超大型船舶的操纵技术和事故预防.pdf

3.1大风浪中的船舶安全操纵0引言大风浪给船舶操纵带来一定的困难。为了保证船舶在大风浪中的航行安全，首先必须了 解风浪和船舶在风浪中的运动，然后针对风浪对船舶作用的规律采取正确的操船措施，方能达到安全 的目的。大风浪中操船涉及的因素很多，情况比较复杂，目前尚不能从理论上得到很好的解决，因此 积累经验还是十分必要的。1海浪的概述1.1波浪的要素波浪是水质点在外力作用下所形成的波动运动。在深水中波浪的水质点以一定的速度作轨圆运动，其波形以某一速度传播出去，而水质点并不随波形移动。水质点的轨圆运动方向，当处于波峰时与波的传播 方向相同，处于波谷时则与波的传播方向相反。这种波的波峰比较陡 峭，波谷比较平坦，因此称为坦谷波。表征波浪特征的几何要素如图1：波高H一波形最高点与最低点之间的垂直距离波K入一两个相邻波峰或被谷间的水平距离波速C一波形向前移动的速度波浪周期r水质点每回转一次所需的时间波面儿a一波表面的倾斜度图1坦谷波的波速和波浪周期与波存在以下关系:C=1.25/7(m/s)(1)t=0.80/T(s)(2)波浪的大小与风力、风时以及海区的广度、深度有关。风力大、风时长、海区广又深，则波浪就大。大 洋中最容易产生的波浪的波长是80140m,波周期为7-10So最陡的波的倾斜度为1/10,一般为1/301/40。海上波浪实际上是不规则的，是由各种不同波长、波高和陡度的波组成的。经观 测统计表明，其中有1/10波的波高是平均波高的2倍，称之为最大波高；有1/3的波高是平均波高的L 6 倍，称之为三一平均波高或有义波高。船员在海上目测的波高很接近有义波高。有义波高(h s/3)可以用来确定最大有义波的波长和最大能量波的波长：入最大有义:60八/3 入最大能量二40八cU/3(4)根据这两个波长可以估计出船舶在该不规则波中航行时摇摆情况。1.2波形的变化浅水区的波形变化。波浪从深海向浅海岸接近时，由于水质点的垂直移动受阻，水 质点的运动轨迹将由圆形变为椭圆。同时，由于回转运动与海底之间的摩擦阻力使波速降低。在浅水域 中波速随水深变化，但波浪的周期不变。因此，当波速减小时，波长变短，波高增大，而且海岸的倾 斜越急，这种变化越剧烈。此外，由于波谷与海底的磨擦部分的行进速度变缓，而波峰的行进较快，使波 峰向前卷起，同时在行进中破碎。这种波浪俗称为开花浪，对船舶的冲击力较大。(2)干扰引起的波形变化。当从大海远处袭来的大浪与本海区相反方向的波浪相遇，或 袭来的波与该处的反射波相互干扰时，形成合成波，它的速度变得很小，而波高可能增加一 倍，这种浪称为三角浪，对小型船舶危害很大。由于风浪的变化，使所产生的两个不同方向的波浪形成某一交角 时，就会发生波高作周期性变化的群波。在海上经常遇到的，周期性3个或5个大浪，随后又出现几个 小浪，就是这种群波。通过仔细观察，掌握住海浪的这个规律，就能选择在较小的波浪时进行较为有利 的操纵。2船舶在波浪中的运动2.1风浪中的船舶摇摆船舶在波浪中的摇摆运动，是波浪的强迫摇摆和船舶本身固有的摇摆相结合的复合运 动。这种摇摆运动由于受到水阻力的阻尼作用，因而是逐渐衰减的。摇摆的强度取决于波面角的陡度、波浪周期、船舶本身摇摆周期与船舶尺度和波浪的比例关系。对船舶安全有威胁的摇摆是横摇、纵摇和 垂荡。2.2横摇横摇摆幅。船舶在规则波中的强制横摇摆幅可以近似用下式表示：。二冶1-(丁代1)2(5)式中:。城大彼角(180 xHh)；：懒崎搐同期期从上式可见，船在波浪中横摇的大小，除与最大波面角有关外，主要取决于船舶本身的横摇周期与波浪周期的比值。当T”入1,即船舶的横摇周期比波浪周期小，则船舶横摇较快，甲板与波面经常保持平行，很少上浪，但船体所受惯性力较大。当T人1,即船舶的横摇周期比波浪周期大，则横摇较慢，并且与波浪不协调，船舶易与波浪撞击，甲板上浪较多。当T人心1,即两者的周期接近相等，船舶摇摆最剧烈，横摇角越摇越大，将会导致船舶倾覆，这种现象称为谐摇运动。谐摇时的横倾角可用下式估算：05=7.92(6)和;ao:最大波面角海上的波浪多是不规则的。由于船舶在不规则波中的横摇摆幅，在谐振区内比规则波小，谐 振区外比规则波大，所以船舶在不规则波中的摆幅不会比在规则波中大。因此用规则波来估算摆幅是 安全的。减轻横摇的措施。当船舶在波浪中发生横摇谐振运动时，如不采取减摇措施，将危 及船舶的安全。