船舶操縱性能探討

杜育軍

【摘 要】船舶在海上航行時(shí)的安全指數(shù)主要由以下幾個(gè)因素所決定，即：船舶駕駛?cè)藛T的操船技術(shù)水平，海上天氣情況，助航設(shè)備的配備及其應(yīng)用情況，船舶在不同海況下的操縱性能等。為了提高船舶在海上航行時(shí)的安全系數(shù)，科研人員對(duì)影響因素進(jìn)行了對(duì)方面的研究和探討，與此同時(shí)，更為系統(tǒng)的船舶駕駛?cè)藛T培訓(xùn)制度被制訂出來(lái)，較為簡(jiǎn)潔、方便、高效的船舶助航設(shè)施被研發(fā)出來(lái)，船舶的操縱性能在一定程度上得到了較大的改進(jìn)與提高等等。其中船舶操縱性能的改進(jìn)與提高更為世人所關(guān)注。

【關(guān)鍵詞】船舶；操縱；航海

一、前言

近幾年，隨著航運(yùn)事業(yè)的快速發(fā)展，船舶的大型化已經(jīng)逐漸成為了造船業(yè)的趨勢(shì)，再加上漁業(yè)資源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用，船舶在海上航行時(shí)所用的空間進(jìn)一步被壓縮，從而導(dǎo)致船舶在海上航行時(shí)的安全性成為人們研究的課題及關(guān)注的對(duì)象，本文主要探討不同環(huán)境下的船舶操縱性能對(duì)航行安全的影響。

二、船舶操縱性能簡(jiǎn)介

船舶的操縱性能是指船舶按駕駛?cè)藛T的意圖保持或改變航速和航向的性能，操縱性能對(duì)船舶航行安全和經(jīng)濟(jì)效能都有重要影響。

船舶操縱性能是通過(guò)駕駛員運(yùn)用操縱裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。船上的操縱裝置有操舵設(shè)備、傳動(dòng)系統(tǒng)、舵機(jī)和舵等，有些船舶還采用首側(cè)推機(jī)、全回式推進(jìn)器等提高船的操縱性。船舶操縱性包括航向穩(wěn)定性和回轉(zhuǎn)性兩種含義。

（一）航向穩(wěn)定性。船在直線航行中因受外力（如風(fēng)浪）的作用而偏離原航向，當(dāng)外力消除后逐漸穩(wěn)定于一定航向的能力。航向穩(wěn)定性良好的船舶，能降低推進(jìn)功率的損失，提高航速。航向穩(wěn)定性同船舶的形狀特別是水下側(cè)推投影面積的大小和形狀有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，船體瘦長(zhǎng)、水下側(cè)投影面積大的船，其航向穩(wěn)定性好。

（二）回轉(zhuǎn)性。船在舵或其他操縱裝置的作用下繞瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心作圓周運(yùn)動(dòng)的能力。回轉(zhuǎn)性是船舶靠離碼頭，避免觸礁、碰撞，保證航行安全所必不可少的，對(duì)航行在限制航道的船舶、港灣拖船和渡船等尤為重要。回轉(zhuǎn)性包括轉(zhuǎn)舵初期的應(yīng)舵性及后來(lái)的大角度改變航向，做近于360度圓周運(yùn)動(dòng)的大角度回轉(zhuǎn)性。回轉(zhuǎn)過(guò)程通常分轉(zhuǎn)舵、過(guò)渡和定常回轉(zhuǎn)三個(gè)階段。衡量回轉(zhuǎn)性能好壞的主要指標(biāo)有定常回轉(zhuǎn)直徑和回轉(zhuǎn)時(shí)的橫傾角、進(jìn)距（從開(kāi)始轉(zhuǎn)舵到船舶回轉(zhuǎn)90度時(shí)船重心所前進(jìn)的距離）及操縱性指數(shù)等。影響船舶回轉(zhuǎn)性的因素，除船型和主尺度以外，主要是舵面積和舵角。

三、不同條件下的船舶操縱

由于船舶的航行環(huán)境有不固定性，各個(gè)航行環(huán)境具有各自的特殊性，所以船舶在不同的航行環(huán)境下航行時(shí)所具有的操縱性及其操縱注意事項(xiàng)也大有不同，主要有以下幾種情況：

