1、浅谈船舶在浅水中操船的影响及应对措施 摘 要：在浅水区域航行时，船舶受到的影响是时刻发生变化的，如果船长和值班驾驶员不能够有效的重视船舶浅水中的操纵性能的变化，不能及早的对各种突发情况做好预案，不能有效地处理各类问题，那么船舶随之都有可能搁浅或是严重横倾甚至倾覆，这会严重的威胁在航中船舶的航行安全，更对船上的人命安全形成严重的安全隐患。 关键词：浅水效应 安全航速 操纵性能 1.海事案例分析 1987 年 3 月 6 日，比利时港口泽布腊赫附近发生了英吉利海峡航行史上在和平时期所发生的最大惨剧之一。重 7951 吨的 “ 自由企业先驱 ” 号在刚刚驶离港口不到几分钟的时间内突然倾斜倒下，只因为
2、一处浅滩托住，渡轮才没有完全翻身，虽然这样，但这条载运着 450多人的渡轮倾翻在海水中，仍造成了 184 人丧生的惨剧。 通过对事件走访调查，发现是由于船上大副因为疏忽大意没有及时将船首正前方的首门关闭，导致大量海水涌入船舱进而导致船舶沉没。但 专家们研究发现，仅仅首门这一问题并不能在短时间就涌入大量的海水，因此，更深入的调查逐步展开。通过对与 “ 自由企业先驱号 ” 型号完全相同的姐妹船 “ 骄傲号 ” 做试验后发现，正常的出港速度不能导致大量海水的涌入，但是，船上经验丰富的船长为了赶时间，盲目地将船速推到了全速，超出了安全航速的标准。过高的船水相对速度使浅水效应不断加剧，造成船首剧烈下沉，
3、海水船首激起的海浪高达 4米，短时间涌入大量海水成为必然。 在 ?P于 “ 自由企业先驱 ” 号倾覆的调查结束后，更多的人开始向这个典型的海事事故寻求人为的事故原因。由于船长的 经验使然，没有严格执行安全航速的规定，是事件发生的主要问题所在；值班驾驶员没有及时开启测深仪、电子海图浅水报警等助航设备和功能，以至于没能及时发现在浅水中航行这个客观环境，造成船舶驾驶员操纵上的严重疏忽；由于是定期长期航线，上至船长，下至普通操舵舵工缺乏对浅水中航行的影响习以为常，没能严格地遵守有关航行安全的制度，缺乏对浅水效应潜在危险的认识和重视也是一项严重的问题，更是危及航行安全的一项潜在危险。 2.因浅水效应导致
4、操船相关性能分析 2.1 因浅水效应导致操船相关性能受到影响的原因 船舶在浅水中航行时，船首水花显著减小，船速下降，船体下沉，船尾后面出现尾追浪，舵效变差，船首有向深水偏转的趋势，给船舶操纵带来一定困难，当船底富裕水深小于船舶吃水的 1/3时，对船舶操纵的影响更为明显。 在船首处，由于船首削尖的外形，海水具有向两侧和向后的运动趋势，并具有向下的明显特点；船尾处水流向后运动， 并具有明显向上的特点， 如图 1b所示。但在浅水中航行时，船首或船尾部分水的流动因空间受到限制，原三维空间内的流动不得不变为向两侧或由两侧同时向内的二维平面式的流动， 如图 1a 所示。 这样， 就产生了不同于深水域中的船
5、体周围水压分布的新情况，如图 2所示。表现为船舶首位处流速增大，压力增加。因此船首便会急剧下沉，海浪对船首造成明显的冲击，如果船首处密封不严，则极有可能出现破损甚至漏水，进而对船舶的安全航行造成影响。 2.2 因浅水效应导致操船相关性能受到影响的规律 （ 1）船速降低：船舶在浅水中航行时，由于周围的水流从由前后、两侧和上下三个方向流动变成主要由前后和左右的水平方向流动，使船体周围的水流速度增加，因而引起的摩擦阻力和兴波阻力增加。当船速达到临界速度 Vs=gh（ h为水深）时，散波与横波合成为首、尾两个随船体前进的巨大横波，使兴波阻力达到最大值，船速下降更为明显。 （ 2）在浅水中航行时，船舶并