从操船角度出发，减摇措施有：调整船舶的横摇周期：船舶确定航线后，可根据本航次各海区季节可能遭遇的波浪周 期，于配载时选择较为合适的船舶摇摆周期，避开谐振区：T入=0.7 1.3(7)各类船舶的横摇周期如右表所列：超大型油船的摇摆周期，空载时都在6s以下，满载时在14s以上。船舶摇摆周期可用下式估算：T产/GM(8)式中:T9：横摇周期;B：船宽(m)；GM：初稳性高度(m);C9：摇摆周期系数,客船为0.75-0.85,货船为0.70.80为避开谐振区，当波长为100220m,其相应的波浪周期约为812s时，船舶的摇摆 周期应调整到小于6s或大于14s,就不会发生谐振了。酶变航向和航速，调节波浪的遭遇周期:波浪的周期T和波长入、波速C有下列关系：产上C(9)对于航行中的船舶，波浪相对于船舶的周期称为波浪遭遇周期工。+VcOSCp)(10)式中：入:波长(m);c：波速(m/s);V：船速(m/s);少:船首遭遇波浪的夹角，顶 浪为0,顺浪为180,横浪为90。由式(10)可见，改变船速V或航向角W,就能改变波浪的遭遇周期，避 免谐振运动。这种方法对于航行中的船舶是有效的。当3=90。或270。，即正横受浪时，Te=Ie。，此时改变船速对波浪遭遇周期无影响，只有改变航向才能取得减轻横摇的效果。例：如图2示某万吨货船，船宽B=20m，船速Vm=17kn,某航次开波峰图2往北欧，估计可能遭遇波浪的波长入=180m,波向与航向交角为60o,求该船配载时，GM 值控制在什么范围内才能避开横摇谐振的危险。解:由式由式(8)和(10)Te=X4-(c+Vcos)=1804-(L 25/180+8.74 x 0.5)=8.51s0.7re0.8B-TgM 或 0.8B+vL3维1.3(B-=-re)2GM 或 GM0.38(B+c)2L3(2038.518GM 或 GM0.38(204-8.51)27.18GM 或 GM7.18m,则 T01.3入时，相对纵摇摆幅(纵摇摆幅与最大波面角之比)小于0.4,纵摇角较大，船 长越大，越趋平稳。LW入，相对纵摇摆幅增大，正如小船遇长波，船舶纵摇很大，不论船速如何，无 法避免。纵摇摆幅一般随船速(佛汝德数Fn)增加而加大，但船长波短或船速快时，摆幅反而减 小。谐振的出现(T6=Te),随船速的减低而提前。当Fn=O时，纵摇摆幅不会太大，纵摇 角一般不超过最大波面角，船随波浪周期摇摆。因此，遇大风浪航行有困难时，采用滞航可减小激烈 的纵摇。此外，若货船配载相对集中于船首尾部，将增大纵向惯性矩，使纵摇周期加大，将对纵摇产生 不利影响。垂荡周期与垂荡位移。船舶垂荡周期可用下列公式估算：Th=2.4(12)式中:Th：船舶垂荡周期(s);d：船舶平均吃水(m)。船舶的垂荡周期和纵摇周期很接近，它们约为船舶横摇周期的1/2。垂荡周期的强迫 移位为：Z=Yh-h-pth（13）式中：Yh：有效波高系数，是由X/L决定的，它和垂荡运动的强迫力系数相当；h=1/2波高；pth：倍率 系数,取决于垂荡频率与波长之比（3/入h）垂荡运动是由波高h与3/入h（即Th/,）之比来决定的，波高越大,垂荡越激烈。Th/re较小时，垂 荡运动也小,船舶随波作周期性的升降；当Th/,接近1时成为谐摇,垂荡位移达到最大；当Th/,超 过1时,垂荡运动再度变小。入/L是影响垂荡的主要因素。当Th/,1时，即小船遇到长浪，不论是否发生谐摇，都不可避免地要发生较大的垂荡，船速越 高,垂荡越剧烈。（3）纵向顶浪航行时的摇荡情况。船舶在不规则波中顶浪前进，相当于遭遇一系列波长变化的规 则波的作用，这时不再适用谐摇的概念，而需用临界状态的概念来说明船舶摇摆情况。当船舶的纵摇周期丁中和波浪的遭遇周期re相等时，将发生谐摇。如已知船舶的航向、速度，则根 据公式（10）和（1）可推算出谐摇波长：A=0.78VT）+J-.78V3）2 v2H（14）根据谐摇波长和船长的关系，不难确定船所处的临界状态,从而判断船舶的摇荡情况。亚临界区域:船以某一速度航行，当谐摇波长小于3/4船长时.该船处于亚临界区域。这一速度相 当于低速。此时,纵摇和垂荡都较缓和，不上浪,不产生砰击。超临界区域：当谐摇波长大于入心大“义时，该船处于超临界区域，船舶的纵摇和垂荡中等。这相当 于中速货船在小波中航行,或快艇顶着中等海浪航行。但在大浪中一般商船难达到这么高的速度。临界区域：当谐摇波长介于船长和最大能量波长入n大城之间时,该船处于临界区域。此时，船舶 的纵摇和垂荡都非常严重，可能出现强烈的拍底和上浪。