VLCC靠泊煙臺西港區601號碼頭引航技術探討

郭永江

一、引言

在港口發展日新月異的今天，安全與效率是各大企事業單位競爭獲勝的法寶，怎樣兼顧效率確保安全是永恒不變的話題。重載超大型油船（VLCC）質量大，慣性大，拖船協助效果不明顯，且由于吃水大，水下側面積大，受橫流影響大，所以在進港靠泊時，通常選擇在風浪較小且流速較緩的時段靠泊，而兩者都兼顧的話，會大大縮短船舶靠泊的窗口期，嚴重影響船期及港口作業效率及效益。本文通過分析影響VLCC靠泊作業的各種因素及注意事項，在開展引航作業時抓大放小，提高引航業務能力。

二、超大型油船特點[1]

（1）重載時質量大，慣性大，單位排水量分配主機功率僅0.1千瓦/噸左右，因此啟動、制動性能都較差。一般情況下，滿載VLCC由海上全速停車到余速為3節時的淌航距離超過20倍船長，沖時達到1小時以上，因此在短時間、短距離內大幅度變速是很困難的。

（2）超大型油船方形系數大，能達到0.8左右，長寬比為5.5～6.0，比一般的集裝箱以及礦砂船都要肥大一些，操縱上更加困難。

（3）舵面積與船縱向面積之比較小，僅為1/65～1/75，因此舵效很差，應舵時間較長，操舵要早用舵，早回舵，用大舵角。

（4）VLCC尺度大，受流影響較大，停車淌航時較早失去舵效，因此在港內受限水域操縱，停車淌航前余速不能過快，以4節左右為宜，否則不易控制。

三、煙臺西港區601號碼頭通航條件及水文特點

1.航道概況

VLCC進港主航道最小水深為24.5米，由1號浮到39號浮，走向為198°；支航道最小水深為23.5米，底邊寬350米，由40號浮至Y3號浮，走向為188°；從3號浮登輪點到39號浮，距離約20海里，從40號浮到601號碼頭，距離約2.2海里，進港航道如圖1所示。

圖1 煙臺港30萬噸級船舶進港航道

圖2 港池水域布置圖

2.泊位概況

煙臺西港區601號碼頭地理位置為（37°42.7′N，121°08.3′E），位于西港區東側，“峰子山”東北側。碼頭長度為430米，走向為130°～310°，船槽寬120米，水深25米，碼頭類型為樁式蝶形碼頭，靠泊等級為30萬噸級。

3.港池水域分析

港池Y1號浮距離泊位尾端1.2海里，Y3號浮距泊位尾端0.6海里，港池內回旋水域直徑為830米，水深23.5米。航道進口與泊位的位置關系為：進港過Y1號浮時，船首正對著泊位首部時，船首向約188°；船首向正對準泊位尾部時，船首向約195°；船舶進港池與泊位的夾角約為65°。港池水域布置情況如圖2所示。

4.水文氣象特點

煙臺西港區全年盛行南風和西南風，冬季多北風和西北風，風力可達7～8級。由于泊位東北與東南方向開敞，受北風及東北風影響顯著，西北風影響次之，東南風一般強度不大，無法形成強浪涌，影響更小一些。西港區所處水域潮汐為正規半日潮，平均高潮間隙10時14分，平均低潮間隙4時04分，大潮升2.4米，小潮升2.0米；主波向為東北向，對船舶影響較大。漲潮主流向為東南，近岸最大流速可達1.5節，落潮主流向為西北，最大流速可達1.4節。

由于601號碼頭位于“峰子山”東北側，漲潮流大時，水流受碼頭西北方501號、502號泊位及北側防波堤的影響，東南向的主流線由43號浮傾瀉而下，至Y1號浮，流向南至東南；Y3號浮附近受防波堤遮蔽作用，水流較Y1號浮要?。籝4號浮至Y6號浮這一段，主流仍為東南向，但強度減弱，有一定的順時針回旋，部分水流向港池輻散。漲潮流分布情況如圖3所示。泊位正橫外段100～150米基本為這一水域漲潮流時的水流切變線，如圖中紅黑兩線位置所示，在此水域調整船首向為135°～145°時，基本為左側正橫偏后一點受流。

