40萬噸級礦石船靠泊大連港礦石碼頭探析

馬連勝 王立財 大連港引航站

2008年以來，巴西淡水河谷公司為了降低海運費波動給公司礦石出口帶來的風險，開始訂造40萬噸的超大型礦砂船。為應對該類船舶對我國沿海港口運輸市場的影響，交通運輸部和國家發展改革委于2015年發布《關于港口接靠40萬噸礦石船有關問題的通知》，規定了40萬噸礦石碼頭布局方案，其中涵蓋4個港口5座碼頭共7個泊位。大連港大孤山港區鐵礦石專用泊位1個包屬其內，截止到2021年6月大連港引航站引領40萬噸礦石船220余艘次。

未來隨著40萬噸鐵礦石船越來越多地投放到巴西—中國航線，該船型正逐步成為沿海港口鐵礦石運輸代表船型之一。大連港大孤山港區作為環渤海地區主要接卸港區，40萬噸礦石船掛靠該港區的頻率將不斷提高。為保障引航安全、助推區域經濟發展，本文基于大連港40萬噸級礦石碼頭的航道、潮汐、海流特征，結合該類船型的操縱性特點，總結引領要點，以期為同類船舶安全靠泊提供借鑒。

1.大連港40萬噸級礦石碼頭概述

遼港集團大連港40萬噸級礦石碼頭是我國40萬噸級鐵礦石進口碼頭之一，是東北地區重要的國際鐵礦石物流分撥中心。

1.1 航道概況

礦石碼頭位于大孤山南端，黃海之濱，面朝黃海，西側為大連灣及三山島，東側為新港LNG及新港30萬噸VLCC泊位，自然水深均在-20米以上，通航條件良好，是不可多得的天然良港。

泊位設計航道水深-23.7米，經疏浚后港池水深為-25米，調頭區設計水深-23.7米，調頭區寬度為850米。

1.2 潮汐情況

參考胡超魁等關于《大連新港附近海域的水動力環境特征分析研究》的結果，基于表1的潮汐參數觀察數據,利用潮汐性質判別公式，得出本港潮汐屬性主要為規則半日潮特征,但由于計算結果接近于0.5，所以該域亦呈現出不規則半日潮性質。

1.3 海流特征

（1）流向。NO.1號觀測站漲潮流流向多為W—N向，落潮流流向多為S—SW向；NO.2號觀測站漲潮流流向多為 NW—SW向，落潮流流向多為NE—E向；NO.3號觀測站漲潮流流向多為SW向，落潮流流向多為NE向。

（2）流速。NO.2 號觀測站流速最大,流速多為30～60cm/s；NO.3觀測號站流速次之，流速多為20～50cm/s；NO.1號觀測站流速最小，流速多為10～40cm/s。航道、泊位附近高潮頂及低潮底前后1小時內流速最大，漲落潮之間的換流時間流速最小。

（3）小結。根據觀測數據發現本海域海流有往復流特質,其中NO.2號觀測站和NO.3號觀測站海域往復流特征明顯，整體來說流速表層最大、中層次之、底層最小。受海底地形、岸線和防波堤等建筑物的影響導致各個觀測點數據略有不同。潮流觀察點，如圖1所示。

圖1 大窯灣潮流觀察點分布

大連港礦石碼頭建于大孤山東南端，岸形對于流速流向有很大的影響（如圖2）。泊位的走向為NE/SW，碼頭泊位為棧橋式結構，與海圖20米等深線重合，泊位以外調頭區水深基本穩定，而泊位與岸線之間水深迅速減小，等深線變化比較明顯。而且，潮流經過此處時部分流水受岸線影響，形成回頭流，并對潮汐的主流向造成干擾。主要表現一是泊位附近的換流時間明顯比K3號浮筒外的主流晚，經常是調頭區以外已經換流，而碼頭附近沒有換流；二是泊位東北端受岸形影響，回頭流明顯，對船艏靠攏造成反推現象；三是小潮汛的換流時間比大潮汛的換流時間要晚，在航道南端及三山島東側由于島嶼遮蔽流速會變緩。

圖2 礦石碼頭地理位置

2.VALEMAX型船舶簡介

VALEMAX 又被稱為China max，VALEMAX型散貨船，是指由淡水河谷設計的40萬噸載重噸的超大型礦砂船（VLOC），如圖3所示。

圖3 VALEMAX型散貨船

2.1 船型特點

該船型是目前世界上最大尺度的礦砂船，載重量為40萬噸，船舶結構尺度為：船長360米、型寬65米，設計型深30.5米、夏季滿載吃水23米、滿載海上航速14kn、續航力為25000海里，為單機單槳尾機型船舶，特殊直鼻首。