为了减轻摇荡，须避开临界区域，其有效的方 法是将船速降低到保持舵效的速度。根据以上临界状态的划分,可以根据遭遇的波浪要素来判断顶浪航行时船舶的摇荡情况。例:某万吨货船，船长147m，纵摇和垂荡周期为T（尸Th=6.Is,以航速V=17kn=8.74m/s在三 一平均波高/is/3=4m的波浪中航行，判断船舶的摇荡情况。按式（4）求最大能量单元波的波长：入最大能出=40/18/3=40X4=160m临界区域的谐摇波长为147160mc最大有义波长为：入鼓大有义=60无3/3=60X4=2403/4船长的波长为：入3“4=147x3/4=110m由上述分析可见，在V=8.74m/s,T5=*re=6.1s情况下，船舶产生谐摇的波长为145m,而船长为 147m,正好处于临界区域之内，纵摇和垂荡将是严重的。如果将航速降低至10kn,那么相应的谐摇波长 为111m,与人丸相近，船舶的纵荡可以减轻。反之，如果把航速增加到40kn,使谐摇波长大于最大有义 波长240m,也可以减轻摇荡，但这样高的速度商船是难达到的。（4）纵向受浪时产生的危险。拍底（slamming）：在激烈的纵摇和垂荡中，当船首升起后下落而与波的向上运动相撞击产生的 现象，称为拍底。它使船首底部,甚至在整个首垂线后1/4船长区域和波浪表面发生冲击，产生很大的 应力，将导致首部结构的损伤。拍底时船体发生急剧振动。容易产生拍底的条件：入/Ll：遇到与船长相当的波长时会产生剧烈拍底。海上的波长在80 140m之间，因此，如船长在这个范围内,则易产生拍底。d/L 5%：吃水与船长之比值小时易产生拍 底。一般空船时拍底严重,2/3载以上则不易产生拍底。船对波浪的相对速度超过临界速度时易产生拍 底。例如船长100m的船，以Fn=0.2的速度在hoo/3=8m的风浪中航行，发生拍底的临界速度为 7.43m/s。方形系数及棱形系数大的船,冲击力也大。U形船首比V形船首遭受拍击次数多,强度也大。依上所述，为了减少拍底，采取的措施：保持船首吃水大于1/2满载吃水；避免纵摇和垂荡的谐 振;保持船速在Fn=0.1左右。甲板上浪(ship water on deck)：打在甲板上的海水可看作是自由液面对稳性的影响，严寒时还 有结冰的危险。同时浪的作用还会使甲板设备、上层建筑直接遭受破坏,特别是装有甲板货时，易造成 货物移动，危及船舶的安全。甲板上浪与船首干舷高度、船速和相对波高(h“3/L)有关。船首干舷越 低，船速越大，波高越高，甲板上浪也越厉害。如某船当船速为12.3kn(Fn=0.2)时，每小时甲板上浪 39次；如V=24,6kn(Fn=0.4)时，每小时甲板上浪167次;V=0,则只有23次。因此，为了减少甲 板上浪，首先要降低速度。尾淹(pooping)：顺浪航行中，当船尾陷入比船速快的波谷时，浪打上船尾甲板，称尾淹。此时，船与波的相对速度很小,波通过船的时间较长，打上海水的机会就多。当船处于追波的前倾斜面时，会 出现航向不稳定状态，甚至突然产生脑横于波浪中，即所谓打横(broaching)。此时，一瞬间产生很大的 横倾，袭来的波浪打到船上便会使船陷入非常危险境地。顺浪中如出现这种状况，而不果断采取变速 措施,使船速与波速产生差异,就很难避免危险。螺旋桨空转(racing)：剧烈的纵摇和垂荡会使螺旋桨的一部分或全部周期性地露出水面，发生 螺旋桨空转现象，俗称打空车。空转时,螺旋桨效率显著下降,船速下降,螺旋桨、轴系和船体产生很大 的震动，同时使它们受到很大的冲击力，随时有可能受损。为了减轻空转现象和防止桨叶受损，应保持 桨叶没入水中20%30%的螺旋桨直径，当出现空转时，可及时调整航向和速度以减轻船舶摇荡。2.4顶浪航行时的船速界限船舶顶着大浪航行，会产生剧烈的纵摇和垂荡，同时发生拍底、甲板上浪和螺旋桨空转等不良现 象,使船舶安全受到威胁Q减轻纵向摇摆的有利措施是改变航向和航速。改变航向航速能减小纵摇，但 往往加大了横摇和垂荡。用改变速度来改变遇波周期，使之避开纵 摇谐振区，能取得良好效果。E-V-Lewis以入/L=l和1少/,=1 为条件研究顶浪航行的速度界限，其结果如图3所示。图3中绘出了 L2 0 8 Tp/re=1和Tp/Pe=0.9两条曲线，不同排水量和船长比的船舶可 0：4 选择曲线以下的适航领域内的航速，就能减轻摇摆的不利影响。从 图可见，肥大型船和满载状态时的界限速度要小，相对于波长来说，较长的船在波浪中可以保持较高的速度。