VLCC靠泊烟台西港区601号码头引航技术探讨

郭永江

一、引言

在港口发展日新月异的今天，安全与效率是各大企事业单位竞争获胜的法宝，怎样兼顾效率确保安全是永恒不变的话题。重载超大型油船（VLCC）质量大，惯性大，拖船协助效果不明显，且由于吃水大，水下侧面积大，受横流影响大，所以在进港靠泊时，通常选择在风浪较小且流速较缓的时段靠泊，而两者都兼顾的话，会大大缩短船舶靠泊的窗口期，严重影响船期及港口作业效率及效益。本文通过分析影响VLCC靠泊作业的各种因素及注意事项，在开展引航作业时抓大放小，提高引航业务能力。

二、超大型油船特点[1]

（1）重载时质量大，惯性大，单位排水量分配主机功率仅0.1千瓦/吨左右，因此启动、制动性能都较差。一般情况下，满载VLCC由海上全速停车到余速为3节时的淌航距离超过20倍船长，冲时达到1小时以上，因此在短时间、短距离内大幅度变速是很困难的。

（2）超大型油船方形系数大，能达到0.8左右，长宽比为5.5～6.0，比一般的集装箱以及矿砂船都要肥大一些，操纵上更加困难。

（3）舵面积与船纵向面积之比较小，仅为1/65～1/75，因此舵效很差，应舵时间较长，操舵要早用舵，早回舵，用大舵角。

（4）VLCC尺度大，受流影响较大，停车淌航时较早失去舵效，因此在港内受限水域操纵，停车淌航前余速不能过快，以4节左右为宜，否则不易控制。

三、烟台西港区601号码头通航条件及水文特点

1.航道概况

VLCC进港主航道最小水深为24.5米，由1号浮到39号浮，走向为198°；支航道最小水深为23.5米，底边宽350米，由40号浮至Y3号浮，走向为188°；从3号浮登轮点到39号浮，距离约20海里，从40号浮到601号码头，距离约2.2海里，进港航道如图1所示。

图1 烟台港30万吨级船舶进港航道

图2 港池水域布置图

2.泊位概况

烟台西港区601号码头地理位置为（37°42.7′N，121°08.3′E），位于西港区东侧，“峰子山”东北侧。码头长度为430米，走向为130°～310°，船槽宽120米，水深25米，码头类型为桩式蝶形码头，靠泊等级为30万吨级。

3.港池水域分析

港池Y1号浮距离泊位尾端1.2海里，Y3号浮距泊位尾端0.6海里，港池内回旋水域直径为830米，水深23.5米。航道进口与泊位的位置关系为：进港过Y1号浮时，船首正对着泊位首部时，船首向约188°；船首向正对准泊位尾部时，船首向约195°；船舶进港池与泊位的夹角约为65°。港池水域布置情况如图2所示。

4.水文气象特点

烟台西港区全年盛行南风和西南风，冬季多北风和西北风，风力可达7～8级。由于泊位东北与东南方向开敞，受北风及东北风影响显著，西北风影响次之，东南风一般强度不大，无法形成强浪涌，影响更小一些。西港区所处水域潮汐为正规半日潮，平均高潮间隙10时14分，平均低潮间隙4时04分，大潮升2.4米，小潮升2.0米；主波向为东北向，对船舶影响较大。涨潮主流向为东南，近岸最大流速可达1.5节，落潮主流向为西北，最大流速可达1.4节。

由于601号码头位于“峰子山”东北侧，涨潮流大时，水流受码头西北方501号、502号泊位及北侧防波堤的影响，东南向的主流线由43号浮倾泻而下，至Y1号浮，流向南至东南；Y3号浮附近受防波堤遮蔽作用，水流较Y1号浮要小；Y4号浮至Y6号浮这一段，主流仍为东南向，但强度减弱，有一定的顺时针回旋，部分水流向港池辐散。涨潮流分布情况如图3所示。泊位正横外段100～150米基本为这一水域涨潮流时的水流切变线，如图中红黑两线位置所示，在此水域调整船首向为135°～145°时，基本为左侧正横偏后一点受流。

落潮流时，流向为西北向，主航道上基本为左前方来流，支航道受601号码头港池方向来流及502号码头港池口落潮流作用，综合流向不确定；502号码头港池口水流不明显时，601号码头港池来流基本为沿着支航道出口方向；502号码头港池口来流明显时，在40号浮及Y1号浮处，流压向左；港池内水流特点为越接近码头，水流方向越接近与泊位平行，港池中间段水流大，码头前沿水流小，受

图3 港区涨潮流情况

四、影响船舶安全靠泊的因素

1.风浪

开敞码头受季节、风力、风向影响显著，冬季时困难作业天数增多；泊位受东北风影响较西北风影响大，东北风5～6级时，浪涌与山体形成反射，在港池及码头前沿能形成2.5米左右的涌浪。在涨潮流期间，风浪与水流共同作用，反射作用加强，在港池水域形成三角浪，比港池外海面的涌浪要高出1米左右。拖船协助作业异常困难，效率大大降低，有的拖船甚至无法协助作业。

