大型集裝箱船平行靠泊研究

一、大型集裝箱船平行靠泊的重要性

隨著集裝箱運輸的飛速發展，集裝箱船的尺度越來越大，當今投入營運的最長的集裝箱船船長已達397.7米。然而，大型集裝箱船在靠離碼頭的過程中觸碰碼頭、橋吊的事故發生率也隨之增加。那么為什么會發生這種情況呢？大型集裝箱船為了能在甲板上裝盡量多的箱子，上層甲板的船體結構作了一些改變。和其他船舶相比，主甲板盡量做成平直，船尾在主甲板水平剖面上幾乎沒有向內的彎曲，船頭也是如此，集裝箱船的主甲板近似長方形。而在主甲板以下的艏艉部分卻大幅度向內彎曲。正因為這樣的船體結構，在靠離碼頭的過程中只要有一個較小的角度，船舶就有可能觸碰碼頭、橋吊。

二、船舶受力偏轉分析

船舶會受到風和水流的作用，而風動壓力轉船力矩Ma和水動力轉船力矩Mw矢量之和決定了船舶的偏轉方向，使得船舶發生偏轉。為了使船舶能保持與碼頭平行，船舶操縱人員就必須運用拖輪、側推產生一個與風流合力矩相反的力矩來克服這種偏轉。我們所說的平行靠泊也就是接近碼頭時保持船舶與碼頭的平行，而且船首與船尾以同樣的較小的橫移速度緩慢地貼攏碼頭。此時，船體已經到達泊位外檔，船舶前后運動速度接近于零，一般大型集裝箱都是頂流靠泊，我們來分析一下此時船舶的受力及偏轉情況。

假定右舷靠碼頭，船身向右運動，流從右前方來，此時水動力中心W在重心G之前，所以產生的水動力轉船力矩Mw為逆時針方向。當風從右前方來，此時風動力中心也在重心G之前，風動力轉船力矩Ma也為逆時針方向，風動力轉船力矩和水動力轉船力矩都使得船首向左偏轉，由于水動力和風動力的疊加作用，偏轉效果會加強。根據同樣的分析，當風從左船尾來時， Ma與Mw也相互加強。而當風從左船頭和右船尾來時Ma與Mw方向相反，相互減弱，偏轉方向要看其中大者。

三、風流轉船力矩及拖輪的運用

船舶受到風動力和水動力轉船力矩的綜合作用而產生偏轉，開始時的角加速度r可以用下式表示：

Ma+Mw=Ig*r式中Ig為船舶繞重心G豎軸的慣性矩，r為回轉角加速度。

開始回轉時的角加速度最大，角速度為零；隨著時間的推移，角速度會隨之增加。而要保持船舶與碼頭平行，就要求船舶操縱人員能在第一時間敏銳地察覺到船舶的這種偏轉，并迅速采取行動，包括運用側推、拖輪等，給船舶一個與風流合力矩相反方向的力矩。有時盡管我們用側推、拖輪施加了相反的力矩，但仍然不足以克服船舶的偏轉,主要是因為拖輪產生的力矩Mt小于或等于Ma+Mw ; 但是有時Mt雖然大于Ma+Mw, 使得船舶受到一個和偏轉方向相反的角加速度，由于Mt 不夠大， 那么所產生的反相角加速度也不夠大，使得船舶要較長的時間才能停止偏轉并向反方向偏轉。但是如果施加的外力矩過大，則船舶就會在短時間內停止偏轉，并很快向反方向偏轉，則又需要調整拖輪的方向，使得船舶偏轉不定，很難操縱。這就要求我們準確掌握拖輪、側推等外力的大小。根據上面的分析，當我們用側推或拖輪施加了一個相反的外力矩后，船舶的偏轉角速度還在加大，那么拖輪還應加力，直到向反方向偏轉為止，并應適時減小或停止拖輪用力。當然如何運用拖輪是實踐性很強的操作，需要我們針對不同的船舶、風流以及拖輪情況進行不斷地摸索總結才能掌握好的。

四、控制好靠泊三要素是平行靠泊的關鍵

速度、橫距和靠攏角度是船舶的靠泊三要素。我們所討論的大型集裝箱船舶的平行靠泊，也就是靠攏角度為零，船舶在靠泊的過程中所受到的外界因素在不停變化，因而所受的外力也在時刻改變，實際上要保持船舶始終與碼頭平行是很不容易的。因此控制好速度和橫距，使得船舶操縱人員有足夠的時間來判斷船舶運動的改變，以及采取適當的措施來克服。