图33 大风浪航行的准备工作航行中的船舶应经常处于适航状态。在大风浪来临前，必须采取相应的措施,并做好下列工作：(1)保证水宙。检查甲板开口封闭的水密性，必要时进行加固；检查各水密门是否良好，不需用的 一律关闭栓紧;将通风筒关闭,并加盖防水布;天窗和舷窗都要盖好,并旋紧铁盖;锚链盖好，防止海水灌 进锚链舱。(2)排水畅通。检查排水管系、抽水机、分路阀等，保证处于良好工作状态；清洁污水沟(井)，保证 黄峰巢畅通；甲板上的排水孔保证畅通。(3)绑牢活动物及加固货物。吊货设备、主锚、备锚、舷梯、救生艇筏以及一切没有固定的物件都要 绑牢;散装货物要扒平；各水舱及燃油舱应尽可能注满或抽空，减少自由液面；舱内或甲板装有重件货 物时,应进行加固,必要时加绑。(4)做好应急准备保证驾驶台和机舱、船首、舵机室在应急情况下通讯畅通;检查应急电机、天线、舵设备等处于良好状态；保证消防和堵漏设备随时可用；保证人身安全，如拉扶手绳、甲板铺沙等；加强全船巡视检查，勤测各舱污水沟等。空船压载。空船在大风浪中有很多不利之处，如：风压增大了倾侧力矩，保向性下 降，拍底增大，空转加剧，失速严重，易发生横摇谐振等等。为确保航行安全，应进行适当的压载，以 提高船舶抗风浪的能力和改善船舶的性能。空船压载量可参考下列数字：夏季为夏季满载排水量的50%；冬季为夏季满载排水量的 53%O在吃水差方面，既要防止空转，又要减轻拍底，一般以尾倾吃水差1.52.0m较为 理想。4大风浪中的操船措施如前所述，船舶在大风浪中航行，不论与风浪处于何种相对位置，都会给船舶带来困难。横浪中，由于船舶的横摇周期和波浪的周期很接近，容易丧失横稳性。此时，改变船速无济于事，因 此不得不采取顶浪航行。顶浪时，巨浪的冲击将会造成拍底、甲板上浪和打空转而损坏船体、设备、舵 和螺旋桨。如果为缓和浪的冲击而改作顺浪航行时，又将出现大量尾淹，舵效极度下降而被打横，仍然十 分危险。因此，必须采取措施，减轻船舶的摇摆，缓和波浪的冲击，以等待海面恢复平静，或采取积极 手段，尽早驶离大风浪海区。在大风浪操船实践中，以下几种方法供参考。可根据本船的船型、稳性、吃 水、货载和海域等条件选用。滞航(heave to)。以保持舵效的最小速度将风浪放在船首23个罗经点的方位上迎浪前进的方法，称为滞航。这时的船舶实际上是处于缓进或不进，甚至是微退的状态，而航向将随着 风向的改变需不断调整。这种方法可以减轻波浪对船首的冲击和甲板上浪，使船滞留在原地附近，以等待 海况的好转。对于下风侧海域不太充裕，船长较长，船首干舷较高的船采用此法最为有利。滞航中要 根据风浪的情况选择最佳的风浪舷角，以减轻船舶摇摆，并根据风浪的变化及时调整航速，保证有足够 的舵效，以免被打成横浪。(2)顺浪(scudding)。顺浪航行时，波浪与船的相对速度较小，可以大大减弱波浪对船体 的冲击。滞航中经不起波浪袭击的船舶，宜改用顺航。顺航和船舶由于纵荡的原因可以保持相当的速 度，有利于摆脱大风浪海域或台风中心。还应注意，船长与波长相近，船速又与波速接近时，则极易 发生尾淹及打横等非常危险的现象。波长大大超过船长或小于船长时，船舶都能平稳地航行。因此，当遇到入/L七I,C/Vl的不利情况时，应果断地改变船速，使两者的速度产生差异，并选择12个罗 经点的受浪角，以减轻尾淹和打横的现象。尾突出、舵面积较小的船，在顺浪中不易保持航向，可采用 尾拖物(如大缆等)来提高保向性。(3)漂滞(Lie to)。船舶停止主机随风浪漂流，称为漂滞。漂航中不能顶浪或顺航中保向性 差或船体衰老的船，可以主动采用漂滞方法。漂滞中，波浪对船体的冲击力大为减小，甲板上浪不多，只要船舶保持水密，有足够稳性，就可以渡过大风浪。为避免横向受风浪，可在船首抛出锚链，使船 首迎风浪。大风浪中掉头。大风浪中掉头，当船身转至横浪时，若回转引起的横倾角与波浪的 横倾角相位一致，则过大的横倾角将危及船舶的安全，并且横向受浪时，容易出现横摇谐振，因此必须 谨慎操纵。掉头时应掌握：等待较平静的海面到来。海浪大小的变化是有规律的，一般情况下，连着 三四个大浪之后，必接七八个小浪，俗称三大八小。要利用这个规律，使船舶在海面较平静时掉头。开始时慢速中舵(15。左右)，掉头过程中适时使用快车满舵。这样可以使前冲惯性小，减小船舶转向中 的横倾角，同时保证舵效，缩短掉头时间。从顶浪转为顺浪时，转向应在较平静海面到来之前开始，以 求较平静海面来临时正好转到横浪。此后可配合主机突进，用满舵，加速完成后半圈旋转。