6、不是在航入浅水区的一瞬间就受到严重的浅水效应影响，而是随着水深吃水比的不断减小而愈发严重。关于水深对下沉量的影响， 一般认为， 当水深小于 7 倍的吃水时， 船体下沉开始察觉到， 当水深小于 2.5 倍吃水时， 船体下沉开始明显增加。 （ 3）舵力下降、旋回性能下降。在浅水中用舵时， 其回转角速度明显降低。根据模型试验表明， 当水深吃水比 h/T=2时， 回转角速度 降低为深水的 85% 左右；当 h/T =1.25 时， 回转角速度为深水的 50%。 2.3 因浅水效应对正常操船影响的特点 在船舶正常航行时，吃水较浅的情况不是十分常见的出现，特别是对于现代海船而言，港口、航道水深已经过人为的
7、加深和维护，船员在港口进出航行时也会有引航员在船协助驾驶，由浅水造成的影响也会得到引航员的注意，而避免因浅水而对船舶操纵造成不必要的影响。 但是，在港口外围，特别是沿岸通航带所涉及的航道位置，一方面不能得到港方和地方海事局的及时维护，另一方面也由于海浪潮汐的变化 ，海水下的深度变化不能及时的反映在海图等参考助航文献上，使得在此种水域及相关位置航行的船舶不能第一时间的预判到水深变化，极有可能因为产生了突发的情况变化而得不到及时有效地应对，造成不必要的麻烦，甚至产生影响正常航行的意外状况。 此外，应特别注意的是，由于海船船员长时间在大洋上航行，对于浅水效应没有足够的认知，对于浅水效应造成的本船和他
8、船的影响失去充分的考虑。 因此，在正常航行中，既要保证足够的预防措施，还要主动提升海员的安全航行意识，充分注意到不同的航行环境对船舶造成的影响，明确浅水效应 产生的原因、规律，防患于未然。 3.浅水效应的应对方法 3.1 关于安全航速的行动 在浅水区域，船舶会因阻力变大而降低速度，降低速度后，本船与他船的相对运动态势会发生变化，若驾驶员盲目加车，会造成主机过载，对主机造成伤害。此时，船舶驾驶员应主动配合环境变化，降低车速，减轻船舶的垂荡程度，减缓船体四周及船底与水的相对运动速度，减少附加的摩擦阻力和兴波阻力。在浅水中航行的船舶会产生舵效降低，舵力下降等问题，船舶的保向性会得到提高而操纵转向性能
9、变差，因此适当降低航速，保证安全航速的使 用，会有利于船舶在水道中的操纵、避碰。 3.2 关于操舵压舵的行动 由于船舶在浅水中舵效会降低，舵力下降，转向能力下降，导致在开阔水域达到的操舵转向效果在浅水中并不能及时达到，如不加注意，会造成操舵较小避让不充分不及时，导致船舶造成海事事故。因此，在浅水中操船时，应充分考虑到舵效降低的情况和相应的程度，在操船时，采取相对较大的操舵角。如果受到来自倾斜海底的横向制偏作用，应及时予以察觉，并操相应的固定舵角予以克服，积极对浅水效应予以应对，保证船舶的正常可控航行。 3.3 关于提高船员 意识的行动 当船舶按照既定航线航行，未来 24小时之内可能会收到浅水效
10、应影响时，船长和值班的船舶驾驶员应首先意识到浅水效应发生的可能性，及时加派 ?t 望人员，并在交接班时，告知接班驾驶员存在的问题和相关避让的方法。在夜间航行时，船长应及时将浅水中的航行注意事项留言在夜航记录簿中，对夜间的值班驾驶员予以提醒，并进行相关的指导建议。当船舶在与他船会遇时，应用 VHF甚高频与对方船舶及时联系，提醒对方存在浅水效应的情况，根据相关避让规则，提前采取避让行动。 4.船舶事故的预防措施 4.1 任 何情况下都要使用安全航速 在船舶航行过程中，如果船舶受到浅水效应，致使船舶的富余水深与由于船速的作用，使得在船首下方和海底形成水流的压缩空间，导致船舶首倾增加，海水将对船首造成
11、明 ?的冲击。随着船速的提高，船舶与水流的相对速度提高，首倾的程度愈加恶劣，船舶前方对船首的冲击也更加明显，并会对船首密封性不好的船舶造成严重影响。 影响船体下沉量大小的因素很多，它随船舶的种类、船体在水下的肥瘦程度、航速、水深和所航水域的性质（开阔水域、受限水域、封闭水域）不同而变化， 很难用公式计算出包含各种因 素的船体下量。美国 U.S. Army Corps of Engineers 推荐船舶在浅水航道中航行时船体下沉量的计算公式如下： 船体下沉量 =2 CB V2 /100 （ m）。 式中 CB 为与船舶吃水相对应的方形系数； V：船速，单位节（ kn）。 为了方便使用上式， 可参
