穿山北港区大型集装箱船靠泊调头方法

李飞镝

穿山北港区集装箱码头是宁波舟山港第一个超千万标箱级集装箱码头。随着船舶大型化的发展，超大型集装箱船在该水域实施调头靠泊的概率激增。该水域属于非均匀流场[1]，超大型船舶在深吃水的情况下穿越切变线操纵显得较为困难，特别是低平潮前后调头靠泊风险较大，甚至有大型船舶因无法及时调头导致紧急抛锚制动的情况发生。

一、潮流分析与潮时分段

1.潮流分析

穿山北港区集装箱码头位于螺头水道南侧，由北仑第三集装箱码头有限公司下属四期码头和远东码头组成，自西向东共11个泊位。受岛礁和穿山半岛地形的影响，该区域流场存在明显的切变和涡流现象[2]。涨流由外海潮波经马峙锚地自长柄子和摘箬山之间螺头水道注入港区，主流向为螺头角方向，在初涨阶段慢慢由主航道遍及码头前沿水域，除小股流进入穿山东口外，大股流进入穿鼻岛和大猫嘴之间水道后北上。随着涨流逐渐增强，鹅公嘴北侧和远东码头北侧的涡流开始发展并迅速壮大，在镇海高潮前2 h形成远东码头至光明码头前沿的落流。此落流随着主航道涨流逐渐变缓，在镇海高潮后0.5 h左右四期码头至远东码头全部为落流区。随即整个码头和主航道均为落流并发展至急落，直至镇海低潮前3 h，由螺头角而下的落流冲击到中宅码头附近水域后一部分东行，一部分回转，形成远东码头至四期码头前沿的涨流[3]。

由落水回流导致的涨流范围因潮汛大小略有不同，大潮汛时涨流北边界可至-50 m等深线附近；小潮汛时略小，尤其是远东码头前沿涨流范围更小，在9号泊位附近可能只有200 m左右[4]。此涨流在穿山东口与牛厄江东行的落流相遇后自南向北流往穿鼻岛方向，这两股流交汇的地方呈明显的切变线，且水线不固定，游走于2号泊位至4号泊位之间，当穿山水域落流较急时可东移至4号泊位。当此线存在的时候，涨落流均为推开流，不管是涨流靠泊还是落流靠泊，船舶靠该水域的码头均难以入泊。

2.潮时分段

根据不同时间段的潮流变化，可以将穿山北区域码头及其附近的潮流进行潮时分段。通过分段可以更好地掌握潮流动态，选择合适的调头方式。潮流情况见表1。

表1 不同潮时下的潮流情况

二、调头路径选择

按照船舶进入涨水区（-50 m等深线）的方式及进入时船位的不同，将调头方式选择自东南至西北分为里档爬坡式调头、中段切入式调头、外档插入式调头。根据相关规定及操纵需要，将整片水域以长柄嘴、竹湾码头、3号泊位原-13.7 m浅点中心为界，自东向西依次划分为侯泊区、带拖减速区、调头靠泊区和避免驶入区域。

1.里档爬坡式调头

里档爬坡式调头指的是船舶在-50 m等深线以南、7号泊位以西水域调头。该区域全涨水区域范围在6.5链左右，涨潮流一般为较大推开流，流往白鸭岛方向。在实施调头时要利用好这片涨流区域和流向，适合在高潮后3 h至低潮后1 h调头。

在进入长柄子水域之前应确认离泊船开航状态，确认其是否为顺流开船，估计好拖带时间。航行至长柄子水域（里档调头船位代码L1—L9）时整个航道还是落潮流，协调好出口船特别是比较靠南的小船后，航向从270°转至250°左右（L1），快速穿越航道。注意过长柄子之前不要过于接近岸边，以防急落流将船压向南岸，保持船位在L2附近为妥。

船过光明码头之后在浙江LNG码头北侧时（L3），速度减至9 kn左右，应再次调整姿态，使得船舶能逐步由北至南接近-50 m等深线。船位于中宅卸船1号泊位附近（L4，距中宅码头横距700 m左右）时，船舶受到的落流流压十分明显，应逐渐往右调整船首至260°左右，降速至6 kn左右，此时拖轮均应到位。由L4至L5的过程中流压依旧强劲，需大幅度调整船舶，确保船舶在-50 m等深线以北。