大型集裝箱船和其他大型船舶一樣不僅吃水大，而且由于甲板上裝了大量的集裝箱，因而受風面積大。所以在靠泊過程中不僅要考慮流的影響，而且更應該注意風的影響。在風流吹開時到泊位外檔的橫距保持0.5倍船長為宜，而當風流壓攏時，至少應保持1倍船長。

控制好速度在大型集裝箱船的平行靠泊中尤為重要。我們這里所說的速度和小型船舶的靠泊速度有些差別，討論大型集裝箱船的平行靠泊，是當船舶已經到達泊位外檔，而如何使得船舶能在貼向碼頭的過程中保持與碼頭平行。此時船舶前后運動的線速度已經為零，當然受流的影響可能變化，可以用車加以制止。船舶的橫移速度的控制在靠泊的過程中應該有一個衰緩的變化，在橫距大時可以稍快點，越貼近碼頭應該越慢，一般來說貼攏碼頭的橫向速度控制在5cm/s以下。船舶的偏轉角速度在平行靠泊中最為重要，要保持船舶始終與碼頭平行就必須密切注意角速度的變化，及時運用側推及拖輪加以克服。

五、大型集裝箱船平行靠泊的注意事項

1.拖輪、側推等輔助設施的使用。應選配足夠馬力的拖輪，為了使拖輪能產生最大的轉船力矩，拖輪應帶在船舶的首尾端。對拖輪下口令要有一定的提前量，使拖輪有足夠的時間準備，拖輪的用力應逐步增加或減小。側推不宜長時間使用，在靠泊前應備應急錨。

2.正確理解平行靠泊的概念。我們所說的平行靠泊是保持船舶首尾線與碼頭平行，橫移速度要盡量慢，一般貼攏碼頭時在5cm/s以下，而且船頭和船尾的橫向速度應相等，也就是說偏轉角速度為零。有時盡管船身與碼頭平行，但船頭和船尾的橫向速度相差很大，造成船舶一端甩向碼頭與橋吊或碼頭觸碰。有時我們也并不需要追求絕對的平行，實際上大型船舶靠泊時存在微小的角度也是可以的，一般來說船頭先貼碼頭時有1度以內的角度是可以的，但盡量不要使船尾先貼碼頭。在做不到平行靠泊時，我們可以讓船頭以微小的角度先貼攏碼頭并用拖輪頂住，再讓船尾緩緩貼上碼頭。

3.注意附加質量和附加慣性矩的影響。由于大型集裝箱船吃水大，碼頭附近龍骨下的富裕水深不多。在水深充分條件下，船舶橫向運動時的附加質量為船體質量的0.75—1倍，而當水深與吃水之比小于1.5時，附加質量及附加慣性矩將成倍增加，船速越高，增加越明顯。這就造成船舶不易被控制的局面，當出現偏轉時，需要施加較大的力矩才能克服偏轉，但拖輪馬力加大時又容易朝反方向偏轉。所以要盡量降低船舶的橫移速度，一則而降低船舶的附加質量和附加慣性矩，二則即使船舶偏轉也有足夠的時間通過拖輪、側推等來克服這種偏轉。一般來說一倍船寬時橫移速度在15cm/s，0.5倍船寬時8cm/s是比較合適的。

4.重視風在大型集裝箱船靠離泊時的影響。大型集裝箱船和其他大型船舶的區別就是受風的影響大。大型集裝箱船干舷高，甲板上又裝有大量的集裝箱，加大了受風面積，特別是大風浪時靠離泊的操縱難度也大大增加，實際上多數集裝箱船發生觸碰碼頭和橋吊的事故也是發生在大風浪時的。風的方向和速度并不是固定不變的，因此船舶所受的外力矩在不斷的變化中。在大風浪時應更加注意，靠攏速度比平常要更慢些，可以采用二次靠泊——在碼頭邊把船舶先拉停，然后再讓船舶緩緩貼攏碼頭。

5.正確放置碼頭上橋吊等可移動的障礙物。為了提高作業效率，當今集裝箱碼頭上都有大量的吊機，這些吊機增加了靠離泊時的碰撞危險。根據經驗，在距船頭和船尾百分之三十船長內都不應有橋吊以及其他障礙物，靠離泊時應移開或移到船中位置。◆