面的模拟实验。两个研究在实验结果上是较为接近的，其结论如下：第一，当两船航行相互靠近时，它们所受到的吸力与力矩的大小与两船的相对位置有关。两船相距的越近，受到的吸力和力矩就越大，所产生最大吸力的位置是在两船并肩并靠时。当两船横距从50英尺扩大到100英尺，吸力将下降40%。第二，当大船和小船相互靠拢时，小船受到的吸力要比大船受到的吸力大，其危险程度也比大船更加严重。第三，当两船位置一定时，吸力的大小与两船间的横距平方成反比。第四，船舶在并靠时需要较大的舵角克服吸力和偏转。

2 限制航道中航行方法

2.1 准备工作

进入限制航道前，要有充分的准备，首先要备妥有关的海图、港图、航路指南等必备的航路资料，并更新到最新版本；其次要了解限制航道内的水文情况，包括浅点、暗礁、可航宽度等，对是否要乘潮做到心中有数；最后要仔细查阅资料，掌握航道内的助航标志和导航设施。

2.1.1 备车

在限制航道中航行时，船舶操纵性能变差，这时需要备车。备车后主机的输出功率通常约为最大输出功率的50～60%。备车后便于主机换车，实施机动操船。

2.1.2 减速

在限制航道中航行时，由于浅水效应使船体下沉，纵倾变化加剧，同时速度越高，下沉越大。所以对于相对水深较浅的水域，要备车减速，特别是大吨位、长尺度的船舶切不可心存侥幸，马虎大意，为了赶潮水过浅滩而高速擦浅，造成严重事故。

2.1.3 提高舵效

随着船速的降低，船舶舵效随之降低，故采用以下方法提高操舵控向效果：加大舵角；提高螺旋桨的进车转速；通过进车或倒车，利用螺旋桨的横向力致偏性来提高舵效；装有侧推器的船舶可以利用侧推器来提高舵效。

2.2 操纵方法

船舶驶入限制航道时，为了减小岸壁的影响应行驶于航道的中心线上。根据实际经验和船模实验，在航道宽度接近船长的浅窄水道内，行驶于航道中央的船舶应将其船速降到10节以下，以便船舶保向航行。

同时，注意降低船速，避免岸壁及周围船舶的影响。注意驶入浅水域船舶下沉，防止触礁搁浅。合理用舵，掌握提高舵效的常用方法。注意风流影响，及时压舵。防止船吸现象的发生，应避免两船靠的太近。如不能保向，请拖轮协助。

在限制航道中，出于安全的考虑，往往要低速行驶，这样就导致了舵的效能变差，同时受到风、浪、流等不利因素的影响，操纵性也随之变差，发生擦底、触岸、碰撞的危险性也随之提高。为了提高限制航道中船舶的操纵性，引航员应熟悉限制航道的水文地理条件，注意观察，并合理用舵。航道部门也应积极配合，合理勘察、积极疏浚、修缮航道并及时发布最新的航道变化信息，为船舶在航道中安全航行提供保障。

[1]古文贤.浅水对船舶操纵的影响[J].世界海运,1995(6)：51-54.

[2]李迎军.浅谈中小型船舶靠离泊的特点[J].大连海事大学学报,2008(S1)：47-50.

[3]朱永仁,刘国祯,杨宝璋.舰船靠泊过程中的浅水效应[J].航海技术,1997(3)：15-16.

[4]於健.浅狭航道中船舶操纵性能的研[J].中国航海,1996(1)：13-18.