强西南风中集装箱船靠泊天津港G27泊位风险分析.pdf

18天津航海2 0 2 3 年第2 期强西南风中集装箱船靠泊天津港G27泊位风险分析董明远（天津港引航中心天津3 0 0 456）摘要：强拢风中操控集装箱船靠泊是比较困难的，尤其当预靠泊位处于受限水域时。天津港G27泊位的宽度、角度及泊位外档水域均受限，基于G27泊位的自然条件，以强西南风中靠泊该泊位为例，文章分析了风动压力对靠泊操纵产生的诸多风险，并在此基础上，阐述了一次靠泊实践，可为驾引人员在强西南风时靠泊G27泊位提供参考。关键词：天津港G27泊位集装箱船强西南风风险分析0引言G27天津港地处渤海湾西端，是京津冀的海上门户，为我国北方重要的航运枢纽港，辐射东北、华北、西北等广衰内陆腹地。随着“散改集”策略的不断拓展，集装箱船挂靠天津港的艘次逐年增加，天津港的标箱吞吐量逐年增加，2 0 2 1年突破10 0 0万标箱；另一方面，马士基、达飞、中远海等航运公司为了提高市场竞争力，降低单位集装箱船的运输成本，集装箱船大型化、深水化趋势明显。鉴于中大型集装箱船的结构特点，所受风动压力大，在强横风作用下极易产生较快的横向漂移速度，从而对驾引人员提出了更高的操纵要求；另一方面，天津港G27泊位与G26泊位夹角为锐角（见图1），操纵水域受限，在强拢风条件下存在多种潜在风险，一旦操纵不当，极易发生紧迫危险甚至碰撞事故，从而给航运公司、码头公司和货主造成重大损失。为此，基于G27的泊位环境，分析了强西南风条件下集装箱船靠泊G27泊位存在的风险，并以操纵实例阐述了安全操纵的方法，对中大型集装箱船的靠泊操纵具有参考价值和借鉴意义。1港口概况1.1 G27 泊位天津港G27泊位隶属于天津港集装箱码头有限公司，位于四港池内西北侧，码头走向为114一2 9 4，与新港主航道夹角为14。集装箱码头岸线总长度为8 2 5m。码头东侧的G30泊位与主航道边线距离约3 0 8 m，G 2 9 泊位与主航道边线距离收稿日期：2 0 2 3-0 3-19作者简介：董明远（19 8 3-），男，天津市人，一级引航员，现从事船舶引航工作。G262G251467169148162图1集装箱码头截图约为3 47 m。集装箱码头西侧为G25、G 2 6 泊位，G29泊位与其垂直距离约为7 0 0 m,经常系靠CAPE型散货船舶，码头总长度约为40 0 m，码头走向178一3 58，与集装箱码头形成锐角，夹角为64。集装箱码头尽管被分为G27、G 2 8、G 2 9 三个泊位，但只能系靠两艘中大型集装箱船舶。此外，集装箱码头配备超巴拿马型装卸桥，这种岸桥的起升高度为：轨上3 9 m、轨下15m、外伸可达6 3 m，装卸桥水平作业时，吊臂距水面的距离约44m。1.2气象天津港具有典型的季风性特点，冬季盛行偏北风，以西北风为主，夏季多东南风，春秋季节以西南风向为主。据气象观测数据统计分析，全年出现频率最高的风向为西南风。此外，夏季，强对流天15959151166195G29171711715815G28G30144144(1)强西南风中集装箱船靠泊天津港G27泊位风险分析董明远气频发，多伴随短时间的雷雨大风。尽管这种天气持续的时间较短，但对船舶操纵及靠离泊安全危害很大。1.3水文天津港属于不正规半日潮，有周日不等现象，潮高在周日不等方面不明显，潮时在不等方面比较显著。涨潮历时4h至6 h，多接近5h；落潮历时6 h至9 h，多接近7 h，俗称“涨五落七”。天津港潮流走向，涨潮时流向西北约为2 9 2，落潮时流向东南约为3 0 0。