強吹開橫風靠泊洋山冠東5泊的潛在風險及應對措施

摘 要：強吹開風時，超大型集裝箱船舶由于受風面積大，靠泊難度很高。安全靠泊對于提高碼頭利用率，滿足集裝箱船的船期要求有著重要意義。本文分析強吹開風靠泊的風險點和操縱難點，通過實例，提出一些操縱建議，供同行參考。

關鍵詞：強吹開風；超大型集裝箱船；靠泊技術

0 引 言

伴隨著國際貨運量的增加，洋山港區船舶大型化趨勢日益凸顯、集裝箱吞吐量和船舶艘次量穩步增長。2024年，洋山港深水港集裝箱吞吐量超過2 600萬TEU，占整個上海港一半以上，創下新的歷史紀錄。全年安全進出國際航行集裝箱船舶8 895艘次，其中可裝載1.8萬TEU及以上的集裝箱船安全進出1 451艘次。

洋山港的氣候條件對于可裝載1.8萬TEU及以上的集裝箱船，全年符合安全靠泊作業要求的窗口期并不充裕，不能滿足港、航雙方的需求。因此，對操縱該類船靠泊所面臨的風險做出評估，并通過總結靠泊經驗來提升靠泊技能，以最大限度滿足泊位的需求，緩解日益增大的集裝箱箱量和貨物吞吐量的需要，對縮短船舶的班期、提高航運公司的營運效益有至關重要的意義。

1 冠東碼頭概況

1.1 泊位

冠東碼頭建成于2007年，碼頭的長度為2 600 m，走向125°～305°，設計標高為8 m，泊位前沿水深-16.5 m。

1.2 氣象水文

洋山深水港位于長江口南側、杭州灣入海口東部，屬于北亞熱帶海洋性季風氣候，季風風向的變化十分明顯。夏季盛行偏南風，冬季盛行偏北風。春季的江淮氣旋天氣系統往往帶來8～9級的偏南大風，冬季頻繁南下的冷空氣會帶來8～9級的偏北大風。每年影響港區的臺風有2～3個，7—9月是臺風活動最頻繁的季節。春季多出現平流霧，年平均霧日28.8天。

洋山港的理論深度基準面在1985年國家高程基準面以下2.36 m，潮汐屬于半正規淺海半日潮，平均漲潮歷時5 h 51 min，平均落潮歷時6 h34 min。洋山港潮流大致呈往復流，落水流速大于漲水流速，潮汐計算以唐腦山驗潮站（30°35.′8N/121°58.′0E）為準，初落時間為唐腦山高潮后1 h，初漲時間為唐腦山低潮后 1 h。

2 1.8萬TEU超大型集裝箱船的結構特點及操縱性能

2.1 結構特點

1.8萬TEU超大型集裝箱船絕大多數是駕駛臺居于船艏的設計，甲板上可以裝10層集裝箱，壓載狀態下船體處于尾傾狀態，為了盡可能使得螺旋槳整體浸沒在水下，前后吃水差很大，船艏受風面積較大，首側推效果變差。方形系數Cb多接近甚至超過0.7，船舶大而肥，已經非常接近油船、散貨船等低速載重型船舶。出于經濟性考慮，每載重噸匹配的主機功率較小。由于體形龐大，盲區相應增大，尤其甲板堆箱較高時，尾部的盲區顯著增加。

2.2 操縱性能

1.8萬TEU超大型集裝箱船方形系數Cb較高、長寬比L/B較小、肥大豐滿，T值較大，航向穩定性與追隨性都較差。

由于尺度大、排水量大，慣性大，要改變其初始運動狀態的時間就會比較長，靠泊時的減速、離泊時的加速過程都比較慢。同一艘超大型集裝箱船在重載和壓載2種狀態下的停車和倒車沖程相差很大，重載要比壓載的沖程大得多，靠離泊時應充分注意到這一點。

1.8萬TEU超大型集裝箱船由于本身側面積很大加上甲板上裝載了大量的集裝箱，使受風面積更大，風對船舶操縱的影響很大，尤其是在低速航行、靠離泊操縱時。重載大吃水時受流面積大，流對船舶的影響明顯，當低速航行遇到橫向流時，要用較大流壓角才能使船位保持在計劃航線上。

