超大型集裝箱船舶大風天氣順流掉頭靠泊操縱

福建省福州港口管理局引航站 黃文峰

一、江陰港區概況

福州港江陰港區位于福建省興化灣內，是福州港九大港區的重點港區，是福建沿海港口重點發展“兩集兩散”中的一個集裝箱港區所在地，是我國不可多得的天然深水良港。江陰港區20 m深槽從口外經路嶼航門可直抵灣內的江陰集裝箱碼頭附近。興化灣江陰主航道除路嶼航門水域狹窄，平均寬度僅600 m左右外，其余水域都比較寬闊。進港航道沿深槽布置，航道順直，主航道水深都在20 m以上，主流向基本與航軸線走向一致。20 m深槽寬度平均在2000 m以上，港區導助航設施完善，能滿足超大型集裝箱船舶全天候通航的要求。

1.航道

江陰港區進港航道沿興化水道深槽布置，航線以興化水道東口門小月嶼附近（興化1#燈浮）作為起點，沿進港航道經白嶼南穿過興化水道西門口點（興化5#燈浮）附近進入興化灣。進入灣內航線穿越路嶼與雞蛋嶼之間航門，沿進港航道往西北延伸至江陰港區。至集裝箱作業區航道設計最小底寬為300 m，最小底高程為-16.2 m。

2.錨地

興化灣已開辟五處錨地：塘嶼南錨地、白嶼東錨地、江陰待泊錨地、小月嶼15萬t級散貨船錨地和5萬t級危險品船錨地。

3.碼頭附近風況

4.潮汐、潮流和波浪

平均高潮位6.68 m，平均低潮位1.46 m，平均潮差5.22 m。本港區屬正規半日淺海潮流，漲、落潮流向基本平行于深槽走向，且有往復流特征。港區落流速稍大于漲流流速，灣內深槽水域漲潮主流向平均約290°，落潮主流向平均約128°，集裝箱碼頭附近漲潮最大流速0.58 m/s，落潮最大流速0.59 m/s。

受興化灣海域周邊島嶼及南日島的遮擋，灣內波浪一般都很小，海區常浪向NE，頻率46.6%；次常浪向SSW，頻率11.7%；強浪向SE，頻率0.1%。

5.集裝箱碼頭泊位和船舶回旋水域情況

No.1泊位長度320 m，水深14.0 m；No.2泊位長度331 m，水深16.0 m；No.3泊位長度332 m，水深16.0 m；No.4泊位長度330 m，水深17.5 m；No.5泊位長度337 m，水深17.5 m。

目前碼頭前沿船舶回旋水域直徑設計為800 m，回旋水域底高程最小為-13.8 m，乘潮后船舶回旋水域底高程可以滿足規范要求和實際使用要求。

6.江陰港區拖輪資料

目前江陰港區已配置3艘4000 HP全旋回拖輪，其中1艘為消拖兩用拖輪。

二、船舶進港順流靠泊安全操縱難點

近幾年江陰港區靠泊集裝箱船不斷大型化，而拖輪配置沒有跟上船舶大型化的需求。由于江陰港區常年大風平均頻率高，在大風天氣下拖輪馬力配置存在不足現象。

LU Yang, DAI Huang, SHEN Jian, ZHAO Wen-yuan, MA Li-ping

依據《海港總平面設計規范》，港作拖輪應根據進出船舶的載重噸位和拖輪頂推拖作業性質選定，當拖輪需經常變換頂推或拖帶船舶不同部位時，宜選用全回旋型（Z型）拖輪，所需的總功率根據進出港船舶的載重噸位按下式計算：

其中：P為所需港作拖輪總功率（kW）；k為系數，DWT>5萬t，取0.05；Q為進出港設計船型的載重噸（t）。

12萬t級集裝箱船：BHP=kQ=135000×0.05=6750kW，約9184HP；15萬t級集裝箱船：BHP=kQ=150000×0.05=7500 kW，約10200 HP。

根據《船舶模擬試驗報告》可知，15萬t級集裝箱船在風力5級以下使用3艘3000 HP拖輪協助可以滿足靠離泊要求；在風力6級風時，使用3艘4800 HP拖輪協助才能滿足靠離泊要求；在風力7級時，即使使用4艘4800 HP拖輪協助，也不能滿足靠離泊要求。