2.流

超大型船舶受水流影响大，一般在主航道上流压3°～4°时，在支航道能达到10°左右，有时甚至能达到15°以上，航迹带宽度达到两倍船宽以上。潮水低时进港，对船位控制的要求非常高；受山形岸势、防波堤以及泊位南端浅水区影响，港池附近及泊位前沿水流情况复杂；涨潮流进港过Y1号浮后，容易受到主流线压船尾的作用，如不及时抑泊位南侧浅水区的影响，涨潮与落潮时，601号泊位外端都有涡旋回流，落潮流示意图如图4所示。制，容易使船首向右偏转过大，导致入泊船位不佳；正横泊位外端后，容易受到泊位南端浅水涡旋回流作用，导致船首尾受流大小及方向不一致。

图4 港区落潮流情况

3.拖船

在使用拖船协助大船进行靠泊时，选择合适的拖船配备及布置显得尤为重要，根据我国现行的《海港总体设计规范》（JTS165—2013）[2]，超大型油船所需拖船约4艘。超大型船舶操纵不灵活及制动慢，所以采取首尾左右两侧对称带拖船的方法，如图5所示。

图5 拖船布置图

拖船协助减速时，大船船体两侧可以对称受力，更有利于大船把定及调整航向；收缆靠近船体时，可以迅速协助顶推大船且能够更有效地发挥拖船作用；601号蝶形码头共4个碰垫，内侧首尾拖船可以充当“碰垫”，降低大船靠拢压力。

拖船协助大船操纵要考虑很多因素，包括被协助船舶条件、港口条件以及自然条件[3]。在船舶条件、港口条件一定的情况下，自然条件主要体现为风、流等对拖船使用的影响，船舶进速可以通过主机用车控制，但是横向受力需要通过拖船控制。在此，我们仅估算船舶受最不利风、流影响时的作用力。

（1）最不利风压力估算

其中：Fa为风动压力（N）；ρa为空气密度，标准大气压下的密度为1.293 kg/m3；Ca为风动压力系数；Va为相对风速（m/s）；Ba为水线以上船体侧面投影面积（m2）。

根据经验图表[4]估算，对于满载30万吨油船，取Ca= 1.0，Ba≈4 600 m2。由于601号码头的东北方开敞，西北方半遮蔽，所以以东北风6级及西北风7级分别计算，取6级最高风速Va=13.8 m/s，则Fa（6级）=566 349.5 N；取7级最高风速Va=17.1 m/s，则Fa（7级）=869 598.1 N。

（2）最不利流压力估算

其中：Fw为横流压力（N）；ρw为水密度，取1 025 kg/m3；Vw为横流时水对船的相对流速（m/s），假设船体侧面所受表层流与底层流速度一样，均为1节，即0.52 m/s；S横为水下浸水面在中纵剖面的投影面积（m2）。经查VLCC标准船型数据计算，S横约为6 500 m2，则Fw=900 770 N。

因此，船舶在最不利风及流影响下所受的合力约为F=Fa+Fw。

F（6级）=1467 119.5 N，F（7级）=1770 368.1 N。

烟台西港现有Z型拖船配备情况如表1所示。

右舷靠泊时，将T25、T26分别带在左首、左尾，将T24、T5分别带在右首、右尾，左舷总推力为2 104 kN，右舷总推力为1 522 kN。当风、流来自大船右侧时，T25、T26总推力大于F（7级）；风、流从左侧来时，需要T25、T26放缆垂直拖带，与右侧拖船配合能够达到抵抗风、流外力的要求。

表1 拖船配备情况

五、靠泊操纵要领及注意事项

1.船速控制

为了掌握靠泊时机，对于船速的控制需要精准一些，在保持正规瞭望、确保通航安全的前提下，准时抵达港池。一般油船港速全速能达到11～12节，由全速开始减速到微速5～6节时需要5～6海里。在烟台西港区需从25号浮开始减速，到40号浮时控制在5.5节左右。在进入支航道后，速度进一步降低，Y1号浮距离码头1海里左右，综合考虑降速空间及降速手段，需控制船舶以4节以上通过该区域。在Y3号浮距离码头0.6海里，需控制在3节以下。船位船速入泊角度图如图6所示，在位置①适时倒车控速，降到2节以下。 在位置②缓慢滑行到泊位外端1.5倍船宽位置，速度控制到0.5左右。在位置③，开始拢码头，接触码头时靠拢速度为2～5厘米/秒。

应仔细查看船舶转速-速度表，对减车降速做到心中有数。通过观察发现，一般VLCC微速转数在22～27转之间，速度在4～6.5节之间。如果微速转速-速度数值过高，在大于6节时，可报告船长，通过机舱降低微速转数与速度，从而达到更精准的控速；此外，落潮流进港时为顶流状态，降速快，控速可以略晚一些；涨潮流进港时，为斜顺流状态，降速需要略早一些，涨潮流时港池内控速幅度要大一些，充分抑制住顺流漂航的趋势后，再进行靠泊作业。