落潮流時，流向為西北向，主航道上基本為左前方來流，支航道受601號碼頭港池方向來流及502號碼頭港池口落潮流作用，綜合流向不確定；502號碼頭港池口水流不明顯時，601號碼頭港池來流基本為沿著支航道出口方向；502號碼頭港池口來流明顯時，在40號浮及Y1號浮處，流壓向左；港池內水流特點為越接近碼頭，水流方向越接近與泊位平行，港池中間段水流大，碼頭前沿水流小，受

圖3 港區漲潮流情況

四、影響船舶安全靠泊的因素

1.風浪

開敞碼頭受季節、風力、風向影響顯著，冬季時困難作業天數增多；泊位受東北風影響較西北風影響大，東北風5～6級時，浪涌與山體形成反射，在港池及碼頭前沿能形成2.5米左右的涌浪。在漲潮流期間，風浪與水流共同作用，反射作用加強，在港池水域形成三角浪，比港池外海面的涌浪要高出1米左右。拖船協助作業異常困難，效率大大降低，有的拖船甚至無法協助作業。

2.流

超大型船舶受水流影響大，一般在主航道上流壓3°～4°時，在支航道能達到10°左右，有時甚至能達到15°以上，航跡帶寬度達到兩倍船寬以上。潮水低時進港，對船位控制的要求非常高；受山形岸勢、防波堤以及泊位南端淺水區影響，港池附近及泊位前沿水流情況復雜；漲潮流進港過Y1號浮后，容易受到主流線壓船尾的作用，如不及時抑泊位南側淺水區的影響，漲潮與落潮時，601號泊位外端都有渦旋回流，落潮流示意圖如圖4所示。制，容易使船首向右偏轉過大，導致入泊船位不佳；正橫泊位外端后，容易受到泊位南端淺水渦旋回流作用，導致船首尾受流大小及方向不一致。

圖4 港區落潮流情況

3.拖船

在使用拖船協助大船進行靠泊時，選擇合適的拖船配備及布置顯得尤為重要，根據我國現行的《海港總體設計規范》（JTS165—2013）[2]，超大型油船所需拖船約4艘。超大型船舶操縱不靈活及制動慢，所以采取首尾左右兩側對稱帶拖船的方法，如圖5所示。

圖5 拖船布置圖

拖船協助減速時，大船船體兩側可以對稱受力，更有利于大船把定及調整航向；收纜靠近船體時，可以迅速協助頂推大船且能夠更有效地發揮拖船作用；601號蝶形碼頭共4個碰墊，內側首尾拖船可以充當“碰墊”，降低大船靠攏壓力。

拖船協助大船操縱要考慮很多因素，包括被協助船舶條件、港口條件以及自然條件[3]。在船舶條件、港口條件一定的情況下，自然條件主要體現為風、流等對拖船使用的影響，船舶進速可以通過主機用車控制，但是橫向受力需要通過拖船控制。在此，我們僅估算船舶受最不利風、流影響時的作用力。

（1）最不利風壓力估算

其中：Fa為風動壓力（N）；ρa為空氣密度，標準大氣壓下的密度為1.293 kg/m3；Ca為風動壓力系數；Va為相對風速（m/s）；Ba為水線以上船體側面投影面積（m2）。

根據經驗圖表[4]估算，對于滿載30萬噸油船，取Ca= 1.0，Ba≈4 600 m2。由于601號碼頭的東北方開敞，西北方半遮蔽，所以以東北風6級及西北風7級分別計算，取6級最高風速Va=13.8 m/s，則Fa（6級）=566 349.5 N；取7級最高風速Va=17.1 m/s，則Fa（7級）=869 598.1 N。