為了保障港口的正常生產和船東利益，保證船舶的安全和港口的正常運轉，在風力大于等于6級、拖輪配置馬力富余量較小情況下，順流靠泊困難對引航員提出了新的挑戰。結合自己在風力大于等于6級情況下實際靠泊超大型集裝箱船MV/CMA CGM CENTAURUS的一些心得體會與大家探討。

1.船舶資料

船名：CMA CGM CENTAURUS。載重噸：131244.3 t。主機功率：96875 HP。首側推器：4023 HP。總長：363.1 m。總寬：45.60 m。滿載吃水：15.0 m。

2.超大型集裝箱船舶操縱特性

（1）長寬比：一般均為6.6以上，所以旋回性能差一些。

（2）方形系數： 超大型集裝箱船舶方形系數比大型油輪小很多，一般為0.68以下。因此超大型集裝箱船旋回性要比油輪差，相應的航向穩定性好。

（3）舵面積與船長吃水比：大型油輪一般在1/65以下，而大型集裝箱船舶要比相同規模的油輪大得多，一般為1/55以上。該值大小直接影響到舵力和舵力轉船力矩的大小，該值越大，舵力和舵力轉船力矩越大。因此，超大型集裝箱船舶的舵力和舵力轉船力矩要大一些，舵效好。

（4）單位載重噸分配的主機功率：大型油輪為0.25以下，但大型集裝箱船舶一般為0.60以上。單位載重噸分配的主機功率決定倒車停船性能的好壞，該值越大，倒車停船性能越好。

（5）側推器：為了提高大型集裝箱船舶靠泊效率，在船首配有首側推器。由于首側推器配置船首，可以獲得最大的力臂，加上側推器可以在短時間內操作，故其發揮的有效功率比同功率的拖輪要大。

（6）風壓力：超大型集裝箱船舶的另一個顯著特點就是受風面積大。根據Hughes公式，可以計算出一定受風面積所受的風壓力。

三、船舶遇強吹開風順流掉頭靠碼頭操縱方案

1.準備工作

（1）通知碼頭、拖輪、船員準備

進港船舶駛抵興化11#燈浮前，用甚高頻CH08通知碼頭做好靠泊前準備工作，收好港機吊臂，插好泊位旗，通知帶纜人員到位。通知船員前后準備，船頭船員備錨，準備靠泊所需纜繩，當拖輪到位，準備帶拖輪。拖輪帶纜的位置關系到拖輪發揮的最大力矩。根據力矩原理：力使物體轉動的效果，不僅跟力的大小有關，還跟力和轉動軸的距離力臂有關。由于拖輪推力一定，所以要使其發揮最大的作用，應使力臂盡可能長，也就是把船首和船尾的拖輪盡可能帶在首端和尾端。這樣拖輪可以發揮出最大力矩。

江陰港區目前配置3艘拖輪。福星1號拖輪船齡較大，主機馬力不足，通常作為輔助；福星2號帶右船頭，福星3號帶右船尾。

（2）保持船位和控制船速

由于NNE風力較大，船舶右舷受風面積大，風致漂移比較大，加上帶拖輪原因，船速控制在8 kn左右，船舶抵興化11#燈浮時，轉航向305°20′，船位盡可能靠近興化11#燈浮和興化12#燈浮連線，置興化11#燈浮和興化12#燈浮于右舷。航行1.2 n mile抵興化12#燈浮時停車，由于順流，降速比較慢。右舷受正橫NNE大風影響，因尾部建筑物面積大，船首一直向右偏轉，此時把舵角放在左滿舵位置，有必要時可以短暫進車，低速中短暫進車可以增加舵效，船速不會增加。停車淌航0.5 n mile，速度降到4～5 kn。

2.靠泊操縱要領

（1）調整好靠攏角度

由于順流掉頭靠碼頭，碼頭外檔回旋水域寬度約0.5 n mile。當船位抵No.3泊外檔時開始掉頭，此時余速約為4 kn。根據船位情況，可以利用拖輪協助掉頭，若掉頭船位偏早，可以用船尾拖輪頂右舷船尾，增加船位往上游漂移。受NNE6級大風作用，船首向右偏轉較快。此時要提前把定航向，因為吹開強風作用，所以靠攏角盡量要大，航向可以和碼頭呈垂直把定。這樣大靠攏角度可以抵制大風造成的風致漂移，同時，船首拖輪保持拖纜帶力，并做好后退倒車準備。船尾兩艘拖輪拖纜收回，并靠上右舷船尾，做好頂推準備。船首側推器備好，準備向右打側推。操舵把舵角放在右滿舵位置，可以隨時進車準備。

