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        船舶在淺水域航行所受的影響及操縱要點

        2018-12-31 00:00:00郭濱
        大科技·D版 2018年9期

        摘 要:船舶在航行期間,尤其是進出港、靠離碼頭過程中,很多時候需要航經(jīng)淺水區(qū)域,因此船舶的運動會受到淺水效應(yīng)的影響。本文旨在對淺水域航行進行分析,有針對性提出船舶操縱的要點,以確保船舶航行安全。

        關(guān)鍵詞:淺水域;淺水效應(yīng);影響;操縱要點;航行安全

        中圖分類號:U675.9 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1004-7344(2018)27-0202-01

        1 淺水水域的界定

        對于船舶而言,水域深淺是個相對概念。目前國際尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),但一般情況下認為:當(dāng)船舶航經(jīng)的水深與船舶吃水的比值h/d≤1.5時,船舶操縱會受到較為明顯的影響,該水域應(yīng)被視為淺水域。

        2 淺水效應(yīng)對船舶產(chǎn)生的影響

        2.1 阻力增加,導(dǎo)致船舶降速

        2.1.1 船舶的附加質(zhì)量和附加慣矩增加

        船舶航行于淺水域時,附加質(zhì)量和附加慣矩均有明顯增加,尤其當(dāng)h/d≤1.5時,表現(xiàn)為急劇增大。故而船舶在受到相同的力或力矩作用下,所獲得的加速度或角加速度相對較小。

        2.1.2 橫向阻力增加

        水深變淺(尤其是存在岸壁效應(yīng)時),橫向水動力系數(shù)和水動力矩系數(shù)迅速增加,其橫向阻力系數(shù)如圖1所示。

        2.1.3 縱向阻力增加并導(dǎo)致船速下降

        淺水航行過程中,船底與水流之間的摩擦力及興波阻力均有較大幅度增量,船體周圍水壓力亦發(fā)生較為明顯變化,加之螺旋槳附近處渦流增強導(dǎo)致推進效率降低,進而引起船速下降。

        2.2 船舶吃水及浮態(tài)發(fā)生改變

        淺水域航行的船舶會出現(xiàn)船體下沉現(xiàn)象,與此同時,船舶縱傾也會發(fā)生變化。船速較低時,即會出現(xiàn)船體下沉,下沉的增加率隨著船速的增加迅速增加,當(dāng)水深不足,且上述數(shù)值變化較大時,存在船底擦碰海底的危險。下圖為船舶在淺水域與深水正常航行時船首、船尾部的下沉比較:圖2中橫坐標(biāo)為傅汝德數(shù)。

        2.3 淺水對船舶操縱性能的影響

        2.3.1 淺水對船舶旋回性的影響

        實船試驗表明:在相同航速及相等舵角條件下,船舶的旋回初徑隨水深變淺而增加,從而證實船舶的旋回性變差。

        2.3.2 淺水對船舶追隨性、航向穩(wěn)定性的影響

        Z形試驗表明:船舶的轉(zhuǎn)頭慣性角(超越角)隨水深變淺而減小。同時,螺旋試驗表明:航向不穩(wěn)定區(qū)也明顯減小。由此可見,船舶的追隨性和航向穩(wěn)定性反而在淺水域變好。

        2.3.3 淺水對停船性能的影響

        結(jié)合前文所述:船舶在淺水域航行,因船體下沉、浮態(tài)發(fā)生改變、興波增強及二維流速增強等原因,導(dǎo)致船體阻力增加。加之,又因螺旋槳的推進效率降低,均導(dǎo)致船舶沖程會有一定程度的減小。

        2.3.4 淺水對舵力的影響

        淺水中,伴流和渦流增強,因而引起船舶舵力下降。隨著水深與船舶吃水比值的減小,舵力下降越發(fā)加劇。但另一方面,由于舵的整流作用得以加強,卻會在一定程度上減緩了舵力降低的現(xiàn)象。因此,淺水中用舵,舵力降低,但并不非常顯著。

        3 淺水域航行時的操縱要點

        3.1 提前備妥車、錨,做好應(yīng)急準(zhǔn)備

        當(dāng)船舶在進入淺水區(qū)之前時,即應(yīng)提前通知機艙備好主機。在進入淺水區(qū)域時備車航行,及時實現(xiàn)船舶操縱。此外,亦應(yīng)備好錨,加派瞭頭,如突發(fā)緊急情況,應(yīng)果斷行動,拋錨避險。

        3.2 如船舶采用自動舵模式,建議改為手操舵

        前文已論述,在淺水中,船舶舵力呈一定程度下降,舵效必定相應(yīng)變差,因此,此時切勿使用自動舵,如果正在使用過程中,要提前做好轉(zhuǎn)舵的準(zhǔn)備。在操舵過程中如需用到較大舵角時,必須立即改為手操舵模式,以確保船舶航行安全。

        3.3 駕駛?cè)藛T自主降速航行

        船舶在淺水域航行,所受阻力增加,船舶駕駛?cè)藛T宜主動降低主機轉(zhuǎn)速從而降低船舶的航速。船速降低,不僅可以減少阻力對船舶的各種不利影響,并且還可節(jié)省燃油消耗,保護船舶主機。亦可防止船舶因發(fā)生較大的下沉可而能導(dǎo)致吸底或損壞螺旋槳等事故的發(fā)生,從而確保航行安全。

        3.4 持續(xù)保持測深

        在設(shè)計航線時,應(yīng)使船舶盡可能航行于水深適宜的航路,原則上應(yīng)保持具有一定的龍骨下富余水深,進而避免淺水效應(yīng),確保航行安全。當(dāng)無可避免必須在淺水區(qū)航行時,應(yīng)保持回聲測深儀持續(xù)開啟,時刻密切關(guān)注船舶航行水域的水深情況,并與海圖水深。船舶駕駛員應(yīng)注意采用多種手段勤測船位,保持船舶行駛于安全水深航路的中心或其附近水域,嚴防船舶偏離航道。并應(yīng)隨時調(diào)整船舶航速,確保航行安全。

        3.5 正確對待淺水效應(yīng)對停船性能的影響

        前文已述,船舶在淺水域航行時,由于自身所受阻力增加,停船性能會有所提高。尤其當(dāng)緊急停船時,淺水效應(yīng)的作用會較為明顯。但駕駛員不可因此就麻痹大意,過于樂觀。絕不能對淺水效應(yīng)對停船沖程的作用寄予過高預(yù)期。且應(yīng)充分考慮到,當(dāng)緊急停船時,由于倒轉(zhuǎn)推進器,螺旋槳的致偏作用會使船尾產(chǎn)生較大橫向力,而此時由于沒有舵效而無法采用操舵方式制止船舶發(fā)生偏轉(zhuǎn),因此船舶駕駛員必須謹慎駕駛,嚴防因盲目依靠淺水效應(yīng)對停船沖程的作用而導(dǎo)致事故發(fā)生。

        參考文獻

        [1]趙月林,薛福滿.船舶操縱與避碰.大連海事大學(xué)出版社,2016.

        收稿日期:2018-8-11

        作者簡介:郭 濱(1972-),男,天津人,副教授,碩士,中國航海學(xué)會會員,高級船長,主要從事航海技術(shù)研究工作。

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