穿山北港區大型集裝箱船靠泊調頭方法

李飛鏑

穿山北港區集裝箱碼頭是寧波舟山港第一個超千萬標箱級集裝箱碼頭。隨著船舶大型化的發展，超大型集裝箱船在該水域實施調頭靠泊的概率激增。該水域屬于非均勻流場[1]，超大型船舶在深吃水的情況下穿越切變線操縱顯得較為困難，特別是低平潮前后調頭靠泊風險較大，甚至有大型船舶因無法及時調頭導致緊急拋錨制動的情況發生。

一、潮流分析與潮時分段

1.潮流分析

穿山北港區集裝箱碼頭位于螺頭水道南側，由北侖第三集裝箱碼頭有限公司下屬四期碼頭和遠東碼頭組成，自西向東共11個泊位。受島礁和穿山半島地形的影響，該區域流場存在明顯的切變和渦流現象[2]。漲流由外海潮波經馬峙錨地自長柄子和摘箬山之間螺頭水道注入港區，主流向為螺頭角方向，在初漲階段慢慢由主航道遍及碼頭前沿水域，除小股流進入穿山東口外，大股流進入穿鼻島和大貓嘴之間水道后北上。隨著漲流逐漸增強，鵝公嘴北側和遠東碼頭北側的渦流開始發展并迅速壯大，在鎮海高潮前2 h形成遠東碼頭至光明碼頭前沿的落流。此落流隨著主航道漲流逐漸變緩，在鎮海高潮后0.5 h左右四期碼頭至遠東碼頭全部為落流區。隨即整個碼頭和主航道均為落流并發展至急落，直至鎮海低潮前3 h，由螺頭角而下的落流沖擊到中宅碼頭附近水域后一部分東行，一部分回轉，形成遠東碼頭至四期碼頭前沿的漲流[3]。

由落水回流導致的漲流范圍因潮汛大小略有不同，大潮汛時漲流北邊界可至-50 m等深線附近；小潮汛時略小，尤其是遠東碼頭前沿漲流范圍更小，在9號泊位附近可能只有200 m左右[4]。此漲流在穿山東口與牛厄江東行的落流相遇后自南向北流往穿鼻島方向，這兩股流交匯的地方呈明顯的切變線，且水線不固定，游走于2號泊位至4號泊位之間，當穿山水域落流較急時可東移至4號泊位。當此線存在的時候，漲落流均為推開流，不管是漲流靠泊還是落流靠泊，船舶靠該水域的碼頭均難以入泊。

2.潮時分段

根據不同時間段的潮流變化，可以將穿山北區域碼頭及其附近的潮流進行潮時分段。通過分段可以更好地掌握潮流動態，選擇合適的調頭方式。潮流情況見表1。

表1 不同潮時下的潮流情況

二、調頭路徑選擇

按照船舶進入漲水區（-50 m等深線）的方式及進入時船位的不同，將調頭方式選擇自東南至西北分為里檔爬坡式調頭、中段切入式調頭、外檔插入式調頭。根據相關規定及操縱需要，將整片水域以長柄嘴、竹灣碼頭、3號泊位原-13.7 m淺點中心為界，自東向西依次劃分為侯泊區、帶拖減速區、調頭靠泊區和避免駛入區域。

1.里檔爬坡式調頭

里檔爬坡式調頭指的是船舶在-50 m等深線以南、7號泊位以西水域調頭。該區域全漲水區域范圍在6.5鏈左右，漲潮流一般為較大推開流，流往白鴨島方向。在實施調頭時要利用好這片漲流區域和流向，適合在高潮后3 h至低潮后1 h調頭。

在進入長柄子水域之前應確認離泊船開航狀態，確認其是否為順流開船，估計好拖帶時間。航行至長柄子水域（里檔調頭船位代碼L1—L9）時整個航道還是落潮流，協調好出口船特別是比較靠南的小船后，航向從270°轉至250°左右（L1），快速穿越航道。注意過長柄子之前不要過于接近岸邊，以防急落流將船壓向南岸，保持船位在L2附近為妥。

船過光明碼頭之后在浙江LNG碼頭北側時（L3），速度減至9 kn左右，應再次調整姿態，使得船舶能逐步由北至南接近-50 m等深線。船位于中宅卸船1號泊位附近（L4，距中宅碼頭橫距700 m左右）時，船舶受到的落流流壓十分明顯，應逐漸往右調整船首至260°左右，降速至6 kn左右，此時拖輪均應到位。由L4至L5的過程中流壓依舊強勁，需大幅度調整船舶，確保船舶在-50 m等深線以北。