（2）最不利流壓力估算

其中：Fw為橫流壓力（N）；ρw為水密度，取1 025 kg/m3；Vw為橫流時水對船的相對流速（m/s），假設船體側面所受表層流與底層流速度一樣，均為1節，即0.52 m/s；S橫為水下浸水面在中縱剖面的投影面積（m2）。經查VLCC標準船型數據計算，S橫約為6 500 m2，則Fw=900 770 N。

因此，船舶在最不利風及流影響下所受的合力約為F=Fa+Fw。

F（6級）=1467 119.5 N，F（7級）=1770 368.1 N。

煙臺西港現有Z型拖船配備情況如表1所示。

右舷靠泊時，將T25、T26分別帶在左首、左尾，將T24、T5分別帶在右首、右尾，左舷總推力為2 104 kN，右舷總推力為1 522 kN。當風、流來自大船右側時，T25、T26總推力大于F（7級）；風、流從左側來時，需要T25、T26放纜垂直拖帶，與右側拖船配合能夠達到抵抗風、流外力的要求。

表1 拖船配備情況

五、靠泊操縱要領及注意事項

1.船速控制

為了掌握靠泊時機，對于船速的控制需要精準一些，在保持正規瞭望、確保通航安全的前提下，準時抵達港池。一般油船港速全速能達到11～12節，由全速開始減速到微速5～6節時需要5～6海里。在煙臺西港區需從25號浮開始減速，到40號浮時控制在5.5節左右。在進入支航道后，速度進一步降低，Y1號浮距離碼頭1海里左右，綜合考慮降速空間及降速手段，需控制船舶以4節以上通過該區域。在Y3號浮距離碼頭0.6海里，需控制在3節以下。船位船速入泊角度圖如圖6所示，在位置①適時倒車控速，降到2節以下。 在位置②緩慢滑行到泊位外端1.5倍船寬位置，速度控制到0.5左右。在位置③，開始攏碼頭，接觸碼頭時靠攏速度為2～5厘米/秒。

應仔細查看船舶轉速-速度表，對減車降速做到心中有數。通過觀察發現，一般VLCC微速轉數在22～27轉之間，速度在4～6.5節之間。如果微速轉速-速度數值過高，在大于6節時，可報告船長，通過機艙降低微速轉數與速度，從而達到更精準的控速；此外，落潮流進港時為頂流狀態，降速快，控速可以略晚一些；漲潮流進港時，為斜順流狀態，降速需要略早一些，漲潮流時港池內控速幅度要大一些，充分抑制住順流漂航的趨勢后，再進行靠泊作業。

2.船位控制

圖6 船位船速入泊角度圖

在進港過程中，預配風流壓差很關鍵。內航道段流壓大，容易發生偏移過大而觸底，損壞車舵設備。所以在進港過程中，提前根據所受流壓及潮時情況，預測出支航道的流壓情況。根據預測的流壓大小預配風流壓角。例如漲潮流進港時，主航道進港時首向為201°，航跡向為198°，流壓差為3°，那么在支航道上應至少預配5°以上，即船首向需要達到193°以上，航跡向才會達到188°。在控制船位的同時，應提前預配流壓差，不可一味搶上流位置，而忽略了預配流壓差，導致船位迅速向下流側漂移；靠泊時，應根據流水與風浪的情況，適當調整距泊位橫距，條件越困難，橫距應越大。

由于40號浮就在主航道的邊線上，不利于大船向支航道轉向，所以需要向39號浮搶出一點位置，以便能夠在有利位置提早起轉；另外在漲潮流進港時Y1號浮處的水流為最大，此處應預配足夠流壓，將船位向Y3浮位置靠近一些，更有利于下一步的靠泊操作。