锚地和防波堤口处流速较大，最大可达1.7 kn，码头前沿水域流速较低，最大流速小于0.4kn，且与码头走向夹角较小 1，相较于强风对集装箱船操纵的影响可以忽略不计。2集装箱船的结构特点及操纵特性2.1集装箱船的结构特点1）与同吨级散货船相比，集装箱船水线下船体削瘦、平行中体相对较短，即方形系数小，考虑到舱内最大装箱量，具有较大的型深；2）为了载运尽可能多的标箱量，舱口盖上方需堆放大量集装箱，因此集装箱堆高较大。中大型集装箱船堆放7 层TEU以上，因此盲区大、净空高度大、受风面积大；3）为了提高靠离泊操纵安全，确保船舶靠泊时船体能平行贴拢码头，集装箱船舶多配备首侧推器，大型集装箱配备两台首侧推器。2.2集装箱船的操纵特性1）与同吨位的散货船相比，集装箱船单位排水量所配备的主机功率较大，加速性能较好，倒车冲程较小；2）随着集装箱船尺度的大型化，其长宽比有增大趋势，但一般在6.8 以上，而油轮的长宽比多在6.5以下，由此可知，集装箱船长宽比较大，且方形系数较小，回转时阻尼力矩较大 2 。因此，集装箱船的旋回性较差，而航向稳定性较好；3）集装箱船舶舵面积比较大，维持舵效的最小速度较低，保向性较好；4）随着集装箱船甲板上堆箱层数的增加，船舶吃水增加量远小于集装箱高度的增加，因此水线以上的高度也越来越大，受风面积也越来越大，靠离泊时纵向速度又偏低，在横向风动压力作用下，向下风漂移速度较快。3强西南风中靠泊G27泊位分析3.1风动压力对船舶作用的理论分析强西南风中靠泊G27泊位时，相对风航角接近1990，船舶横向受风面积远大于纵向受风面积，因此，横向风动压力远大于纵向风动压力。纵向风动压力对船舶的影响可通过主机进或倒车较容易地控制，横向风动压力对船舶运动的影响较难准确判断，需要侧推器力和拖船力克服。横向风动压力关系式为：Y,=Pa.VA ino.Cay2强横风中，船舶将向下风漂移，漂移速度关系式 3 为：4V=0.0246wd式（1）（2）中：Ya为横向风动压力（N)；Pa为空气密度（1.2 2 6 kg/m3）；V a 为相对风速（m/s)；AL是船舶水上侧投影面积（m)；为相对风角（)；Ca y 为横向风压力系数；V为船舶横向漂移速度（m/s）；L w 是船舶水线长度（m)；d 为船舶吃水（m)；V,为船舶航速（kn)。由公式(1)可知，对同一艘船舶来讲，横风风速越大、相对风舫角越接近9 0，则横向风压力越大；由公式（2）可知，船舶水上、水下侧投影面积的比值越大、相对风速越大、船舶航速越低，则风致船舶横向漂移速度越快。3.2强西南风中靠泊G27泊位风险分析在G26泊位，常系泊一艘CAPE型散货船。G29泊位常系泊大型集装箱船，且常使用装卸桥作业。在强西南风中，操纵一艘中大型集装箱船靠泊G27泊位时，就会对船舶的速度、入泊角度、安全横距有着严格要求，一旦控制不当，将产生诸多风险。3.2.1船位风险分析在强西南风中靠泊G27泊位时，至正横G30泊位时，向右调整船首向将集装箱船驶离主航道。当相对风航角不断接近9 0 时，船舶处于停车尚航状态。随着船舶余速越来越低，受风力的影响越来越大，导致横向漂移的速度越来越快，将会造成船位处于下风位置。尚航至G29泊位外挡时，本船与船舶5或装卸桥横距过小，最终会出现与船舶5及作业中的装卸桥发生碰撞危险。各船舶编号，如图2所示。-0.14Vs2e(2)角速度，当船首向对准G26泊位和G27泊位交角处，旋转角速度接近0；2028时，M轮船尾与G29泊位装卸桥让清，令主机“后退一”倒车，航速降至1.0 kn，令主机203.2.2入泊风险分析集装箱船盲区较大，G26泊位与G27泊位形成64锐角，容易使驾引人员在距离和入泊时机的判断上造成失误。