2.2 設計特點

VALEMAX礦石專用船具備典型的肥大粗短型的設計特點，與一般的貨船相比，不同之處如下所示。

（1）長寬比(Lpp/B)小，方形系數(Cb)大，舵面積比(AR/Ld)較小。由于船寬與吃水比例較大，船型顯得“肥、胖、短”。

（2）單位載重噸與主機功率之比較小，其FULL ASTERN速度也僅能達到FULL AHEAD的30%左右。

2.3 操縱性特點

VALEMAX船舶操縱主要特性包括：

（1）滿載質量及慣性大、制動時間長。VALEMAX型船舶重載靠泊時，由于船體質量大，縱向和橫向移動的慣性也大，停車沖程和倒車沖程都大，其滿載情況下的停車沖程不小于4海里，停船至少為50～60分鐘，靠離泊時船舶橫移困難，因此需要足夠的大馬力拖輪協助進行停船、轉向、減小慣性。

（2）旋回性好，追隨性、航向穩定性較差。追隨性差、航向穩定性差、旋回性較好是VALEMAX型礦砂船的典型特點。施小舵角時應舵能力較差，對舵的響應非常慢，施舵后，一旦船艏開始偏轉即意味著轉向慣性業已形成，因此不易穩定在新航向上。淌航喪失舵效的時間一般較早，船速為3kn左右的時候，就已很難自己保持航向。

（3）淺水效應、岸壁效應明顯。由于超大型船舶體量較大，淺水效應和岸壁效應較明顯，船體下沉量相比于小型船舶，同一航速下的下沉量增大較明顯。

（4）受風、流作用影響明顯。超大型船舶更易受風、流的影響。在港內，滿載航行、靠離泊過程中，急流造成的漂移可能釀成擱淺、碰撞事故；空載時，強風壓對船舶操縱影響明顯。

3.大連港礦石碼頭VALEMAX礦石船引航操作規程

大連港引航站高度重視VA LE MAX型船舶的引航，針對該類型船舶操縱性相比于普通船舶具有操作困難、受流影響大、引航時間長的特點，制定了詳細而周密的引航操作規程，以確保引航安全，更高效地服務客戶。主要內容如下。