从顺浪转为 顶浪比较危险，必须先减速降低惯性冲力，等待时机，以求后半段掉转在较平静的海面进行。后半圈旋 转应尽可能迅速，否则大浪来到便难以转向顶浪，为此可根据情况采取主机突进的措施，以增加舵效，加速掉转。由于判断错误在旋转中遇到大浪来临而处于困难境地时，切勿强行掉转，可选择与波浪的适 当相位，等待时机，再次掉头。此时，切忌急速回舵，防止倾覆。对不同吨位船舶大风浪中采用相应措施的看法。综观上述的理论和以往的实践经验，对于不同吨位等级的船舶，由于结构强度、船舶大小、其抗风能力的不同以及承受波长、波高和波 能量的不同，其在风浪中的措施也相应不同。一般大型船舶在条件允许情况下在大风浪中取顺涌浪航 行为宜；一般小型船舶在大风浪中以滞航为佳，抑或在控制的水域中滞航；中型船舶，视风浪的大小 和承受能力，分别采用顺浪或滞航。大风浪是航海者很想避开而又不可能不遭遇的，只要我们能认识它，用“避害趋利”的 原则，就能掌握船舶操纵的主动性。苏永康吴如松3.2大风浪中大型集装箱船安全航行注意事项大型集装箱船舶在每吨位造价、相同速度下推进器功率、单位箱量的运输成本以及每吨 位分摊的船员工资费用等方面，均有益处，所以集装箱船舶的大型和超大型化被愈来愈多的船公司所 接纳。但由于此类船舶的尺度大、船速快、受外来因素的影响也大，且又长期处于负荷装载状态，又 多长期航行于远洋深海，难免会受到风大、浪高和强涌的袭击，从而受到来自各方面的应力摧残，使船 体金属疲劳，损害了船体的强度，甚至使船体钢板出现裂纹，而造成险境。现将船舶在大风浪中航行的几种情况浅析如下：1顶浪航行大型集装箱船舶在大风浪中顶浪航行时，由于船体庞大（一般3000TEU以上的船舶，船长 250m以上，宽在32m左右。5000TEU以上的船舶，长度在280m以上，宽在39m左右），航速又 快（一般在2026kn）,受浪面积明显增大，顶浪中受到的冲击和拍击十分严重。且由于船体的长度长,这种由对船体的拍击而造成的振波，在传播过程中的阻凝衰减，往往在驾驶台可能还感受不强，但实 际对船舶巳造成很大的影响。如：某轮在“不知不觉”中，前面的档浪板被撕裂，也易造成双锚松动,随部结构损坏；船随内部近水线部位往往会出现“冰敲状”的油漆裂纹，甚至大块油漆脱落；钢板凹凸，特别当涌浪波长与船长一致或接近时，如船脚处于波谷，相应的首尾处于波峰，此时甲板受力压缩，船 底受到拉伸，船体将产生严重的肿垂现象。反之，若船脚处于波峰，首尾处于波谷时，船底受到压缩，甲板受到拉伸，船体将产生 严重的脚拱现象。无论是肿拱还是肿垂，严重时均会导致船体断裂，造成船毁人亡的恶性事故。所以，船舶在离港时必须要严格掌握和控制船体的强度，使之符合各种装载情况下的弯 矩与剪力要求，以增强船舶抗风浪的能力。但由于船体长的原因，在一般装载状态下，弯矩往往偏大,经常处于肿拱、肿垂状态，且在实际生产中，由于港序、积载、中报箱重的不准、燃油、水等因素，很难做到在水平方向上重量的合理分配，因而往往可能超出许用应力。对此，船长必须充分考虑，做到心中 有数。当船舶在遭受大风浪袭击时，按耐波性的衡准要求：如在100次纵摇运动中有6次拍底 和25次螺旋桨出水，或1小时内超过6次，应及时地采取减速改向等有效措施，以减少正面受浪的 猛烈冲击。如当减至原航速的50%时，其冲击力会减低75%,以确保在大风浪中的航行安全。2横浪航行大型船舶在大风浪中应尽可能避免横浪航行。如船舶在大风浪中的横摇周期与波浪周期一 致 或接近时，便会产生谐摇。即本船的固有摇摆周期T厂与波浪周期丁皿之比等于0.7L3范围(Tr/Tw0.7-l.3)将产生谐摇。船舶的固有摇摆周期：Tw=C-B VGM；Tr：船舶的固有摇摆周期(s);B：船宽(m);C：系数，一 般为 0.70.8O波浪周期：9=0.8/1 入:波长(m)谐摇时的横倾角为0=7.92/T a：最大波面角(a=7rX h)将导致船舶横摇急剧增大而发生 危险。另大型集装箱船舶当甲板上满载集装箱时受风面积大大增大，产生巨大的风压倾侧力矩，一旦倾侧力矩大于复原力矩时会导致船舶倾倒。本人在香港锚地亲眼目睹过一条外轮集装箱倾倒在甲板。因此，大风浪中应当避免横浪航行。横摇角应控制在28度以内。如1000次横摇有一次超过28度，船舶应改向，改善人浪角度。3顺浪航行船舶顺浪航行时虽不会象顶浪那样受到海浪猛烈冲击，产生剧烈纵摇，但当船舶在顺浪和偏顺浪航行时，波浪和船舶相会的周期大，由波浪和船舶的相对位置关系可明显地反映出来。