淺水效應(yīng)對船舶航行安全的影響及對策

李超+王偉軍+艾萬政

【摘 要】 為保障船舶在相對淺水水域的航行安全，闡述界定淺水水域的3種方法，介紹淺水效應(yīng)對船舶航行造成的影響，提出淺水區(qū)安全航行的對策：自主減速航行；利用船舶測深儀不斷測深；忌用自動(dòng)舵；提前備車備錨；正確對待淺水效應(yīng)對停船沖程的作用；船舶會(huì)遇時(shí)提前減速避讓。在相對淺水水域謹(jǐn)慎駕駛，正確對待淺水效應(yīng)可提高淺水域航行安全水平。

【關(guān)鍵詞】 淺水效應(yīng)；船舶操縱性；自主減速；減速避讓；安全航行

0 引 言

船舶在淺水水域航行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生淺水效應(yīng)并影響船舶的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而影響到船舶的航行安全，因此，對船舶如何在淺水水域安全航行展開進(jìn)一步的分析和研究，掌握針對淺水效應(yīng)的船舶操縱技能，對提高船舶航行安全有著重要意義。

1 淺水水域的界定

對于不同吃水的船舶來說，水的深淺是個(gè)相對概念，通常使用船舶吃水與水深的比值來確定水深，具體而言：比值在1.2～1.5時(shí)，該水域是淺水域；當(dāng)比值小于1.2時(shí)，該水深是超淺水域。

從船舶操縱性角度看，水深與吃水的比值小于1.5時(shí)該水域?yàn)闇\水域；從船體在前進(jìn)中所受阻力看，對低速船來說，水深與吃水的比值小于或等于4時(shí)，對高速船來說，比值小于或等于10時(shí)，該水域可視作淺水區(qū)；從船體的橫向運(yùn)動(dòng)阻力看，當(dāng)水深與吃水的比值小于或等于2.5時(shí)，該水域可視作淺水區(qū)。

2 淺水效應(yīng)對航行船舶的影響

2.1 阻力增加

船舶在淺水區(qū)航行時(shí)會(huì)產(chǎn)生淺水興波，前進(jìn)阻力增加，螺旋槳表面附近渦流的增強(qiáng)會(huì)降低螺旋槳的推進(jìn)效率。在這些因素的綜合影響下船速會(huì)降低。

2.2 附加質(zhì)量和附加慣性矩增大

船舶在航行中帶動(dòng)周圍的水一同運(yùn)動(dòng)造成的質(zhì)量增加，稱為附加質(zhì)量。船舶在回轉(zhuǎn)過程中其自身的慣矩也會(huì)增加，這增加的慣矩稱為附加慣矩。[1] 當(dāng)船舶在淺水中航行時(shí)，周圍的水流加速，船體附加質(zhì)量和附加慣性矩與水深無限水域相比會(huì)有明顯的增加。這些額外的增加量與水深吃水比、航道寬度、船速、船舶種類等因素相關(guān)。水深與吃水比值越小、航道寬度與船長之比越小時(shí)，以及船舶方形系數(shù)越大、船速越高時(shí)，附加質(zhì)量和附加慣性矩增加的幅度就越大。當(dāng)水深與吃水比值小于2時(shí)，附加質(zhì)量和附加慣性矩增加的值比較明顯；當(dāng)水深與吃水比值小于1.5時(shí)，附加質(zhì)量和附加慣性矩的值將成倍增加。

2.3 船體下沉及縱傾加劇

當(dāng)船舶駛?cè)霚\水區(qū)時(shí)，由于船底部和水底間的距離變小，水在三維空間下的運(yùn)動(dòng)變成只能在二維平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，隨著水流流速的增大，這不僅會(huì)導(dǎo)致劇烈的壓力變化，而且會(huì)使得壓力波動(dòng)范圍向船尾擴(kuò)展，在同一時(shí)間增加興波，致使船體增加下沉，并使船舶縱傾發(fā)生變化。[2] 船舶速度一定時(shí)，船體下沉量值將與水深吃水比值大小成反比，即相對水深越淺，下沉量就會(huì)越大，船舶的富余水深就會(huì)變小。這不僅會(huì)降低船舶操縱性能，也可能造成嚴(yán)重的船舶擦底或擱淺，給船舶的航行安全帶來極大威脅。

2.4 船舶水動(dòng)力和力矩增大

水動(dòng)力及水動(dòng)力矩的增大對船舶的主要影響是靠泊時(shí)不易橫移和不易轉(zhuǎn)向，造成靠離泊或回旋掉頭困難。在淺水區(qū)，水動(dòng)力和水動(dòng)力扭矩隨著水深的變淺而增大。由相關(guān)實(shí)驗(yàn)可知，隨著水深變淺，水動(dòng)力系數(shù)及水動(dòng)力矩系數(shù)將成倍增加，尤其是當(dāng)水深與吃水比值小于2后，水動(dòng)力系數(shù)和水動(dòng)力矩系數(shù)增加更加明顯。