3.靠泊角度控制

從支航道進港至Y1號浮處，到碼頭的南端航向為188°左右，到泊位的尾端航向為197°左右。漲潮流時，自Y1號浮向Y3號浮搶船位，航向一般控制在205°以內，使航跡向達到195°左右即可，如圖6中位置①所示。通常過Y3號浮船首向慢慢調整至175°～165°時，左舷即開始受壓攏流影響，應以175°和165°為檢測航向。首先調整航向到175°，對準南端碼頭樁，觀察流壓情況，如果向右壓很大，則將首向繼續調整到165°甚至155°，如圖6位置②所示，此時船首已經完全閃開碼頭南側的樁腿。隨著接近碼頭，逐漸向左調整船首向，直到135°～140°，此時與碼頭之間的夾角為10°左右，如圖6位置③所示，應保持足夠橫距向泊位外端淌航。泊位前端水流混亂復雜，船首易受岸壁輻射回流影響不易頂攏，船尾易受左后壓攏流不易推開。隨著船舶與碼頭的接近，靠泊角度最終控制在133°左右，給船首留出3°～5°的余量向左調整，防止船尾先壓攏。如果受流壓影響船首拖船不易控制時，要及時使用船尾拖船抑制。

4.拖船使用

由于VLCC吃水過大，只能走航道，應從應急方面考慮，及早帶好拖船，并調整好纜繩伴航，進入支航道時利用拖船控速及轉向。根據流壓情況，在大船接近Y1號浮前后使拖船緩慢受力，過Y1號浮后，流壓減小，拖船加車拖控速，始終注意大船過大流壓區后，尾拖也會經過大流壓區，尾拖偏拖會使大船舵效降低，有時甚至出現滿舵無法抑制的現象，此時要及時指揮尾部拖船收攬靠近船舶充當舵；在泊位前控制船舶平行靠泊時，應充分考慮拖船是否能抑制橫向外力的作用，及早組合使用拖船抑制不利因素。

5.抗風、浪、流操作

風浪大時，拖船操縱困難，減速效果變差，協助效果明顯滯后，所以要求大船在操縱上要更加柔和，提早停車倒車控制船速，給拖船操縱留出足夠的時間；與泊位的橫距要適當加大，向泊位接近時有效利用大船的轉向趨勢、橫移趨勢，緩慢地將船舶控制到泊位外端。由于靠泊內側首尾各有一條拖船，且靠泊時內側風浪條件相對好一些，當橫移速度不快、轉向趨勢良好且不快時，可以大膽使船舶向泊位靠近，到達適當位置時，再通過內舷拖船抑制靠泊速度及靠攏角度。指揮拖船時要果斷，一方面應持續觀察大船趨勢動態，同時及時使用前進二頂或全速頂車令，以發揮出拖船在風浪中的作用力。在實際工作中，由于涌浪作用，拖船作用力損失率是不可預見的，應格外注意預防。

流大時，碼頭前沿操縱是關鍵，應密切觀察水流方向，順流時及早倒車控制進速；橫流時，及早用拖船控制橫移速度。

六、結論

本文針對超大型油船的特點，結合煙臺西港區601號碼頭通航環境特點，分析了船舶進港靠泊的引航要領及注意事項，得出以下結論：

（1）為了確保超大型船舶靠泊安全，首先應注意到風、浪等因素對拖船安全的影響及拖船協助大船時拖船效力的發揮。

（2）由于大型油船水下面積大，受流影響明顯，尤其是在泊位前沿水流流速快時，應及時控制船舶運動慣性，以免觸碰碼頭。

（3）本文通過理論計算給出了超大型油船靠泊煙臺西港區601號碼頭時的風、流等限制條件，但考慮到風、流等參數的不確定性，使用時應充分注意理論計算與實際情況的差異。

綜上所述，VLCC靠泊開敞泊位受天氣、海況、潮汐等客觀因素影響大，惡劣條件下作業出現各種意外情況的概率更大。引航時應積極參考實時風、浪、流等環境數據以及船舶運動數據，提高作業能力，拓展船舶靠泊窗口期，提高港口生產安全與效率。