如果过早入泊或入泊角度较大，将导致本船船尾与船舶5船首发生碰撞危险；如果过晚入泊或入泊角度较小，将导致本船船首与船舶6纵距太小，最终错过最佳转向入泊时机，造成与船舶6 形成碰撞危险。3.2.3入泊速度风险分析集装箱船侧面受风面积大，在低速条件下向下风漂移速度快，适当提高船速可有效抵消船体向下风漂移。强西南风的条件下靠泊G27泊位，如果船速过快，容易造成集装箱船与G26泊位停靠的矿石船6 形成碰撞危险；若船速过慢，本船驶过船舶5的时间较长，横向漂移距离过大，容易与船舶5及作业中的装卸桥发生碰撞危险。4靠泊操纵实例2022年10 月2 5日，西南风6 7 级，处于压载状态的集装箱船M轮按照计划进港右舫靠泊新港G27泊位。M轮长2 6 1.1m，宽3 2.2 5m，首吃水为8.5m，尾吃水为9.1m。船首侧推器的额定功率为156 7.7 6 kW（2 13 3 h p），横向受风面积9 16 0 m，纵向受风面积约16 3 0 m。协助靠泊的两艘拖船分别为津港轮2 1和津港轮2 2，拖船的额定功率均为4 410kw(6 000HP)。2003时，M轮航行至新港主航道47#灯浮，航速7.5kn，船舶主机处于“停车”状态，令船方带首尾拖船拖缆，津港轮2 1系于左航船首，津港轮22系于左航船尾；2008时，M轮航行至距离泊位1nmile，船速天津航海2 0 2 3 年第2 期G25G266主航道边线2图2 靠泊G27泊位示意图5.2kn，船舶停车消航，随着船速逐渐降低，在强西南风影响下M轮丧失舵效，船舶航向无法把定。此G27时用短时间进车增加舵效，使船舶能够把定船首4向，同时将船舶调整至上风位置，避免在风动压力的作用下导致船舶“落下风”；G282015时，M轮船首到达G29泊位外档，船位位于主航道中心线上，船速降至3.8 kn,令船首津港轮2 1“中速顶”，使M轮船首右转开始入泊，适时令其停车。使用船首侧推器有效控制M轮右转的5G29停车，船尾距船尾指泊旗约2 0 m时，令船舶主机“微速退”倒车，适时停车，同时令船尾津港轮2 2“慢速顶”，调整船舶平行码头时，令津港轮2 2“停车，放缆”；2038时，通过船首侧推器和船尾津港轮2 2 的配合M轮以6 cm/s的速度平行靠拢码头。就此次靠泊操纵而言，总体来讲还是比较成功的，绝大多数的操纵结果与操纵者的预期效果一致。强西南风条件下，将船位摆在上风位置，没有过早的入泊，避免了船舶落下风与G29泊位船舶及装卸桥发生擦碰的危险。在入泊阶段，船舶向右偏转角速度下降明显，导致入泊角度小，与系泊于G26的船舶没有完全清爽，操纵者及时令船首津港轮2 1“全速顶”并辅以侧推器“半速向右”，最终使得M轮船首继续右偏形成良好的入泊角度。这说明操纵者对本船在强风中的偏转效应估计不足，导致入泊角度与安全入泊要求存在一定的偏差。5结束语强拢风靠泊受限泊位需要驾引人员具有对潜在风险的预判能力和有效的控制方法，文章以天津港典型的受限泊位G27为样本，分析了强西南风中靠泊天津港G27泊位的潜在风险，提高了驾引人员对靠泊风险的预判力，在为靠泊操纵提供有益参考，从而避免擦碰事故的发生。实践表明，此种靠泊方法同样适用于天津港五洲国际G38泊位，具有一定的广泛适用性。参考文献1】董明远.强西南风中滚装船靠泊天津港邮4泊位的操纵要领 J.天津航海，2 0 2 1.12:3 0 172】孙琦，应静华.船舶操纵 M.大连：大连海事大学出版社,2 0 19.113】龚雪根，陆志才.船舶操纵 M.北京：人民交通出版社,2 0 0 0