（2）控制橫距

江陰碼頭為重力式大沉箱結構，碼頭是直壁式，當船抵碼頭外檔時，船體水下部分面積大，會產生巨大水擠壓力，水短時間內無法外排，加上受NNE6級強吹開風影響，會有一股強大的推力阻止船舶往里靠攏。所以橫距可以盡量減小，利用船舶余速滑行，減小拖輪頂推的時間。借助雷達0.5 n mile量程測船首與碼頭距離，也可以隨時讓船首瞭望人員報告目測距離，并隨時做好調整減小靠攏角度準備。

（3）控制余速

當船首距離碼頭前沿橫距約1 cable時，可以把靠攏角度從原來接近直角開始慢慢調整變小。由于船首強勁吹開風，首拖輪由原來全速進車慢慢減車，減到停車，右舷船尾兩艘拖輪全速頂推。這時本船可以用右滿舵，進車，停車后短時間內進車不會增加進速，可以增加舵效，使船首開始向右偏轉，并不斷減小靠攏角度。當橫距剩下0.5 cable時，靠攏角縮小到10°～15°時，舵角操回到正舵，船首拖輪開始全速頂推，首側推全速向左打，吹開風力持續不變，由于慣性作用，船首拖輪頂推加首側推力，船尾兩艘拖輪的頂推力，慢慢被吹開風力抵消，加上碼頭水下強大的擠壓水外推作用，會出現靠攏速度為零，此時出現靠泊最困難的情況。船尾兩艘拖輪雖然與大船正橫角度全速垂直頂推，但由于強大的風力加上碼頭水下強大的擠壓水外推力大于船尾頂推力，這時船尾不但沒有靠攏的進速，反而船尾慢慢往外張開。船首由于首側推能發揮較好的推力，這時可以利用本船的車舵，在停車狀態下，短時間右滿舵進車，會產生船尾開始靠攏速度慢慢起來，但進車時間不宜過長，只要舵效起來，就可以停車，防止進車時間過長，產生前進速度，借船舶慣性滑行前進。橫距開始減小，通過車舵、拖輪和側推器配合，最終將船舶靠上碼頭。

3.靠泊操縱注意事項

（1）駕引人員要有良好的心理素質。因為橫距較小，加上超大型船舶的慣性大，駕引人員會擔心靠攏速度過快而出現危險局面。

（2）拖輪要配合好。根據力學原理，讓船首拖輪盡可能頂推船的最前部，尾拖輪盡可能頂推最尾部。拖輪頂推的角度盡可能調整到正橫位置，使拖輪的首位線和本輪的首尾線呈垂直狀態。

（3）要果斷利用車舵效應。超大型集裝箱船舶的主機功率大，短時間內進車會產生明顯舵效。當進速起來后，停車，借船舶的慣性滑行前進。船舶首尾線與碼頭外緣邊線夾角很小（不大于15°），在滑行駛靠過程中，橫距開始減小，船首靠攏速度控制在0.08 m/s以內。當船首貼近碼頭碰墊時，船首拖輪全速頂住首側推器全速向左。因為船首進速變大，船尾靠攏速度反而變得更小，將舵迅速操到右滿舵位置，微速進車利用車舵效應作用，船尾靠攏速度也慢慢提高。

（4）船員帶纜速度要快。船首先帶首纜，船尾先帶尾纜，首尾纜的拉力比倒纜拉力更大。當大船橫距適合時，船員抓緊時間撇纜，迅速送出纜繩，帶上纜樁并迅速收緊纜繩，利用纜的拉力，慢慢抵消吹開風力。一般在風力超過6級情況下，纜繩數盡可能帶4+2+2，這樣才不至于出現船身被吹開。利用纜車的拉力和拖輪、側推器的推力把船安全平穩靠上碼頭。

四、結束語

大風天氣下，超大型集裝箱船舶駕引人員應精誠合作，高度重視船舶的靠泊安全。由于強吹開風作用，不必擔心出現船舶壓碰碼頭的事故。在沒有把握的情況下，可以選擇掉頭出口錨泊，等待時機進港靠泊。