若波浪和船舶之间某种条件成立时，船就有可能处于危险状态。如船舶中部骑跨浪峰，船体前后部的外张部位处于波谷的位置，在波长大致与船长相等的顺浪中，稳性大约减小到静水中的一半以下，而且由于水线面的形状变化，GM发生变化，即横稳性发生变化。如高速化船的船速与船长相等的波的行进速度相接近时，船体中央停留在波峰上的时间较长，稳性易持续损失。这种突发性的稳性改变会产生大幅度的横摇，可能导致货物移动和甲板上浪，使稳性进一步恶化，在风浪和其它外力矩的作用下，甚至容易导致倾覆。止匕外，若波速大于船速时，波浪赶上船尾，当尾部处于波谷时，海水打上船尾，可能出现舵效下降，保向性变差，有时在船上会感到一种瞬时“停顿”的感觉，导致船舶打横而发生危险。船舶在顺浪和偏顺浪情况下,其动态特性是十分复杂的,一般有三维空间的六个自由度，有各种制约因素或危险境况，航海人员必须引起足够的重视，以确保人船安全。止匕外，船舶无论在何种状态下航行，在海底水深起伏波动变化较大时，当深海波浪在向浅水区传播时，由于受到海底坡度阻滞的影响，导致浅水区波浪移速变慢，波形也随之发生变化，波峰前倾，波长变小，波高增大。同时由于波谷处受到海底的摩擦比波峰处大，从而加剧了波峰的前倾。此种现象在深浅水分界区域可以明显的观察到，航行于此区域时，航海者应格外重视这一点。（蔡松培）3.3超大型船舶的操纵特点分析由于超大型船的操纵特性，决定了超大型船的特殊操纵性。主要包括转向性、保向性，因为其方形系数较普通船偏大而分别更好和差（操纵性指数K大而T小）；因为质量大而转舵、加速/停 车惯性更大；船体长（常常300 m及以上）而导致波浪中航行时受到的应力和弯矩（SF&BM）在船体分布 的不均衡性更大；吃水大而导致可航水域在特定航道变窄。1有别于“经典的”操纵方法的威廉逊旋回（Williamson turn）在各种手册、教科书中的威廉逊旋回操纵方法介绍中，都是向落水人员一侧满舵偏离原航向60度时再反向满舵做旋回，以便回到原航线的反向上来发现/施救落水者。但由于超大型船舶 的结构（主要是方形系数）特点，如果照搬操作实行威廉逊旋回则会平行偏离原航线很多而导 致贻误搜救时机而失败。由于大型油轮/散货船的肥大水下形状，决定了其回转性能好（即操纵性指数K大），旋回圈相对偏小。所以在向落水人员一侧操舵后偏离原航向必须小于60度就反向旋回，具体小到多少 度才能刚好回到原航线，则要通过试验。而对于瘦小型超长的船则相反。笔者在21万载重吨海岬型 大型散货船上试验的结果是35。40。，满载空载都适用。这个实验可以结合人落水（MOB）救生演习而 得出本轮的合适旋同时机。顺便要注意的是旋回接近中止时适当地比教科书上的20。回舵要早些。2锚泊操纵正确利用各种现有导航/助航仪器对超大型船舶锚泊作业有更大的意义。这是因为 通常超大型船的锚地离岸远、锚地船少、船长长等，导致目测参照物较少，船头盲区大。如果仅仅凭 借经验操船.难免失之粗糙，安全系数不高。通常超大型船都配有多普勒型深度/速度多功能显示仪（计 程仪），特别是对水速度和水流速度的直观显示大大方便了船位的控制。（2）速度控制。很多资料都建议5nmiIe停车，笔者认为在正常天气/海况下，以航速来 讨论更具操作性。例如在封闭式锚地顺风流进锚地口可能需要早停车而多用微进车控制服向和掉头锚 泊。以21万吨Capcsize船为例，压载状态锚泊的车速控制可以是（离目标锚位）：10海里时 航速约10kn；8海里时8kn,5海里时5kn,2海里时约2 kn,船舶姿态处于顶风流I海里时I kn。满 载时：距目标锚位10海里时约8 kn,8海里时6kn,5海里时3kn,2海里时12kn,1海里时约0.5 kn。这种模式控制车速在实践中证明比较安全和快速。当然这只是一个参考，要具体去适应当时环境而 调整，特别是陌生锚地要留更多的余地。之所以提出这个模式，是提倡更多的实践。倒车性能、当时风流大小、本船排水量大小（决定惯性主要因素）、锚地锚泊船密度及是否开阔等都是合理控制速度的依 据。在锚泊实践中，特别要注意的是合理利用转头角显示器，听取船头负责抛锚的驾驶 员的动态报告，以防止在大转头角时抛锚，以免断链。在航速（进或倒）2 kn以下时，微进军用舵稳定 转头角到预定照向把定后抛锚是一个通常做法，因为实践表明短时间低速用车对超大型船的进退速度影 响甚微。大型船舶的锚和锚链都较其他船大得多，但比起船体本身又微不足道，传统锚泊操纵上的“进抛法”、“退抛法”在具体应用时不可照搬。