华能玉环电厂卸煤码头急顺流离泊操纵的探析.pdf

第 23 卷 第 4 期 中 国 水 运 Vol.23 No.4 2023 年 4 月 China Water Transport April 2023 收稿日期：2022-09-18 作者简介：金观明，台州港引航站。华能玉环电厂卸煤码头急顺流离泊操纵的探析 金观明（台州港引航站，浙江 台州 318000）摘 要：台州港大麦屿港区华能玉环电厂码头经常遇到急顺流离泊的情况，通过对码头及其水域风流等相关资料的分析，以 7 万 DWT 作典型船型，剖析了其满载状态和压载状态受风流的影响情况，为此推导出合理的拖轮配置以及选择合适的离泊方案，以便驾引人员在相关方的配合下操纵船舶安全离泊，并希望能为相似码头离泊提供借鉴。关键词：大型船舶；风流影响；拖力；急顺流；离泊 中图分类号：U675 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2023）04-0006-04 为了华能玉环电厂码头及时卸煤，减少船舶滞期和加快船舶运转，台州引航积极配合，为企业提供优质高效服务。因此，经常会遇到在急顺流时离泊的情况，而急顺流对船舶离泊会增加许多不安全因素。急顺流离泊与顶流或平流离泊时操纵风险完全不一样。下面本人结合实际操纵经验，通过相关资料和理论分析来选择最佳操纵方案以保障码头和船舶的安全。一、码头及离泊情况 1华能玉环电厂码头及相关资料（1）卸煤码头情况 目前为2 个5 万t 级兼靠7.4 万 t级泊位（水工结构为10万t级），泊位总长为564m，其中码头平台为534m，平台南端30m 处设一系船墩一座，码头为南北走向（170350），码头设置竖向靠船护舷，型号为1,100H型两椎一板型式，最大间距为 18m，当变形量为 70%时吸能量为 489kJ/m，反力为890kN/m，横向靠船护舷为拱形600H型，码头平台前沿设置 250kN 系船柱 15 个，1,500kN 系船柱 16 个和2,000kN 系船柱 8 个，码头前沿设计底高程为18.6m（85国家高程）。回旋水域设置在码头停泊水域西侧、卸煤码头正前方，回旋水域垂直水流方向直径为 340m，平行水流方向为565m，目前，回旋水域范围内的泥面标高为-17.8-20.5m。（2）航道及航法简介 船舶经草屿灯桩进港对着检疫锚地，或锚泊船从检疫锚地转入航道进港，向西走航道航向 270进港，过大岩头转向达 78后，航向为 348，在码头南面约 1nmile 处 17号浮处转向码头，出港走相应出口航道，航向反之。见图 2。（3）港区现有拖轮情况 玉电拖 1 号 4,000HP、玉电拖 2 号 4,800HP 和玉电拖3 号 4,800HP 共三艘，都是全旋回拖轮。（4）乐清湾的风浪流情况 乐清湾具有明显的季风特征，夏季盛行东南风，冬季盛行西北风，春、夏为过渡季节；潮流性质为非正规半日浅海潮流，涨潮流北流为多，落潮流南流为多，从历次的水文测验的结果看，乐清湾大潮涨潮和落潮的平均流速分别为0.170.73m/s 和 0.400.84m/s，表层涨潮和落潮的最大流速分别为 1.52m/s 和 1.67m/s，出现在夏季的中部。乐清湾是个狭长半封闭的海湾，湾内以局部风场作用下的风浪为主，外海涌浪对湾内影响不大。图 1 码头及附近示意 图 2 航道示意 第 4 期 金观明：华能玉环电厂卸煤码头急顺流离泊操纵的探析 7 2重点讨论的离泊情况 这里先不讨论码头只靠一艘船不管他靠中间或二端的情况，也不想讨论顶流离泊情况。重点讨论的是，码头靠二艘船，而为了便于卸货经常二艘船一般都是艏对艏靠着，所以就是当涨水时南端的离泊船和落水时北端的离泊船情况。