過L5之后可以視速度停車淌航，此時船舶由緩流區逐漸進入漲流區，速度下降不明顯，不停車則會明顯增速。停車后船頭可能有兩種變化：一是船位偏北，船頭右偏；一是船位偏南，船頭可能左偏。左偏需抑制，右偏無妨。航行至L6時，速度控制5 kn以下，航向275°左右，航跡向280°左右，左船尾拖輪在頂位備妥，開始實施調頭。在L6至L7這一段水域航行時，船舶初期運動趨勢（矢量線）基本沿等深線方向，呈爬坡的形態，后逐漸與碼頭平行，可根據?？坎次坏男枰榆嚳刂妻D頭角速度（ROT：rate of turning）和前進速度。船位控制路線如圖1（L系列船位指示）所示。

用此法調頭只會在L5-L6的過程中出現短暫的船首右偏，這個位置的右偏距離白鴨島較遠（1.3 n mile左右），可有效增加調頭橫距，其余操作均在漲流區完成，幾乎不用橫穿切變線。前期可控制船舶在落流區，速度和船位均易于控制，調頭時較少用到或不需拖輪協助，風險較小。

2.中段切入式調頭

中段切入式調頭是指船舶從竹灣北螺頭水道大幅轉入沿岸通航帶，并在-100 m等深線的北側連續穿過-100 m和-50 m等深線進行調頭的操縱方法。大潮汛期間高潮后3 h至低潮后1 h應盡量避免使用該方式。使用該方式有時是北風稍大或者船舶較大為增大調頭橫距。這種方法的前提是離泊船已經或即將動車離開泊位，至少一艘拖輪已經在Z2位置時抵達本船船尾開始帶纜。從Z3至Z7的整個過程應保持連貫，不能有待泊的情況發生。需注意有船舶從Z2開始待泊至Z5，發現調頭困難后右轉離開再回靠的情況。

船舶自Z1逐漸向西視情況穿越航道，在Z2處船頭對著穿山東口駛近調頭水域。至Z3處時離泊船應已離開泊位，此時應及時減速用最慢車。從Z3至Z5航行的過程中，船舶由于受到急落流的作用，停車較短時間后船頭就會右甩，留給大船停車淌航的時間和空間均不足，因此Z3之前的控速較為關鍵。進入Z5之前拖輪均應到位帶好，如果是20萬t船，左舷船尾應有兩艘、右舷船頭應有一艘拖輪在頂推位置準備到位，左舷首送纜到位。從Z4過來如速度能控制在5 kn以下，則應在盯緊ROT的同時，及早告知船尾拖輪做好頂推的準備，用舵控制船頭。

圖1 船舶低平潮前后在穿山北港區調頭的幾種路徑

不管如何，船頭駛入-50 m等深線時，都要ROT保持向左，速率在5~10°/min。如果速度增加，舵效不見好轉，應及時停車、大幅倒車剎減船速，同時借助船首尾的拖輪實施調頭。在使用拖輪調頭的過程中，船舶依然會有一個前沖的趨勢。進入Z6之后，船舶全部位于漲流區，應及時左滿舵進車，減緩船舶向西面-13.7 m淺點靠近的趨勢（盡管該淺點已經炸礁疏浚至-18 m，但是大多數外輪船長心存疑慮，引航員要事先做好解釋，打消船長的疑慮）。

此調頭方法最主要的是Z3至Z5航行期間的船頭控制，最關鍵的是拖輪到位、泊位清爽，要做好船舶從右轉到左轉期間向西航行距離的估計。如果在Z5之前船尾拖輪沒到頂位將給船舶掉頭帶來較大安全隱患。船位控制路線如圖1（Z系列船位指示）所示，其上方路線圖為某400 m長集裝箱船的實船靠泊軌跡。

3.外檔插入式調頭

外檔插入式調頭是指船舶盡可能往西航行，在小貓山以南水域大幅度穿越航道并以距離白鴨島5鏈左右的較近距離、與碼頭接近90°角度駛近調頭水域的操縱方法。此方法適合于低潮后1 h至低潮后2.5 h使用，亦可用于全漲水時段使用。

低潮后1 h之后，整個航道落流趨緩，碼頭邊漲流流速亦同時減緩，但從W3駛近至W4的過程中還是能明顯感覺到船舶下壓的趨勢。因此，從W2駛入時，應盡量多往螺頭角方向靠近，一般至少過小貓山（W3北）后才大幅向左插入碼頭前沿水域。同樣，拖輪在W3時帶妥，船尾拖輪在頂推位置準備。盡量控制船舶在低潮后1.5 h之后至W5，這樣船在W5處不會有明顯的左轉趨勢。若不能控制在1.5 h之后到達，則應盡量剎減船速，船速在W5處降到5 kn以下，并緊盯ROT效果，一氣呵成實施調頭，切不可猶豫回舵，即便橫距較大也要堅決實施，船位控制路線如圖1（W系列船位指示）所示。