（一）大風(fēng)浪中的船舶操縱，是指風(fēng)力在七、八級(jí)以上時(shí)的航行操作。船舶遭遇熱帶風(fēng)暴、臺(tái)風(fēng)以及強(qiáng)勁的東北季風(fēng)、西南季風(fēng)和局部惡劣氣候時(shí)，都會(huì)遇到這個(gè)問(wèn)題。船舶在大風(fēng)浪中航行，無(wú)論與風(fēng)浪處于何種相對(duì)位置，都會(huì)給船舶帶來(lái)操縱上的困難。如何操縱才能確保航行安全，應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)際海況和本船的實(shí)際情況謹(jǐn)慎采取如下不同的航行方法。

1、頂浪航行

如果在大風(fēng)浪中船舶采取頂浪航行，在操縱上比較方便，所以一般先給予考慮。尤其對(duì)船身稍短，船首前伸，艏樓較高的船比較有利，使船首不致深埋浪中，可避免大量海水涌上甲板，還可保護(hù)車葉和舵不受海浪正面沖擊。船舶頂浪航行時(shí)，巨浪的沖擊使船舶產(chǎn)生劇烈的縱搖，會(huì)造成拍底、甲板上浪和螺旋槳空轉(zhuǎn)等不良現(xiàn)象，從而損壞船體、設(shè)備、螺旋槳和舵等。然而，船舶頂浪航行的關(guān)鍵是必須適當(dāng)減速，以減少波浪的沖擊力和船首穿入波峰的機(jī)會(huì)，保護(hù)船體結(jié)構(gòu)不受損傷，這是一項(xiàng)很重要的措施。

2、偏頂浪航行

如果船舶出現(xiàn)縱搖厲害，并有打艏、拍底現(xiàn)象（尤其輕載船），應(yīng)使船首與風(fēng)浪主要方向成一適當(dāng)?shù)慕嵌龋?5°—30°左右偏頂浪航行，以緩和縱搖和打艏現(xiàn)象；偏頂浪航行應(yīng)十分注意避免船被打橫而造成危險(xiǎn)。當(dāng)船舶不得不偏頂浪航行時(shí)，操縱者大都習(xí)慣于通過(guò)改向?qū)で蟊ＷC船舶安全的搖擺幅度，而減速的作用卻常常被疏忽。其實(shí)轉(zhuǎn)向和變速應(yīng)同等重視，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有特大浪群撲來(lái)時(shí)，應(yīng)立即轉(zhuǎn)為頂浪并減速或停車，以避免打橫及主機(jī)突然超負(fù)荷。當(dāng)船舶縱搖周期等于或接近波浪周期時(shí)，則縱搖加劇，且出現(xiàn)打空車現(xiàn)象，這時(shí)應(yīng)進(jìn)一步調(diào)整航向、航速，以減輕上述情況出現(xiàn)。

3、順浪航行

順浪航行時(shí)，船舶運(yùn)動(dòng)方向與波浪運(yùn)動(dòng)方向一致，船舶與波浪的相對(duì)速度大大減少，因而可大大減弱船體所受波浪的沖擊力，使船舶的縱搖大為減少。順浪航行的關(guān)鍵是使用車速要恰當(dāng)、調(diào)整航速要及時(shí)。當(dāng)船長(zhǎng)和波長(zhǎng)相近，船速又與波速相近時(shí)，極易發(fā)生尾淹或打橫等危險(xiǎn)現(xiàn)象；當(dāng)波速比船速快，且船身又處于波谷時(shí)，很容易發(fā)生尾部被波浪追擊，造成車葉和舵損壞及大量海水涌上船尾。此時(shí)，應(yīng)果斷地改變船速，使船速與波速產(chǎn)生差異，并適當(dāng)改向，使船尾與波浪成20度到30度偏順浪航行，這樣可減輕尾淹和打橫現(xiàn)象。同時(shí)航速不宜太快（通常取中速），避免使用大舵角，以防船舶發(fā)生偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致不測(cè)后果。

4、滯航

滯航是指依靠車、舵的作用來(lái)維持航向，使船舶處于少進(jìn)或不進(jìn)又不退的狀態(tài)，基本上留在原地頂住風(fēng)浪，等待大風(fēng)浪過(guò)后再繼續(xù)航行。滯航有利于船舶縱搖、橫搖、拍底和甲板上浪等現(xiàn)象，容易保持船首對(duì)波浪的姿勢(shì)，以等待海況好轉(zhuǎn)。滯航中應(yīng)根據(jù)風(fēng)浪的變化調(diào)整航向航速，選擇最佳風(fēng)浪舷角以免船被打橫浪。在海況惡劣、海區(qū)環(huán)境復(fù)雜，繼續(xù)頂浪或偏頂浪航行明顯不利，或前方有阻礙不能繼續(xù)前進(jìn)時(shí)，可采用“滯航”的方法繼續(xù)航行。