3 靠泊風險與應對措施

鑒于1.8萬TEU超大型集裝箱船的結構特點和操縱性能，依據風力的作用效果，分析靠泊過程中存在的風險，并采取應對措施，才能確保安全靠泊。由于頂風的風力或偏頂風的風力、順風的風力或偏順風的風力所致的船體偏轉和橫向漂移并不明顯，基于風力作用效果，著重探討船舶在正橫風中以及在風弦角約為45°（俗稱前八字方向）、135°（俗稱后八字方向）這3種受風狀態下操縱1.8萬TEU超大型集裝箱船落水靠泊冠東5泊的風險及應對措施。

3.1 風力的作用效果

據參考文獻[3]可知，橫風所致運動船舶漂移速度公式：

（1）

從（1）式可知，風致船舶漂移速度 除了與船舶水線以上的側面積 與水線以下的側面積 之比有關外，還與相對風速和船舶航速有關。通過下面公式（2）估算出被引船在某一航速的風壓差角 ：

（2）

空載時， ，

（2）式簡化為

滿載時， ，

（2）式簡化為

據參考文獻[1]可知，風壓不僅會導致運動船舶漂移而且還會導致運動船舶偏轉。以重心為支點，風壓所產生轉船力矩的表達式為：

（3）

上式中，風力

Ca為風力系數，正橫來風時，正橫受風風力估算式為Fa=0.69BVa2（5）a為風力角，lG為重心至船艏的距離，近似為L/2，a為風力作用中心至船艏的距離，Cma為風力轉船力矩系數，當風弦角約為130°時，其值最大，Aa為船體水線以上正投影面積。依據Cma曲線圖讀取風力轉船力矩系數，借助公式（3）估算出風力轉船力矩，也可依據風弦角的變化趨勢預判淌航船舶保向性能的變化趨勢。

3.2 風力作用下靠泊風險與應對措施

3.2.1 前八字來風中靠泊風險與應對措施

前八字來風的風力作用中心位于船舶的船舯之前（如圖1所示），前進中船舶的轉心約在重心稍前處，由于風力和水動力產生的轉船力矩相反，風致船舶偏轉效應弱、風致漂移效應較強。在此條件下船舶保向性較好，最大風險為風致漂移導致船體壓向下風的大洋山礁石。因此，在偏北風的風力較強，操縱船舶落水靠泊冠東5泊時，需采取以下應對措施。一是及早在被引船下風側帶妥拖船；二是合理控制船速和船首向。在船舶距泊位縱距1 n mile之前，船速不應過慢；三是船首過泊位N旗后，應及時控制船速，使用尾拖及早抑制倒車船艏產生的偏轉。

3.2.2 正橫風中的靠泊風險與應對措施

正橫方向來風的風力作用中心位于船舶的船舯附近（如圖2所示），風力和水動力產生的轉船力矩一致，因此風致船舶偏轉效應較強、風致漂移的效應最為明顯。在此條件下船舶保向性較差，最大風險為風致漂移導致船體壓向下風的大洋山礁石。顯然，與3.2.1節所述的局面相比，在較強的橫風中操縱船舶靠泊的難度更大。因此，在此條件下，需采取的最有效最穩妥的措施還是在被引船下風側帶妥拖船，船艉需帶一艘大馬力拖船。同時，與3.2.1節所述類似，為把風壓差角控制在合理范圍內，船舶通常以較高的速度接近碼頭。

3.2.3 后八字來風中靠泊風險與應對措施

后八字來風的風力作用中心位于船舶的船舯之后（如圖3所示），由于風力和水動力產生的轉船力矩一致，而且風力轉船力臂最長，因此風致船舶偏轉效應最強，風致漂移效應也較強，在淌航過程中船舶極易失去舵效，通常需要進車才能維持舵效。因此，船艉左胯至少一艘大馬力拖船及時就位帶妥，有必要在被引船船艉帶一艘可隨時實施吊拖降速的拖船。

4 進港靠泊操作

為順利完成靠泊冠東5泊的引航任務，需在進港前做好各項準備工作，為化解在操縱船舶入泊過程中可能遇到的各種風險創造有利條件。

4.1 登輪前的準備工作

依據進港計劃、船舶資料、水文氣象等制定靠泊方案。靠泊方案包括拖船馬力的配置，各階段的航速，風壓差角的估算，潛在風險的應對措施。通常安排一艘拖船護航進口，

3艘拖船協助靠泊，引航員可根據當時氣象情況增加協助拖船。

4.2 登輪后，和船長交換并核實以下信息

4.2.1 進一步了解船舶的操縱性能。包括受風面積，首尾吃水，主機推進器類型和功率，連續可啟動次數，微速前進的船速，倒車功率，船艏側推器功率等；

4.2.2 掌握導航設備的信息。包括雷達的盲區，電羅經的誤差，VHF是否良好；

4.2.3 舵機的工況，NFU、應急舵、雙錨是否隨時可用。

4.3 進港操縱實例

2024年5月27日，唐腦山低潮潮時1938，潮高84 cm，東北風8～9級，“馬斯特里赫特馬士基”計劃1800時靠冠東5泊位。該船船長399 m，寬59 m，首吃水10.6 m，尾吃水12.3 m，主機62 000 kW，雙車雙舵，側推5 000 kW，橫向受風面積15 471m2。海港111、117、118，3艘拖船協靠。