对于 7 万 t 级的船离泊时拖轮一般都安排船首尾各一艘。建议尽量带在靠近船首或船尾，既可防意外也可最大限度发挥拖轮的作用。离泊船不一定都是压载的情况，有过驳时半载离泊或者在台州季节还有满载或重载需要离泊避风的情况。文中以 7 万 DWT 船舶为例，如图 3 为两艘 7 万 DWT 对靠实况。图 3 码头实景 二、船舶受风流影响及现有拖轮情况 17 万 DWT 船舶满载和压载受风流影响（1）风的影响作用力公式 Fa=0.5aCa（Aacos2+Basin2）2a。LOA=225m，型宽 B=32 m，型深H=19.1m，满载吃水 Dm=13.9m，压载吃水 Dm=5.4m，满载 侧 风 面 积 约 为 Ba=1,500m2，压 载 侧 风 面 积 约 为Ba=3,336m2，查得相关资料风力系数为 Ca=1.2，a空气密度 1.293kg/m3，对风力突风率修正 5 级、6 级和 7 级的风速分别为 11.25、15 和 20m/s。将以上数据代入公式受横风的风力 5 级、6 级和 7 级的受风力满载时 Fa和压载时 Fa分别，见表 1。表 1 风影响作用力列表 单位9.8kN 风力 5 级 6 级 7 级 满载 15.0 26.7 47.5 风的作用力 压载 33.4 59.4 105.6（2）流的影响作用力公式 Yw=0.5CywLd2y查得满载时Cy=2.98，满载吃水Dm=13.9m；压载时Cy=2.0，压载吃水 Dm=5.4m，为海水密度（1025kg/m3），流速分别为 0.25 m/s、0.5 m/s、1m/s、1.52m/s 和 1.67m/s，落流以南流为主，见图 1 横向受流与南流约 18，具体见表2。表 2 流影响作用力列表 单位9.8kN 流速（m/s）0.25 0.50 1.00 1.52 1.67 满载 31.0 124.0 497.8 1,150.1 1,388.3 流的作用力 压载 8.1 32.0 129.7 299.6 361.6 满载 10.5 42 169.3 391.0 472.0 横流作用力（约 18计算）压载 2.8 10.9 44.1 101.9 122.7（3）风流合力的影响情况列表如下 表 3 满载时横向风流合力的影响 单位为9.8kN 流速 风力 0.25 m/s 0.5 m/s 1m/s 1.52 m/s 1.67 m/s 5 级 25.5 57.0 184.3 406.0 487.0 6 级 37.2 68.7 196.0 417.7 498.7 7 级 58.0 89.5 216.5 438.5 519.5 表 4 压载时横向风流合力的影响 单位为9.8kN 流速 风力 0.25 m/s 0.5 m/s 1m/s 1.52 m/s 1.67 m/s 5 级 36.2 44.3 77.5 135.3 156.1 6 级 62.2 70.3 103.5 161.3 182.1 7 级 108.4 116.5 149.7 207.5 228.3 2现有拖轮情况 理论上 ZP 型全旋回拖轮每 100HP 能产生 1.59.8kN的前进拖力，后退为前进拖力的 90%，而实际工作时按额定拖力的 80%计算（当拖轮船龄增大拖力还要打折），所以4,200HP 的拖轮前进拖力为 481.59.80.8=57.69.8kN，后退拖力为 481.59.80.80.9=51.849.8kN，4,000HP 的拖轮前进拖力为 401.59.80.8=489.8kN，后退拖力为 401.59.80.80.9=43.29.8kN，见表 5。