过L5之后可以视速度停车淌航，此时船舶由缓流区逐渐进入涨流区，速度下降不明显，不停车则会明显增速。停车后船头可能有两种变化：一是船位偏北，船头右偏；一是船位偏南，船头可能左偏。左偏需抑制，右偏无妨。航行至L6时，速度控制5 kn以下，航向275°左右，航迹向280°左右，左船尾拖轮在顶位备妥，开始实施调头。在L6至L7这一段水域航行时，船舶初期运动趋势（矢量线）基本沿等深线方向，呈爬坡的形态，后逐渐与码头平行，可根据停靠泊位的需要加车控制转头角速度（ROT：rate of turning）和前进速度。船位控制路线如图1（L系列船位指示）所示。

用此法调头只会在L5-L6的过程中出现短暂的船首右偏，这个位置的右偏距离白鸭岛较远（1.3 n mile左右），可有效增加调头横距，其余操作均在涨流区完成，几乎不用横穿切变线。前期可控制船舶在落流区，速度和船位均易于控制，调头时较少用到或不需拖轮协助，风险较小。

2.中段切入式调头

中段切入式调头是指船舶从竹湾北螺头水道大幅转入沿岸通航带，并在-100 m等深线的北侧连续穿过-100 m和-50 m等深线进行调头的操纵方法。大潮汛期间高潮后3 h至低潮后1 h应尽量避免使用该方式。使用该方式有时是北风稍大或者船舶较大为增大调头横距。这种方法的前提是离泊船已经或即将动车离开泊位，至少一艘拖轮已经在Z2位置时抵达本船船尾开始带缆。从Z3至Z7的整个过程应保持连贯，不能有待泊的情况发生。需注意有船舶从Z2开始待泊至Z5，发现调头困难后右转离开再回靠的情况。

船舶自Z1逐渐向西视情况穿越航道，在Z2处船头对着穿山东口驶近调头水域。至Z3处时离泊船应已离开泊位，此时应及时减速用最慢车。从Z3至Z5航行的过程中，船舶由于受到急落流的作用，停车较短时间后船头就会右甩，留给大船停车淌航的时间和空间均不足，因此Z3之前的控速较为关键。进入Z5之前拖轮均应到位带好，如果是20万t船，左舷船尾应有两艘、右舷船头应有一艘拖轮在顶推位置准备到位，左舷首送缆到位。从Z4过来如速度能控制在5 kn以下，则应在盯紧ROT的同时，及早告知船尾拖轮做好顶推的准备，用舵控制船头。

图1 船舶低平潮前后在穿山北港区调头的几种路径

不管如何，船头驶入-50 m等深线时，都要ROT保持向左，速率在5~10°/min。如果速度增加，舵效不见好转，应及时停车、大幅倒车刹减船速，同时借助船首尾的拖轮实施调头。在使用拖轮调头的过程中，船舶依然会有一个前冲的趋势。进入Z6之后，船舶全部位于涨流区，应及时左满舵进车，减缓船舶向西面-13.7 m浅点靠近的趋势（尽管该浅点已经炸礁疏浚至-18 m，但是大多数外轮船长心存疑虑，引航员要事先做好解释，打消船长的疑虑）。

此调头方法最主要的是Z3至Z5航行期间的船头控制，最关键的是拖轮到位、泊位清爽，要做好船舶从右转到左转期间向西航行距离的估计。如果在Z5之前船尾拖轮没到顶位将给船舶掉头带来较大安全隐患。船位控制路线如图1（Z系列船位指示）所示，其上方路线图为某400 m长集装箱船的实船靠泊轨迹。

3.外档插入式调头

外档插入式调头是指船舶尽可能往西航行，在小猫山以南水域大幅度穿越航道并以距离白鸭岛5链左右的较近距离、与码头接近90°角度驶近调头水域的操纵方法。此方法适合于低潮后1 h至低潮后2.5 h使用，亦可用于全涨水时段使用。

低潮后1 h之后，整个航道落流趋缓，码头边涨流流速亦同时减缓，但从W3驶近至W4的过程中还是能明显感觉到船舶下压的趋势。因此，从W2驶入时，应尽量多往螺头角方向靠近，一般至少过小猫山（W3北）后才大幅向左插入码头前沿水域。同样，拖轮在W3时带妥，船尾拖轮在顶推位置准备。尽量控制船舶在低潮后1.5 h之后至W5，这样船在W5处不会有明显的左转趋势。若不能控制在1.5 h之后到达，则应尽量刹减船速，船速在W5处降到5 kn以下，并紧盯ROT效果，一气呵成实施调头，切不可犹豫回舵，即便横距较大也要坚决实施，船位控制路线如图1（W系列船位指示）所示。