2.船位控制

图6 船位船速入泊角度图

在进港过程中，预配风流压差很关键。内航道段流压大，容易发生偏移过大而触底，损坏车舵设备。所以在进港过程中，提前根据所受流压及潮时情况，预测出支航道的流压情况。根据预测的流压大小预配风流压角。例如涨潮流进港时，主航道进港时首向为201°，航迹向为198°，流压差为3°，那么在支航道上应至少预配5°以上，即船首向需要达到193°以上，航迹向才会达到188°。在控制船位的同时，应提前预配流压差，不可一味抢上流位置，而忽略了预配流压差，导致船位迅速向下流侧漂移；靠泊时，应根据流水与风浪的情况，适当调整距泊位横距，条件越困难，横距应越大。

由于40号浮就在主航道的边线上，不利于大船向支航道转向，所以需要向39号浮抢出一点位置，以便能够在有利位置提早起转；另外在涨潮流进港时Y1号浮处的水流为最大，此处应预配足够流压，将船位向Y3浮位置靠近一些，更有利于下一步的靠泊操作。

3.靠泊角度控制

从支航道进港至Y1号浮处，到码头的南端航向为188°左右，到泊位的尾端航向为197°左右。涨潮流时，自Y1号浮向Y3号浮抢船位，航向一般控制在205°以内，使航迹向达到195°左右即可，如图6中位置①所示。通常过Y3号浮船首向慢慢调整至175°～165°时，左舷即开始受压拢流影响，应以175°和165°为检测航向。首先调整航向到175°，对准南端码头桩，观察流压情况，如果向右压很大，则将首向继续调整到165°甚至155°，如图6位置②所示，此时船首已经完全闪开码头南侧的桩腿。随着接近码头，逐渐向左调整船首向，直到135°～140°，此时与码头之间的夹角为10°左右，如图6位置③所示，应保持足够横距向泊位外端淌航。泊位前端水流混乱复杂，船首易受岸壁辐射回流影响不易顶拢，船尾易受左后压拢流不易推开。随着船舶与码头的接近，靠泊角度最终控制在133°左右，给船首留出3°～5°的余量向左调整，防止船尾先压拢。如果受流压影响船首拖船不易控制时，要及时使用船尾拖船抑制。

4.拖船使用

由于VLCC吃水过大，只能走航道，应从应急方面考虑，及早带好拖船，并调整好缆绳伴航，进入支航道时利用拖船控速及转向。根据流压情况，在大船接近Y1号浮前后使拖船缓慢受力，过Y1号浮后，流压减小，拖船加车拖控速，始终注意大船过大流压区后，尾拖也会经过大流压区，尾拖偏拖会使大船舵效降低，有时甚至出现满舵无法抑制的现象，此时要及时指挥尾部拖船收揽靠近船舶充当舵；在泊位前控制船舶平行靠泊时，应充分考虑拖船是否能抑制横向外力的作用，及早组合使用拖船抑制不利因素。

5.抗风、浪、流操作

风浪大时，拖船操纵困难，减速效果变差，协助效果明显滞后，所以要求大船在操纵上要更加柔和，提早停车倒车控制船速，给拖船操纵留出足够的时间；与泊位的横距要适当加大，向泊位接近时有效利用大船的转向趋势、横移趋势，缓慢地将船舶控制到泊位外端。由于靠泊内侧首尾各有一条拖船，且靠泊时内侧风浪条件相对好一些，当横移速度不快、转向趋势良好且不快时，可以大胆使船舶向泊位靠近，到达适当位置时，再通过内舷拖船抑制靠泊速度及靠拢角度。指挥拖船时要果断，一方面应持续观察大船趋势动态，同时及时使用前进二顶或全速顶车令，以发挥出拖船在风浪中的作用力。在实际工作中，由于涌浪作用，拖船作用力损失率是不可预见的，应格外注意预防。

流大时，码头前沿操纵是关键，应密切观察水流方向，顺流时及早倒车控制进速；横流时，及早用拖船控制横移速度。

六、结论

本文针对超大型油船的特点，结合烟台西港区601号码头通航环境特点，分析了船舶进港靠泊的引航要领及注意事项，得出以下结论：

（1）为了确保超大型船舶靠泊安全，首先应注意到风、浪等因素对拖船安全的影响及拖船协助大船时拖船效力的发挥。

（2）由于大型油船水下面积大，受流影响明显，尤其是在泊位前沿水流流速快时，应及时控制船舶运动惯性，以免触碰码头。

（3）本文通过理论计算给出了超大型油船靠泊烟台西港区601号码头时的风、流等限制条件，但考虑到风、流等参数的不确定性，使用时应充分注意理论计算与实际情况的差异。

综上所述，VLCC靠泊开敞泊位受天气、海况、潮汐等客观因素影响大，恶劣条件下作业出现各种意外情况的概率更大。引航时应积极参考实时风、浪、流等环境数据以及船舶运动数据，提高作业能力，拓展船舶靠泊窗口期，提高港口生产安全与效率。