表 5 现有可用拖轮拖力情况 单位9.8kN 拖轮 玉电拖 1 号 玉电拖 2 号或 3 号 顶推 48 51.8 拖拉 43.2 45.4 三、顺流离泊安全分析 1满足离泊所需拖轮情况 按海港总体设计规范（JTS 165-2013）中的有关规定，当风速大于等于 13.8m/s（6 级风），或波高 H4%大于等于 1.5m（纵向），H4%大于等于 1.2m（横向）时停止作业，当风速大于等于 22m/s（9 级风）船舶必须离开码头；对于船长 225m 的 7 万 DWT 散货船根据附录 H见图 4，拖轮数量平均值 2 至 3 艘，总拖力平均值为 1009.8kN 而且省交通厅文件浙交2017159 号文件关于公布沿海港域船舶靠离泊和引航或移泊使用拖轮艘数配备标准的通知明确规定，船长 225m 靠泊需要 3 艘/离泊需要 2 艘拖轮协助。图 4规范附录 H 基于船长的油轮和散货船拖轮所需艘数和总拖力 8 中 国 水 运 第 23 卷 7 万 DWT 船舶在北端泊位顺流离泊操纵过程中，大概与落流（南流）夹角 18时船舶受到最大横向流压的作用，此后可以加主机驶离，而离泊以拖拉为主，顶推为辅，所以这里拖力以所需最少拖拉力来计算。（1）满载船舶离泊所需使用拖轮情况 根据表 3 满载时横向风流合力的影响和表 5 现有可用拖轮情况，得出风流影响下离泊所需拖轮的使用情况。表 6 风流影响下满载船舶离泊所需使用拖轮情况 风、流 0.25m/s 0.5m/s 1m/s 1.52m/s 1.67m/s 5 级 2 艘 2 艘 6 级 2 艘 2 艘 7 级 2 艘 2 艘4800 现有拖轮无法满足（2）压载船舶离泊所需使用拖轮情况 根据表 4 压载时横向风流合力的影响和表 5 现有可用拖轮情况，得出风流影响下离泊所需使用拖轮情况。表 7 风流影响下压载船舶离泊所需使用拖轮情况 风、流 0.25m/s 0.5m/s 1m/s 1.52m/s 1.67m/s 5 级 2 艘 2 艘 2 艘 6 级 2 艘 2 艘 3 艘 7 级 3 艘 3 艘 现有拖轮无法满足 现有拖轮无法满足 一般大风影响可提前避开，流可预先掌握规律，根据资料一般平均最大落流流速为 0.84m/s，对照表 6 和7，满载情况离泊一般都是大风来临前去抛锚避风的离泊，离泊计划应避开流速大于0.5 m/s时段；压载或空载情况离泊，应避开 7 级以上大风，当大风和急顺流时应安排 3 艘拖轮协助以保障安全。为了船舶安全就要有足够安全余量，台风季节应该有个提前量，避免遇极限风速才着急离开，此时离泊安全风险大增，相关方承受的压力会相当的大。2常见的几种离泊方案 第一方案，当船舶离泊工作一切准备就绪（处于 All Stations Standby），离泊的一般顺序是二拖轮快车顶、单绑、留首倒缆和两根尾缆、接着先解两根尾缆、待船尾清爽解首倒缆、缆清爽拖轮松缆准备拖、拖轮到位后船尾拖轮先拖，与码头稍有角度吃流，船首拖缆可先得力保位即可，视情况慢慢加大拖力、大船拖到位后先解尾拖，再开主机解首拖缆出港，需要掉头出港的，掉头完毕再解拖缆。第二方案，当船舶离泊工作一切准备就绪，离泊的一般顺序是二拖轮快车顶、单绑、留首倒缆和两根尾缆、接着先解两根尾缆、待船尾清爽解首倒缆、缆清爽拖轮松缆准备拖、拖轮到位后开拖、发现船舶由于顺流前冲的速度较快与前船有碰撞危险时马上先倒一车（Dead Slow Astern）并加大倒车力度，如危险解除，大船拖到位后先解尾拖，再开主机解首拖缆出港，掉头完毕再解拖缆。