3.1 作業標準

（1）風速：≤7級（14m/s）；

（2）浪高：順浪≤1.5米，橫浪≤1.2米，周期＜8s，并且能夠滿足拖輪正常作業的需求；

（3）能見度：白天≥1海里，夜間≥2海里，且處于穩定狀態；

（4）富余水深：≥10%最大吃水；

（5）夜間時段，引航員若認定當時的通航環境無法保證靠泊安全時，可終止引航。

3.2 引航員登船前的準備

（1）拖輪配置：除執行《大連港船舶引航拖輪配置標準》外，還應考慮靠泊拖輪總馬力不少于3.5萬匹的實際要求；

（2）明確協助拖輪在指定時間、地點候船；

（3）通知碼頭方做好準備：跑吊、夜間照明、開啟靠泊儀等。

3.3 引航員登離船地點、時間

（1）靠泊登船地點：錨泊船應選擇錨地待泊點處登船；直接到港船舶，在規定的指定登離輪點處（38°52′N、121°56′E）登船；

（2）時間：應選擇船舶進入調頭區及靠妥碼頭時，保證其整體過程為頂流靠泊作為計算時間起點，具體時間由當日值周科長確定。

3.4 引航員登船后的操作

（1）保證有效的通訊聯絡暢通，并應守聽交管中心及引航作業頻道；

（2）主動向船長詳細了解船舶狀況，特別是主機性能，并介紹靠泊方案；

（3）護航拖輪就位并進行有效護航，包括帶纜一同行進或附近伴航；

（4）船舶進入航道前至少1海里應帶妥拖纜；

（5）通過導助航設備，必要時利用拖輪協助觀察，以確定流向及流速，并在合適時機進入航道；

（6）靠泊 推薦拖輪帶纜方式為：艏艉外舷側各帶2條拖輪，船艉中間帶1條，另余1條拖輪作為機動準備，且拖輪馬力應合理搭配；

（7）靠畢碼頭，通常采取艏艉各42222的系纜方式，且由“中間向兩頭”帶纜。

3.5 靠泊重點環節

（1）重載靠泊應選擇南流水時段頂流進行；

（2）建議：重載靠泊進入航道船速＜3節，進入掉頭區船速＜2節；要求：攏岸法向速度＜8厘米/秒，靠攏角度＜3度；

（3）船舶進入調頭區，初始橫據不宜小于300m，當橫距泊位約150m時，應盡可能減少艏向與碼頭夾角，最終保持平行靠泊；

（4）碼頭附近，前后拖輪應提前放纜，有效控制船舶攏岸速度。

4.VALEMAX型船舶靠泊大連港礦石碼頭各航段分析及操縱要點

以該類型船舶自錨地起錨直至靠泊完成（如圖4）各航段為例，分析靠泊VALEMAX型40萬噸滿載礦石船引航方案及操縱要點。

圖4 VALEMAX型礦石船靠泊計劃航路

4.1 起錨至出錨地航段

40萬噸級礦石船一般情況下都是錨泊于大窯灣新港貨輪錨地東南端，據泊位大約距離為10海里。引航員一般都是在高潮前4小時登輪，引領船舶駛出錨地，航向接近270°，此時錨地流向NE偏E，船舶左船艏頂流航行。錨地航行時由于船舶質量大，加速較慢，因此，應充分考慮流水對船舶的影響，對錨地錨泊船盡量遠離通過，搶足上流，避免低速時被流水壓向錨泊船。時刻觀察錨地船舶動態，及早聯系避讓，低速用舵避讓船舶時應本著“早、大、寬、清”的原則，早用舵、大舵角、早回舵，及早用車舵抑制轉船慣性。一般情況下，自起錨到出錨地距離約為4海里左右，船舶速度控制在6～7節左右。

4.2 控制航速航段

駛出錨地后，調整航向對準大三山島南端，此航段大約3海里左右，大船在此階段根據潮汐換流時間控制航速、選擇恰當的進航道時間段。因為潮差不同，換流時間有所不同，依據多年引領經驗，總結如下：當潮高在2.6米以下時，應在高潮前1小時進航道；潮高在2.6～3米時，在高潮前1.5小時進航道；潮高在3米以上時，應在高潮前1.5～2小時進航道。可以采取低速航行，或者停車淌航的方式減速。該航段為左艏頂流航行，航段減速到4節左右為宜。

4.3 轉向航道航段

第三航段以距DS3號浮1.5海里開始轉向，將30米等深線置于船舶左側通過，船首向通常為330°左右，此階段由于潮流受到大三山島的遮蔽，大船受流影響減弱，當駛過三山島后，受到水道NE流影響加大，及時調整航向克服流壓影響。此航段控制船速不高于3～4節為宜。當船位于小三山水道時應將大船航向穩定下來，觀察流向流速的變化。通過觀察，判斷此時流場是否處于換流前的緩流時段，即是否為漲潮流。如果確定換流，即可繼續靠泊。若判斷NE流仍然較強，可以采用停車淌航，拖輪協助減速維持船位，等待緩流或換流以后靠泊。此航段應將拖輪帶妥，通常為右側帶四條拖輪協助大船頂拖靠泊，船尾中間帶一條拖輪協助減速，左側保留一條拖輪機動。

4.4 靠泊航段

第四航段即靠泊航段，控制大船通過K 2和X 2航道入口時速度應低于三節，船位位于航道左側1/3和1/2通過，根據流速及流壓調整航向，保持船首位于K3和K5之間，始終控制船舶右首適當迎流，當流壓造成大船向泊位漂移過快，及時調整航向，減小迎流角。應注意大船由于淺水效應及低速舵效較差，調整航向時應果斷，避免小角度調整，必要時及時進車和拖輪協助，控制大船的轉向慣性。如果慣性過大應及時通過反向用舵或者拖輪頂推抑制，避免船舶左側迎流。大船進入調頭區速度應控制在2節以下，如果停車淌航造成舵效較差，無法保向，可短暫進車，同時船尾拖輪倒車來保持航向。船舶入泊以后，應注意泊位前段的離岸流造成的入泊困難，通過調整入泊角和拖輪頂推抑制大船右轉。及時調整船舶與泊位走向的交角，當距泊位一倍船寬時，調整大船與泊位平行，通常使用右側船首尾的兩個拖輪放纜，中間三條拖輪負責頂推隨時調整入泊速度和角度，接近泊位時的速度為8cm/s。

5.結論

40萬噸級礦石船靠泊大連港礦石碼頭是個復雜的作業過程，受到諸多因素的影響（人員、環境、設施、管理），需綜合考慮、有效應對。因此，在日常工作中，引航員應做到以下幾點。

（1）注意積累引航經驗，每次執行引航任務，都應提前了解船舶狀況，做好引航方案，并針對可能出現的突發狀況，準備應對措施。以便能夠及時調整引航方案，保障引航作業安全。

（2）對引航水域的氣象、水文，以及其變化情況要了如指掌，針對大連港礦石碼頭，重點關注流的變化規律，以便實操中有的放矢。

（3）基于VALEMAX型船舶設計、操縱性特點，引領過程中合理控制船速、航向，通常引航員會采取大船船尾拖輪倒車制動，大船主機微速進車保持舵效，這種方法既有效解決了淌航喪失舵效的影響，又能有效地控制船速、保持船位。

（4）經常學習理論知識，跟蹤引航工作的相關新技術，豐富理論水平，與時俱進，以適應船舶智能化、大型化需求。