三、调头注意事项

1.注意过切变线时的转船力矩

船长300 m以上的PANAMAX型集装箱船，船宽普遍达到48.2 m以上，船长366 m以上的船舶载箱量超过1.3万TEU，满载时吃水达15 m以上，旋回性能较差[5]。船舶所受水动力Fw可分解为船舶操纵运动方程中的纵向分量Xw和横向分量Yw。Yw可用下式求出：

其中：Yw为横向流压力；ρw为水的密度（取1 018 kg/m3）；Cwy为水动力横向分力系数；Vw为相对流速；LBP为船舶两柱间长；d为船舶吃水。

以某400 m长集装箱船（LBP=383 m，d=14 m）为例，顶流（Vw=1 kn）右舷靠泊四期4号泊位，如图2所示，通常从落流区进入涨流区时都会以这个角度进入，船尾和船头受到完全不同流场的情况。假设靠泊首尾相对流压角均为45°，取Cwy=0.3，则

图2 船舶穿越切变线时的受力分析

同理，船尾落流的流压力计算也为21.7 t左右。涨落流流压力转船力矩对船舶转动效果来说是合力矩，将加速船舶逆向（向右）旋转。一般超大型船舶微速进车配合满舵，产生的力约为40 t，在极端情况下这种力产生的力矩无法抑制船舶的左转力矩，需要及时加车增加转船力矩或使用拖轮配合实施调头。这里仅考虑了流的影响，事实上偏北风对超大型集装箱船的调头影响也较为明显，需引起重视[6]。

2.注意风和流的情况

一是要关注风力和风向。南风对船舶掉头有利，尤其对里档调头时控制船位更有帮助；北风则会加剧船舶南移，对控制调头前横距不利，在船舶调头时可能会产生压尾或压头的不利效果。需要警惕7 m/s偏北风风的影响，10 m/s以上偏北风会对调头ROT产生较明显的抑制效果。二是密切注意流场的变化。可以从以下两方面关注：首先可以从有关资料上查阅潮汐资料，参考不同大小潮汛的区别进行流速和流场宽度的预估；其次可以通过目测的方式提前了解流场的变化，尤其是第二切变线的变化。第一切变线从回流初涨开始自南向北发展，低潮后1.5 h北移至-100 m等深线附近，第二切变线因涨流与穿山东口的落流流速大小而变，在2号泊位至4号泊位间往返，涨流越急该线越靠近西侧。

3.注意控速

无论从哪条线路接近调头区，都需要及早降速。及时控速的目的有三：一是方便拖轮带缆，如果船速过快则拖轮难以带缆，特别是拖轮在船首悬空带缆和较强有北风时带缆比较困难，而拖轮未带妥则会打乱后续靠泊程序；二是为后续进车或加车增加舵效提供空间，若调头前速度过快，留给操纵的余地就相应变小，尤其是从中段和从外档插入式调头更强调一气呵成，控速不佳则难以达成；三是可充分发挥拖轮的协助作用，拖轮在船尾协助顶推时的最大航速为5 kn，速度越慢，拖轮效率越高，这对超大型集装箱船来说更为重要。

4.设定好底线

要依据本船当时的载况、车舵情况、均匀流场的大小来决定本次操纵的底线。底线包括但不限于：本船带拖前与码头岸线的有效距离，带拖时的速度，掉头前的速度，若不能及时调转船头时第二方案实施的时间节点，加车增加舵效后本船最大速度，要使用拖轮协助调头的最小ROT，应急抛锚时机的节点。结合实际经验，参考船舶矢量大小和方向，及时在运动状态进入底线之前控制好船舶趋势。精确把握好进入调头区的最佳时机，尽量做到动作连续，一气呵成，避免在调头区与离泊船产生尴尬局面甚至危险局面。

四、结语

穿山北港区是典型的岛礁区，流场非常混乱。超大型船舶由于其载重量巨大，吃水和受风面积都很大，在非均匀流场的操纵具有较大的风险，需要科学计算，谨慎选择操纵方案。本文对潮流进行了分时段分析，结合实践将穿山北港区水域内船舶三种不同调头方法进行了分析与比较，提出了不同操纵方式的风险和注意事项，为驾引人员操纵提供参考，便于其根据实际情况选择合适的调头方法。