第三方案，当船舶离泊工作一切准备就绪（离泊的一般顺序是二拖轮快车顶、单绑、留首倒缆和两根尾缆、接着先解两根尾缆、待船尾清爽后，令拖轮停车大船先倒一车（Dead Slow Astern）或船首拖轮往船尾 45方向顶推，直到大船有退速或后退趋势时解尾缆和首倒缆、缆清爽拖轮松缆准备拖、拖轮到位后起拖、船尾拖轮先拖，与码头稍有角度吃流，船首拖缆可先得力保位即可，视情况慢慢加大拖力，大船拖到位后先解尾拖，再开主机解首拖缆出港，掉头完毕再解拖缆。3 估算离泊时距前船的距离及让清前船所需最少的时间 据前述，码头总长 564m，其中平台长 534m，两艘船（按 LOA 均为 225m 算）艏对艏靠，用去 450m 南端一般船尾平码头角，北端留有适当距离带尾缆大约是 30m 左右（考虑到吊机作业等情况，实际带缆时尾缆更长一些），则两船一般靠泊时的距离是 53445030=54m，现在按无顺风而顺流流速 0.5m/s 来算，假如本船前冲的平均速度为0.5m/s（航海上往往把自己设定在最危险的情况，假如这样也能安全的话，其他的情况就没问题），则冲到前船的时间为54m 除以 0.5m/s 等于 108s，也就是 2min 时间不到就会冲到前船，而拖轮从松缆到拖的位置一般需要 23min，所以当急顺流离泊，船舶前冲平均速度大于等于 0.5m/s，如按第一、二种方案离泊，会有触碰前船风险，操纵者会有提心吊胆的感觉。4对上述几种离泊方案分析 第一种方案，其实是无风流影响的情况，大多数泊位采取的离泊方案，因为没考虑到风流的影响，特别是没有前瞻或预见顺流对本船的影响，稍不注意就会演变成第二种方案的情况。所以，第二种方案也是第一方案对风流的影响没有前瞻性而产生后果的一种补救。虽说亡羊补牢犹未晚矣，但往往会很被动。第一种和第二种方案到底被动在哪里呢?此时（船离开码头少于前船船宽的位置）假如船已吃流往前走，除非能让清前船，否则尽量不要倒车，不然船会压碰码头或前船；要不改变拖轮的拖力方向往船尾方向拖，这样势必减少拖开的力，往往造成船尾外档吃流将船压回而碰撞码头或前船。再谈谈此时（船离开码头少于前船船宽的位置）倒车的效果。靠的是涨水头离落水，右舷为外档舷，一般我们大型船舶都是右旋车，刚离泊，由于没有伴流的明显影响，沉深横向力占主导，倒车正常的效果是船首右偏，那船尾就偏左，将船尾往码头方向压，此其一；因为船尾压向码头是我们操纵时最不愿意看到，故此一般船尾的拖轮一般快车在拖，而船首的拖轮微速拖或得力状态，以便使船尾往外走，按操纵水动力及其转船力矩理论，水动作用力与拖拉力是相反的，其偏转效果是使船尾向左偏的，此其二，二者叠加后果，即船尾拖轮拼命拉船尾反而往里偏，此时如船首拖轮稍有用力拖则加速船尾往里档压，即使侥幸离出码头，也要加车避让前船，由于加车和顺流的叠加，航速往往很快，按平均航速5kn 来估算，10min 左右船舶就到 17 号浮且有压向 17 号浮的风险。总之，此时用倒车要慎重。第三种方案预先考虑流的影响，所以比较主动，采用第三种方案即使出现有些意外情况，如拖轮一艘出故障（二艘同 （下转第 11 页）第 4 期 江伟平等：小漠港区海丰电厂码头散货船靠泊实例分析及对策 11 （4）对于船龄较老、船况和管理较差的船舶应充分考虑到设备和人员操作的局限性，倍加谨慎驾驶，多做应急预案。如上述案例中的船龄 18 年，登轮后发现该船整体管理存在欠缺，应在入泊控速前通过主机或拖轮协助适当再降低入泊余速。（5）做好充分的沟通和信息的确认，在上述案例中发现降速较慢随后逐级增加倒车，但是未得到船长的有效反馈，主机转速还停留在 DeadSlow Stern 的指示状态，当需要抛锚制动时船长也没及时反馈故障情况，对引航员的判断造成影响，并且容易耽误采取有效避险措施的最佳时机。