2.5 船舶操縱性發(fā)生變化

船舶駛?cè)霚\水區(qū)域后，其操縱性能會(huì)發(fā)生明顯的變化。在平面二維水流運(yùn)動(dòng)中，船體下沉量會(huì)隨著船舶的速度的增大而增大，同時(shí)縱傾增大，船尾處水流向上擴(kuò)散使船尾部渦流和伴流增強(qiáng)，導(dǎo)致舵力降低，水深吃水比越小，舵力下降就越明顯。因此，船舶在淺水域中作回旋運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往由于旋回阻力矩增加而使得旋回性變差，但是此時(shí)船舶的航向穩(wěn)定性反而會(huì)變好。

3 淺水區(qū)安全航行對策

3.1 自主減速航行

船舶的降速分為自然降速和自主降速。船舶在淺水區(qū)航行時(shí)，會(huì)發(fā)生船舶吃水增加、縱傾增大、阻力增大，造成降速，即自然降速；而船舶駕駛?cè)藛T自行采取降速措施來降低船舶的航速，則稱作自主降速。

船舶減速航行不僅可以減少阻力，而且還可節(jié)省燃料保護(hù)機(jī)器。船舶在淺水區(qū)航行，船速越高，下沉量越大，可能導(dǎo)致吸底或損壞螺旋槳事故；而降低航速，可防止船舶發(fā)生較大的下沉，從而有利航行安全。

3.2 利用船舶測深儀不斷測深

在淺水區(qū)航行時(shí)，利用測深儀探深，使船舶盡可能行駛于最適宜的航路，保持一定的富余水深，進(jìn)而確保航行安全。[3] 船舶駕駛員應(yīng)密切注意本船的位置，使船舶行使于安全水深航路的中心或附近，避免偏離航道，隨時(shí)調(diào)整船舶航速，保障航行安全。

3.3 忌用自動(dòng)舵

在淺水中，船舶舵力下降，舵效應(yīng)變差，此時(shí)切勿使用自動(dòng)舵，倘若正在使用，必須立即改為人工舵；為了減小船舶在淺水區(qū)航行使舵效差的不利因素影響，應(yīng)注意用舵中要提前做好轉(zhuǎn)舵的準(zhǔn)備，用完后要及早將舵回正，為下一次使用提供方便，并且在操舵過程中使用舵角時(shí)應(yīng)稍大一些。

3.4 提前備車備錨

當(dāng)駕駛?cè)藛T發(fā)現(xiàn)船舶已在淺水區(qū)航行時(shí)，應(yīng)立即向船長報(bào)告，及時(shí)告知機(jī)艙備車。因?yàn)榇皞滠嚭螅渲鳈C(jī)的輸出功率約為50%～60%的最大連續(xù)輸出功率，便于主機(jī)換車等變化，從而實(shí)現(xiàn)船舶操縱。這樣船舶就可以更好地在船舶較多、交通條件復(fù)雜的淺水區(qū)航行，面對一些特殊的情形時(shí)及時(shí)采取應(yīng)變措施。此外，為防止因舵效降低等原因可能出現(xiàn)船舶操縱失控等險(xiǎn)情，還應(yīng)事先告知有關(guān)人員備錨，以便必要時(shí)使用。

3.5 正確對待淺水效應(yīng)對停船沖程的作用

在淺水區(qū)航行，船舶所受阻力增加，停船性能會(huì)有所提高。遇緊急停船時(shí)，淺水效應(yīng)的影響將更加明顯。雖然船舶在淺水中，停船性能有所提高，但駕駛員不可麻痹大意，不能把淺水效應(yīng)對減小停船沖程的作用預(yù)計(jì)過高，以防盲目依靠效應(yīng)對停船沖程的作用，以免事故發(fā)生。

3.6 船舶會(huì)遇時(shí)提前減速避讓

淺水區(qū)航道淺窄多彎、水流情況復(fù)雜、兩船相距較近還會(huì)產(chǎn)生船吸效應(yīng)等，都會(huì)給船舶航行及會(huì)讓帶來較大困難，因此，盡可能避免在淺水區(qū)航道內(nèi)會(huì)遇和追越，并不斷觀察后方船舶是否有追越本船的意圖，及早察覺，及時(shí)通過甚高頻（VHF）電話與他船取得聯(lián)系，說明情況或者至少鳴汽笛5短聲來警告他船，使船舶安全航行。在航行過程中與他船會(huì)遇時(shí)，要立即減速，并向右調(diào)整位置，在安全航行的前提下，適當(dāng)?shù)卦龃髢纱瑫?huì)遇時(shí)的橫向水平距離，從而減小船間作用。駕駛?cè)藛T必須要加強(qiáng)與對方船舶的聯(lián)系，謹(jǐn)慎操作，嚴(yán)格遵守有關(guān)規(guī)章制度及避碰規(guī)則，隨時(shí)準(zhǔn)備避讓。

4 結(jié) 語

船舶在淺水區(qū)航行時(shí)，由于存在淺水效應(yīng)，船舶安全航行會(huì)受多方面因素影響。船舶駕駛員要重視這些因素，在淺水中航行時(shí)，一定要具有高度的責(zé)任心，注意減速，實(shí)時(shí)提高舵效，做好充分的準(zhǔn)備工作并謹(jǐn)慎駕駛，從而確保船舶航行安全。

參考文獻(xiàn)：

[1] 洪碧光.船舶操作[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2008.

[2] 招定友.船舶淺水效應(yīng)的研究[J].天津航海，2009（2）：4-6.

[3] 郭禹，張吉平，戴冉.航海學(xué)[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2014.endprint