12、考表 1查阅船舶在浅水航道中航行时的下沉量。 由表中数据可以看出，船舶方形系数越高，船体水下面积越肥大，在船速提高过程中，船体的下沉量越大，而且，此种增长的比例并不符合线性增长，而是增长的比率越 来越大，对船舶操纵的影响也更加严重。 4.2 航海仪器的正确使用 当船舶预见将要在浅水区航行时，充分的利用航海助航仪器会是一种良好传艺的表现。航海助航仪器能直观的反映出水深的变化，并能通过设置警报来及时提醒船舶驾驶员。由于船舶操纵性能变化和水深吃水比有很大关系，伴随着船舶行进，船速、水深也在随时的发生变化。 因此，船舶驾驶员需要充分使用航海助航仪器，利用测深仪测深，多普勒计程仪测量与水的相对速度，熟悉
13、并掌握受到浅水效应的各种情况下的影响，明确船舶面临的操纵性能影响和可能的性能变化 。船舶速度较高时，利用电子海图设置较深的浅水警报，及早预判到将航行在浅水区，并提前降低船速，必要时做好应急准备，确保在航船舶的航行安全。 4.3 提高船员的安全警惕意识 对于海船船员来说，大部分时间都是在大洋上航行，大洋上海面宽广，水深充足，几乎不会受到岸壁效应、浅水效应等影响。当驶入浅水后，缺乏预判和及时的降速准备，对于潜在的问题不能及时的发现并做出反馈；对于固定航线的渡轮来说，因航线固定，船上的工作人员对于航线上的海洋状况也相对明晰，但也会因此形成固定思维，对已有的规章和制度出现淡化 和漠视。 对于任何一艘在
14、航船舶来说，积极谨慎的船员工作态度都是保证航行安全的根本。因此，在浅水区航行时，应首先提高船员的安全警惕意识，及时准确估算好浅水效应对船舶操纵造成的影响，在采取任何行动时，必须是大幅度的、尽早进行的，并估算预留出部分距离，防止因水深的突然变化而对船舶操纵形成意外状况。以在能见度不良的情况下，还应加强 ?t 望，注意主机及螺旋桨的声音变化，提早发现浅水水流的影响。 4.4 船长履行的权利 船长作为船舶安全的第一责任人，时刻应保证船舶的航行安全。当船舶驶入浅水区 后，应主动根据船舶性能，加强 ?t 望，必要时使用手操舵来保证船舶的操纵性能。当船舶在夜间航行时，船长也应根据船舶所处环境及本身情况，充
15、分考虑到浅水区航行带来的影响，合理的布置夜航命令簿的指令，保证夜间航行安全。当船舶驶入水深较浅的港口锚地时，应提早通知机舱备车，并降低航速，防止船舶运行过快，而造成墩底甚至搁浅。在有坡度的海底区域航行时，应注意单侧浅水效应的影响，必要时备锚辅助。 5.结束语 在浅水区域航行时，船舶受到的影响是时刻发生变化的，如果船长和值班驾驶员不能够有效的重视船舶浅水中的操 纵性能的变化，不能及早的对各种突发情况做好预案，不能有效地处理各类问题，那么船舶随之都有可能搁浅或是严重横倾甚至倾覆，这会严重的威胁在航中船舶的航行安全，更对船上的人命安全形成严重的安全隐患。 所以，为了减少甚至避免因浅水效应造成的航行事
16、故，船舶有关公司必须加强对于船员的安全技术培训，强化船员的安全意识，提高对于潜在危险的重视程度，借鉴已有的相关操船经验，时刻保证船舶在以适合当时环境的航速航行。在任何外界环境条件下，都努力合理利用助航设备，听从船长的指挥，驾驶台成员通力合作，保证船舶的高速安全航行 。 参考文献： 招定友 .船舶浅水效应的研究 J.天津航海， 2009. （ 2）： 4-6. 王逢晨，古文贤 .船舶操纵与避碰 M.北京：人民交通出版社， 1992. 冯贺军 .限制航道内单船通过能力研究 D.大连 .大连海事大学出版社，2008. 刘慧君 郑凯雨 .从操纵的角度浅析长江口深水航道航行 J.珠江水运，2015. （ 7）： 70-71. 王鹤荀 郭洪驹 耿战英 .论安全富余水深 J.航海技术， 2004. （ 5）：4-6.