（6）对于拖轮的配置上，根据我国规范 JTS 165-2013海港总体设计规范附录 G 船舶所需拖轮总拖力的估算该类满载巴拿马型散货船所需的总拖力约为 94t，且在富裕水深较小、拖带角度不理想、拖轮螺旋桨尾流和船体相互作用容易导致拖轮效率降低，根据指南建议结果可适当上浮 5%。但因港口条件的局限港区仅有两艘拖轮作为协助，建议对于该类船型应配置三艘拖轮协助，对于重载靠泊至少两艘4,000 匹和一艘 3,200 匹以上，有助于该类船型的控速和制动。（7）该港口遮蔽性较差，常遇到东南风 34 级、轻浪到中浪并伴随中长涌浪的情况，在港区外船舶控速操纵困难，小漠国际物流港系泊作业的船舶受到风流和涌浪的影响也相当明显，建议尽快推进规划中港区的防波堤建设，为船舶航行和作业提供安全保障。（8）该航道目前作为 10 万吨级散货船乘潮单向通航，重载船舶进出港时应提前确认航道是否清爽再开始作业。随着小漠港国际物流港的规划建设，船舶通航量逐步提升，建议尽快统一港口生产调度指挥，建设辖区船舶交通管理中心，加强进出港船舶动态管理。同时，该海域属红海湾渔业发达地区，常有渔船在航道附近穿梭和作业，严重影响该类船舶的通航，驾引人员应重点关注。图 4 船靠泊示意图 五、结论 文中梳理了深圳小漠港区海丰电厂港口气象、港口、交通流等因素对船舶靠离泊的安全影响，并结合典型巴拿马型散货船自身的特性以及作者多年的一线引航经验，结合实际案例有针对性的提出了相应的安全对策，为船舶安全靠离泊小漠港区的海丰电厂港口提供行之有效的参考。参考文献 1 师邓华，黄富程.10 万吨级油轮靠离长兴岛油码头安全研究J.中国水运，2021，（7）：45-46.2 范少勇.10万吨级油轮靠泊湛江中科炼化液体泊位的通航风险及对策J.天津航海，2020，（4）：13-15.3 谢汝欣.浅析阳西电厂卸煤码头靠离泊安全操纵J.珠江水运，2020：75-77.4 孙加顺.连云港赣榆港区 15 万吨级船舶引航操纵探讨J.中国水运，2018，（7）：63-64.5 张波.镇海港区危险品船舶引航风险与对策J.中国水运：下半月，2017，17（12）：25-26.6 JTS 165-2013 海港总体设计规范S.（上接第 8 页）时故障概率很低），还有采取应急措施的时间余地，可供操纵选择的余地大，且该方案一般情况下，可以从容地平行离泊。5注意事项（1）急顺流离泊时应提前掌握离泊有关情况，特别是风流浪影响情况，船况要仔细提前了解，特别是主机使用情况。（2）考虑到流急，应提前跟拖轮打好招呼，做好心理准备，以便其松拖缆时能及早到拖位，缩减船舶前冲时间；（3）如有引航时，引航员应尽快融入驾驶团队，掌握驾驶台资源，跟船长详细交流离泊方案，并让船上所有人都预先知道此次离泊可能存在的一些风险；（4）离泊解缆前预先告知码头工人操纵意图和存在的风险，以便其能主动指挥解缆工作，积极配合大船离泊。四、结语 通过以上分析，对两艘 7 万 t 级（DWT）散货船同时并靠华能玉环电厂卸煤码头，当其中一艘顺流离泊操纵的分险是确实存在的，特别是流急时尤甚，但只要相关各方严格遵守有关安全管理规定，互相配合，合理调度，科学安排拖轮，选择合适的离泊方案，操纵船舶安全离泊是有保障的。参考文献 1 洪碧光主编.船舶操纵M.大连海事大学出版社，2008.2 交通部第一航务勘察设计院海港总体设计规范（JTS 165-2013）S.北京：人民交通出版社，2014.3 陈晓峰，马强华.华能玉环电厂卸煤码头靠泊能力论证报告.浙江省交通规划设计院，2004.4 范少勇，黄钻升，朱建平.7 万 DWT 船舶靠离湛江 300#泊位通航分析J.航海技术，2008.