由于大型船的速度惯性大，应尽可能“静止”抛锚；避 免与风流合力的夹角过大也是“静止”抛锚的要求。防止抛锚时船舶进退速度过大，防止“转头”角过大而指 望锚链止荡，防止与风流夹角过大的三防是防止丢锚断链首先要考虑到的。3靠离泊操纵通常靠离泊由引航员操作，但并没有免除船长的责任。所以如何确保靠离泊的安全过程,实际上是监督引航员的靠离泊方案的制定和实施/修正的过程。3.1靠离泊方案的制定除了通常关心的风流、泊位长度、泊区水域宽度等外，对拖轮的数量和使用是制订靠离泊方案应关心的重要因素。针对本轮靠离泊的受风流影响程度，特别是吹拢风靠泊时，估计出受风力，再根据拖轮马力和经验加上一定的储备拖力来决定拖轮数，并要考虑各种不利因素的应急操纵的需 要。笔者曾于一次靠泊澳大利亚Port Hedland港时，在进港航道中发生船舶失电停车的事故，多亏足够 的首尾护航拖轮的协助得以安全退出航道。而对拖轮的使用往往是船长对引航员操作监督的薄弱环 节。如何合理用好拖轮协助操纵船舶对超大型船舶的操纵具有比灵便船更大的意义。超大的尺度和质 量决定了仅仅利用自身的车舵等操纵设备不足以安全靠离泊。3.2靠离泊方案的实施、修正靠泊时要特别注意靠泊横移速度的监控。当引航员忙于拖轮调度和与码头方联系时，更要注意横移速度的控制，以免损伤船舶和码头。通常多普勒计程仪会提供横移速度。在靠离作业中，有时会发生气象突变，如顶风靠变成吹拢风靠等情况，这时对横移速度的控制要更加小心。“适合当时的环境和条件”的操纵方法是最合理的。4大风浪中航行的操纵超大型船特别是矿砂船，高密度货加上大长度,决定了应力和弯矩在波浪中的频繁变化。部分超大型船配备了船舶应力/波浪监视仪,通过主甲板上的感应元件和雷达提供实际应力和浪高 数据，为实时直观监控船舶受力提供了极大方便。恶劣天气航行时,避免正顶浪航行能有效减小船体受力，使得剪力和弯矩处于有利范围。对于船龄老的船舶，必要时减速航行是大风浪航行时的有效措施。特别是在压载航行时保证合理的 随吃水对防止艇部船体特别是球鼻首区域的损伤十分必要，在稳性资料里通常可以查到这个最小的临 界值。在特大风浪里航行，虽然满舱压载（包括货舱压载），但避免正顶浪航行对保护船体很有必要。超大型船舶需要我们更多地关注船体受力情况。大风浪中避免船体过度受力等经典操船 方法是适用的，不能因为船大不太摇晃而疏忽对船体受力的监控，以免留下后患而减小船舶使用寿 命。5狭水道的操纵超大型船舶的大吃水进一步缩小了狭水道的可航水道的宽度。经常性用舵比用大舵角好，因为惯性原因在狭水道留给我们回舵的时间变少。例如在苏伊士运河，富余水深小、航道窄、浅水 效应明显，超大型船的“笨重”要求我们施舵要早、回舵要及时。为了应急安全，必要的拖轮护航十分 必要。超大型船在运河航行的护航拖轮通常不少于两条。充分利用通信导航设备及早获得和沟通周围船艇的动态对安全操纵很有帮助。在设有VTS的狭水道航行，尽早从VTS处获悉附近来往交通的动态，有利于安全和应急操纵。早用舵、及时 同舵，航速控制，备妥双锚，拖轮护航等是狭水道特别是水深受限的狭水道的操纵要点。（郑炳新）3.4超大型船舶安全操纵及货物装卸应考虑的主要因素“港明”轮是一艘好望角型船舶，船舶主要资料如下：排水量168784t,载重量1510533总吨77255,净吨48170,总长273m,两柱间长 度260m,型宽43m,型深23.9m,空船重量17739。夏季满载吃水17.419m,此时TPC106.3t/cm,海淡水变化量396mm。容量：淡水舱总容量386立方米,，重油舱总容量3903.4立方米,，轻油舱总容量 239.8立方米，压载水舱总容量69290.8立方米(压载水舱50292.5+第6货舱18998.3),货舱总体积167882.7立方米(9 个货舱)。1超大型船舶的操纵性能由于超大型船舶的尺度和载重量大，相比之下主机的相对单位吨位数所具有的马力反而 变小。如：好望角型“港明”轮：0.08715马力/每排水量吨位，巴拿马型“富华”轮:0.13072 马力/每排水量吨位。好望角型的船舶每排水量吨位的马力数只有马拿马型的67%。从而使超大型船舶与一 般的巴拿马型船舶在操纵性能上有很多需要注意的不同特点。操纵性能下降。舵效差，反应特别迟钝，船速在3kn左右时已无舵效。追随性能差，航向稳定性能差，航向保向性能差。停车惯性大，转向惯性大。(2)在浅水、狭水道或受限水域中产生的“效应”更加明显。