4.3.1 靠泊預案的制定

考慮到在進港過程中，泊位附近的實際風速很有可能超過35 kn，在入泊過程中有以下操作難點：在靠泊前期，因受風明顯使得大輪離泊位橫距相對較開，相對增加更多靠泊時間；大輪受風面積大，靠泊過程中進泊比較困難；在泊位前沿，由于流壓角變小，大輪出現很難進泊現象。

根據當時情況，引航員作了如下布置，“海港117”

5 000 kW，拖纜帶在左尾的帶纜甲板；“海港118”3 800 kW，拖纜帶在左首主甲板靠近首樓處；“海港111”3 670 kW，不帶纜，機動操作，先頂首，后移到尾部。依據公式計算，拖船100 kW產生2 t的推力，側推100 kW產生1.5t的推力，3艘拖船能夠提供250 t推力，側推提供75 t推力，總的推力是325 t。依據風力公式（5）可以算出，在風速30 kn時，船舶橫向的風力是250 t，船舶橫移速度0.2 kn時估算水阻力約30 t，拖力＞風力+水阻力，因此可以靠泊。

4.3.2 進港靠泊操縱

2024年5月27日，能見度良好，引航員于1640時按計劃在Y3燈浮登輪進港。

1700時，正橫西馬鞍山報告線進口，船速12 kn。通知船方前后分開準備帶拖船；

1710時，筲箕島進口，船速10 kn。右轉航向，將船位控制在上風；

1730時，抵達小巖礁，船速6 kn。前后拖船就位，開始帶拖船；

1750時，縱距泊位下沿2倍船長時，船速降至4kn，橫距0.1nm時，入泊角減小到10°以內，進入橋吊范圍內，橫距70m時，入泊角減小到5°以內。

1815時，平穩靠妥冠東5號碼頭，橫移速度＜0.1kn。

4.3.3 靠泊操縱注意事項

4.3.3.1 如靠泊初期離泊位橫距較遠，應在縱距2個泊位前進行大幅度減速，調整大輪的船首向，以合理的角度進泊。在泊位外檔1～1.5鏈橫距時，逐漸調整大輪船艏，減少大輪與碼頭的交角；

4.3.3.2 根據大輪偏轉效應，判斷大輪的風力作用中心點的大致位置，合理調整中間拖船位置，以接近平行泊位態勢靠泊；

4.3.3.3 在泊位前沿大輪進泊緩慢，可考慮將大輪進泊相對困難一端先靠貼泊位，然后再將大輪另一端緊接著進行靠貼，以免大輪在泊位前沿較長時間內出現與碼頭存在交角現象；

4.3.3.4 在帶首尾纜時，可考慮將外檔纜帶于近船側，而將里檔纜帶于相對遠側，以起到相對更好的穩泊效果。

5 結束語

文中對在橫風中操縱船舶靠泊冠東5號碼頭所面臨的風險做出了評估，并實例介紹了強橫風操縱船舶靠泊冠東5號碼頭的方法。航行的時候要密切注意船位，保持本船在上風、上水，尤其在通過岬角等受岸形影響產生切邊流的地方，更加謹慎。如風力明顯較強且大輪受風面積較大，應選擇急流時段進行靠泊。

參考文獻

[1] 王逢辰主編.船舶操縱與避碰[M].北京：人民交通出版社，1992.

[2] 蔣維青等編著.船舶原理[M]. 北京：人民交通出版社，1992.

[3] 龔雪根主編.船舶操縱[M]. 北京：人民交通出版社，2000.

[4] 智廣路，楊曉東，陳愛平．上海港航路指南［M］．大連：大連海事大學出版社，2006．

[5] 林曉梁. 超大型集裝箱船安全靠泊洋山深水港［J］．航海技術，2009（1） ： 17-20．

作者簡介

梁黎明，高級引航員，在上海洋山港從事引航工作

薛松輝，高級引航員，在上海洋山港從事引航工作

蔡斌，高級引航員，在上海洋山港從事引航工作

高濤，高級引航員，在上海洋山港從事引航工作