三、調頭注意事項

1.注意過切變線時的轉船力矩

船長300 m以上的PANAMAX型集裝箱船，船寬普遍達到48.2 m以上，船長366 m以上的船舶載箱量超過1.3萬TEU，滿載時吃水達15 m以上，旋回性能較差[5]。船舶所受水動力Fw可分解為船舶操縱運動方程中的縱向分量Xw和橫向分量Yw。Yw可用下式求出：

其中：Yw為橫向流壓力；ρw為水的密度（取1 018 kg/m3）；Cwy為水動力橫向分力系數；Vw為相對流速；LBP為船舶兩柱間長；d為船舶吃水。

以某400 m長集裝箱船（LBP=383 m，d=14 m）為例，頂流（Vw=1 kn）右舷靠泊四期4號泊位，如圖2所示，通常從落流區進入漲流區時都會以這個角度進入，船尾和船頭受到完全不同流場的情況。假設靠泊首尾相對流壓角均為45°，取Cwy=0.3，則

圖2 船舶穿越切變線時的受力分析

同理，船尾落流的流壓力計算也為21.7 t左右。漲落流流壓力轉船力矩對船舶轉動效果來說是合力矩，將加速船舶逆向（向右）旋轉。一般超大型船舶微速進車配合滿舵，產生的力約為40 t，在極端情況下這種力產生的力矩無法抑制船舶的左轉力矩，需要及時加車增加轉船力矩或使用拖輪配合實施調頭。這里僅考慮了流的影響，事實上偏北風對超大型集裝箱船的調頭影響也較為明顯，需引起重視[6]。

2.注意風和流的情況

一是要關注風力和風向。南風對船舶掉頭有利，尤其對里檔調頭時控制船位更有幫助；北風則會加劇船舶南移，對控制調頭前橫距不利，在船舶調頭時可能會產生壓尾或壓頭的不利效果。需要警惕7 m/s偏北風風的影響，10 m/s以上偏北風會對調頭ROT產生較明顯的抑制效果。二是密切注意流場的變化?？梢詮囊韵聝煞矫骊P注：首先可以從有關資料上查閱潮汐資料，參考不同大小潮汛的區別進行流速和流場寬度的預估；其次可以通過目測的方式提前了解流場的變化，尤其是第二切變線的變化。第一切變線從回流初漲開始自南向北發展，低潮后1.5 h北移至-100 m等深線附近，第二切變線因漲流與穿山東口的落流流速大小而變，在2號泊位至4號泊位間往返，漲流越急該線越靠近西側。

3.注意控速

無論從哪條線路接近調頭區，都需要及早降速。及時控速的目的有三：一是方便拖輪帶纜，如果船速過快則拖輪難以帶纜，特別是拖輪在船首懸空帶纜和較強有北風時帶纜比較困難，而拖輪未帶妥則會打亂后續靠泊程序；二是為后續進車或加車增加舵效提供空間，若調頭前速度過快，留給操縱的余地就相應變小，尤其是從中段和從外檔插入式調頭更強調一氣呵成，控速不佳則難以達成；三是可充分發揮拖輪的協助作用，拖輪在船尾協助頂推時的最大航速為5 kn，速度越慢，拖輪效率越高，這對超大型集裝箱船來說更為重要。

4.設定好底線

要依據本船當時的載況、車舵情況、均勻流場的大小來決定本次操縱的底線。底線包括但不限于：本船帶拖前與碼頭岸線的有效距離，帶拖時的速度，掉頭前的速度，若不能及時調轉船頭時第二方案實施的時間節點，加車增加舵效后本船最大速度，要使用拖輪協助調頭的最小ROT，應急拋錨時機的節點。結合實際經驗，參考船舶矢量大小和方向，及時在運動狀態進入底線之前控制好船舶趨勢。精確把握好進入調頭區的最佳時機，盡量做到動作連續，一氣呵成，避免在調頭區與離泊船產生尷尬局面甚至危險局面。

四、結語

穿山北港區是典型的島礁區，流場非常混亂。超大型船舶由于其載重量巨大，吃水和受風面積都很大，在非均勻流場的操縱具有較大的風險，需要科學計算，謹慎選擇操縱方案。本文對潮流進行了分時段分析，結合實踐將穿山北港區水域內船舶三種不同調頭方法進行了分析與比較，提出了不同操縱方式的風險和注意事項，為駕引人員操縱提供參考，便于其根據實際情況選擇合適的調頭方法。