阻力增大船速下降，船体 下沉，产生纵倾，振动加剧，旋回性能和舵力变差。根据以上这些特点，超大型船舶在港内靠离泊和抛锚时要特别注意，保证船舶的安全。1.1抛锚操纵超大型船舶使用的锚均为大抓力型的锚，具有代表性的是英国的ACI4型(Admiralty Cast No.14)o其锚爪与霍尔锚相比更为扁大，故其抓力也为普通锚型的2倍以上。若大型船舶 不采用抓力系数在78以上的大抓力型锚则容易走锚。另外能否发挥锚所具备的抓力还应视底质、抓入姿势、投锚的方法、出链的长度等等。表1是大抓力型锚同现有型锚的抓力系数对比表，不难看出大抓力型锚的抓力是现有型锚的2倍以上。“港明”轮采用的大 抓力型锚，锚重在12.075to左锚链13节，右锚链14节。表1锚的抓力系数对比表底质大抓力型AC14现有型ASS砂石83.5岩石泥沙2.41.8粘土1034下面以“港明”轮在Dalrymple Bay的抛锚为例，介绍超大型船的抛锚过程。Dalrymple Bay锚地分为北锚地和南锚地。北锚地在进出口航道以北，有指定锚位：N1N16；南锚地在进出口航道以南，有指定锚位：S1S16。邻近两个锚位中心之间相距L 9n miles,锚 地水深从11.8m到19.2m不等，底质为砂、泥和贝壳，以泥为主。“港明”轮于2004年12月31日至(J达Dalrymple Bay港，在到港2小时前报告VTS本轮 的动态和船舶资料。VTS告之本轮的下锚锚位在N5北边In mile处。为保证船舶安全，本船采取以下 措施：(1)到锚地前8.5n mile外进行倒车试验。从几次的试车看，如速度大于6kn,倒车不来,一直到速度56kn,倒车很顺利来车。(2)由于此次北锚地船特别多，加上VTS给本轮的锚位在船中央，观察其它船的船脑都 朝偏东方向，决定航经北锚地的北边再从其它船的船艇绕过去，到锚位时同其它船随向差不多，稍微 随向偏左一点，这样倒车时随向向右转，当船速停住时抛锚，锚位刚好在指定的锚位上。在绕过其它船时为保持舵效，一直用了半速。因大船舵效特别重要，来舵慢，来时 惯性大，在经过船中央时一定要保持较快的船速。在本船离锚位L 5L 6cab时开始倒车，此时速度在 4kn左右。看倒车水花到9舱后船速为3.7kn,到9舱前为2.8kn,到8舱中为1.8kn,一直到倒车 水花至7舱中 船才停住。因海角港锚地水深在20m左右，这次采用普通的抛锚方法。超大型船舶抛锚一定要 等停住才抛锚，还要根据不同的水深来决定是否采用深水抛锚法。当水深大于25m时，不可直接由 水面抛锚，应用锚机将锚送出至接近海底的高度，而后使船在确保极小的退势下，用刹车带将锚抛出。当水深大于50m时，可利用锚机将锚预定需抛出的锚链送出去，并以极微的退势，使锚链横卧海底。按我个人的看法，水深在25m以下，也可采用深水抛锚法，以保证安全。1.2靠离泊操纵大型船舶靠离泊重点在靠泊速度的控制和靠拢角的掌握；拖轮的数量和如何使用它。大型船舶在受限的港内行驶时，如果 船速太低，舵效差，很难控制；船速太快到码头时难以停下来。一 般情况到港内控制在5kn速度左右，比较好控制舵效，同时又容 易在船舶倒车和拖轮的协助下把船停下来。此中拖轮的配备特 别重要，表2是大型船舶在港内拖轮的配备。表2大型船舶港内拖轮的配备船舶大小（DWT）拖轮马力以及使用艘数15万吨左右2500马力左右4艘20万吨左右2500马力左右5艘25万吨左右2500马力左右2艘 13000马力左右3艘25万吨以【二3000马力左右5艘“港明”轮于2005年1月15日0500时从锚地起锚至0800完全靠好。海角港由于是开敞的码头，所以对系泊要求比较高。引航员上船，通过靠泊计划 向船长详细介绍对缆绳的要求，带缆的顺序和带缆的数量；当天的潮汐和潮流，（靠泊特别提醒潮流。1 月15日，0223高潮/潮高5.8m,0824低潮/潮高1.47m。潮流：0421最大退潮流/流速0.8kn,0713 平潮，1021最大涨潮流/0.73kn）；同时告之拖轮的数量和带拖轮的位置。此次“港明”轮带缆的数量 前后4+2+2；带缆的顺序：船首头缆/横缆/倒缆，船尾横缆/尾缆/倒缆。拖轮在进入港 界时带好。两艘拖轮推力都是55吨。（根据拖轮的进军牵引力1匹马力约等于推力0.01吨，相当于两艘5000匹马力）。一艘带在左船头，一艘带在9舱的左边，符合港内靠泊拖轮使用的标准。因拖缆较重，最好用绞缆机 协助带拖缆。必须注意，靠泊时要求靠拢角不能大于15度，速度在本船到达3号泊位正横时控