（二）狹水道（或航道）中的船舶操縱

1、隨時(shí)確認(rèn)船位，注意是否偏離航線。大風(fēng)浪、急流中的航道航標(biāo)有移位的可能，應(yīng)綜合運(yùn)用多種導(dǎo)航手段，而不可盲目相信航道浮標(biāo)。

2、根據(jù)情況需要適時(shí)備車、備錨，必要時(shí)需不間斷測(cè)深。

3、淺水域航行中估計(jì)船舶富余水深不足時(shí)，最好選擇滿潮時(shí)通過(guò)，必要時(shí)應(yīng)減速航行以減少船舶航行時(shí)的首傾。endprint

4、通過(guò)潮流比較強(qiáng)的水道時(shí)，應(yīng)選擇在視線良好、交通量較少的平流時(shí)進(jìn)行，以免陷入被動(dòng)局面。

5、距岸較近高速行駛，船行波將引發(fā)沿岸系泊船的劇烈搖擺運(yùn)動(dòng)，有時(shí)導(dǎo)致系泊船舶船體受損或纜繩繃斷。因此，在有此類擔(dān)心的狹水道中航行必須減速通過(guò)。

6、夜間或霧中駛?cè)氇M水道時(shí)，因視線較差往往兼用雷達(dá)進(jìn)行瞭望。狹水道內(nèi)用ARPA協(xié)助瞭望盡管可給出有關(guān)碰撞危險(xiǎn)的信息，但仍應(yīng)在確認(rèn)附近實(shí)際情況之后才可進(jìn)行避讓操縱。

7、應(yīng)盡量避免在該類水域追越他船，以免因海底不平或傾斜造成較大偏航，操舵時(shí)應(yīng)盡量做到有預(yù)在先、充分預(yù)防。

四、大型船舶的船舶操縱

由于大型或超大型船舶具有慣性大、線性尺度大、方形系數(shù)大、旋回中速度下降明顯等特點(diǎn)，因此駕駛員在操縱過(guò)程中，要熟悉己船，提前擬定應(yīng)變措施，了解淺水操縱性能和下沉、沖程、船速的影響；在港內(nèi)操縱時(shí)應(yīng)注意風(fēng)、流、潮汐的影響，掌握車速；在靠、離泊時(shí)，注意風(fēng)、流影響，正確使用拖輪；在避讓時(shí)，因該遵守“早讓、寬讓”的原則和《避碰規(guī)則》的要求；在大風(fēng)浪中航行，應(yīng)注意巨浪狂浪對(duì)船體的影響，以確保航行安全。

肥大性船舶在操縱性能上存在著與常規(guī)船舶不同的航向不穩(wěn)定的特點(diǎn)，小舵角的相應(yīng)及其微弱，5度以內(nèi)的舵角的作用幾乎微乎其微，必須采用大舵角才能糾航；應(yīng)舵后相應(yīng)慢，需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能改變航向；來(lái)舵后又很難把定，必須用大舵角和提早操反大舵角；在淺水航道中淌航，舵效很快消失，甚至在極短時(shí)間內(nèi)就失去了舵效。

在能見(jiàn)度不良情況下，船舶港內(nèi)、狹窄水域操縱困難大。大型或超大型船舶，由于它慣性大，單位排水量的主機(jī)功率小，線性尺度大，受風(fēng)、流影響大，且水域受限，對(duì)船位的準(zhǔn)確性要求較高，這時(shí)僅用目測(cè)判斷已明顯不足，而運(yùn)用雷達(dá)觀測(cè)則可以做到心中有數(shù)。駕駛員、引航員只有認(rèn)真研究和充分利用雷達(dá)的特性（尤其是多功能雷達(dá)），充分發(fā)掘其對(duì)于港內(nèi)、狹窄水域操縱船舶的有效功能，深刻認(rèn)識(shí)和體會(huì)船舶操縱性能及其外界條件，運(yùn)用優(yōu)良傳藝，才能最大程度地保證船舶安全。

五、結(jié)束語(yǔ)

近些年，為了使船舶操縱性能在一定程度上得到較大的提高，許多較為完善的操縱設(shè)備應(yīng)用到了船上，例如船舶首側(cè)推器，這些技術(shù)上的改革使船舶的操縱性能更為完善，能夠更好地保障船舶在惡劣環(huán)境下的航行安全。endprint