长江口深水航道船舶会遇宽度的探讨及操作

长江口深水航道船舶会遇宽度的探讨及操作
2009-02-25
随着长江口深水航道治理二期工程的结束，长江口深水航道10米水深的通道已经贯通。

2009年9月深水航道三期工程也将治理完成，届时航道水深将达到12.5米，形成全长47.2海里、底宽350--400米，设标宽度500—550米的双向航道。

项目完成后，可满足第三、四代集装箱和五万吨船舶全天候通航的要求，同时兼顾第五、第六代大型集装箱船舶和10万吨级满载散货船及20万吨级减载散货船乘潮通航的要求。

长江口深水航道的开通为长江黄金水道和上海国际航运中心的发展提供了有力的保障。

近几年来, 随着长江沿线港口的发展以及上海国际航运中心的建设，越来越多的超大型船舶进出长江口深水航道。

深水航道的治理完成，水深的问题得以解决，但船舶越来越大型化，长江口深水航道的通航能力又面临着新的问题，这就是：双向通航时，船舶宽度的问题。

现在第五代和第六代集装箱船的宽度分别为40米和43米，10万吨级以上的散货船的宽度都在45米左右，有的超大型散货船和油轮宽度在50米以上。

现行港章中没有具体的规定，所以海事部门在管理中，只允许两船舶宽之和在79.6米以下，才能互相交会。

按此规定，这些超宽船就不能同时进出深水航道，所以有的船舶离泊之后必须在航道中滞航等候，有的吃水较大的船舶必须抛锚等候下一个潮水再进出港。

这些情况都给船期造成了一定的损失，同时由于上海港
通航密度较大和港内锚地的紧张，也给船舶操纵带来了一定的困难。

为此有必要对深水航道会遇宽度作进一步的探讨。

一、船舶会遇宽度的理论依据
航道宽度，根据进出港航道设计规范，航道的宽度是指设计低水位或乘潮水位时航槽断面设计水深（一般为公告水深，不含备淤深度）处两底边线之间的宽度。

航道有效宽度由航迹带宽度，船舶间富裕宽度以及船舶与航道底边之间的富裕宽度这三部分组成。

如图一所示:
图一
1. 航迹带宽度
船舶在航道上行驶受风、流及螺旋桨产生的横力矩的影响，其航
迹很难与航道轴线平行。

船舶常需不断地靠操纵舵角来校正航向，使航行的轨迹线不至于偏离航道范围。

船舶以风流压偏角在导航中线左右摆动前进所占用的水域宽度称为航迹带宽度。

规范规定航迹带宽度
A 按下式确定：
A=n(Lsinr+B)
式中: n---船舶漂移倍数，r---风、流压偏角，L---船长（m ） B---船宽（m ）, 其中n, r 的取值见表一：
表一: 满载船舶漂移倍数n 和风、流压偏角r 值
根据上海港的气象资料统计，风力取7级以下是可行的。

按照深水航道的管理规定，可知大部分进、出船舶都是D27# 灯浮和D35#灯浮之间进行会遇，而这一段航道的水流方向基本和航道走向是一致的，所以我们可取横流v ≤0.25， 即 n=1.81,
r=3°.
典型船舶的船宽与长度的比值B/L , 如表二所示：
据此可取中间值集装箱B/L=0.14，散货船B/L=0.16，（注：L 集=B/0.14，L散=B/0.16），这样我们可以计算出航迹带A值：散货船：A=1.81(B/0.16×sin3°+B)=2.4B
集装箱船: A=1.81(B/0.14×sin3°+B)=2.5B
2. 船舶间富裕宽度b，当船舶相遇时，为了防止船吸现象，两航迹带间应留有一定距离，取一倍船宽。

3. 船舶与航道底边之间的富裕间距C，规范规定按下表取值：
表三:
现在由深水航道进出上海港和长江沿线港口的宽度在40米以上的超大型船舶、集装箱船和散货轮占绝大部分。

根据规范我们计算出双向通航航道的宽度为：
(1) 两船同为集装箱:
W=2A+b+2c=2×2.5B+B+0.75B=7.5B
(2) 两船同为散货船：
W=2A+b+2c=2×2.4B+B+2B=7.8B
(3) 集装箱船和散货船：
W=0.75B+2.5B+B+2.4B+B=7.65B
北槽深水航道的底宽为350米，所以会遇船允许总宽度为：350÷7.8×2=89.74米（这里取7.8B）
根据以上的计算，在理论上可以把现行的通航船舶宽度由79.6米提升到89.74米，同时也是符合规范要求的。

二、实际操作
从2008年开始，在海事部门的组织下，进行了多次超宽船舶的交会通航试验，笔者有辛参加了其中四次交会通航的试验，其中一次我引领希腊籍散货船“爱尔法世纪”，该轮船长289米，吃水10.5米，船宽45米，从长江口进口靠泊宝钢码头，出口船为一条集装箱船“东方法国”，船长277米，船宽40米，吃水为10.8米。

在深水航道D32#与D34#之间安全交会。

两船船宽为85米。

另一次是我引领丹麦籍集装箱船“索文伦马士基”从外高桥码头离泊出口，该轮船长347米，船宽43米，对方船舶也是一条集装箱轮“韩进迈阿密”，船长300米，船宽40米，从长江口进口靠泊外高桥码头, 在D30#和D32#灯浮之间安全交会。

两船船宽为83米。

三、注意事项：
1、侧壁效应
水道宽度对操纵的影响，根据Hooft的研究认为，航道宽度与船长之比W/L≤2时，出现侧壁效应；当W/L≤1时，操纵性受到明显的影响。

超大型船舶深水航道航行时其W/L都小于2，所以会受到侧壁效应。

航速越快，船型越肥大，船和槽壁的间距小于1.7倍船宽时，侧壁效应越明显。

所以我们在航行过程中一定要注意这个问题。

特别是超大型散货船，一定要控制好自己的船位，不要太靠近槽壁，正常航行未和他船交会时，应保持距浮筒连线约0.1海里的间距。

现在北槽深水航道进行分道通航，可把船位控制在中心线右边一点，在会遇之前各自再向右调整自己的船位。

同时两船都应减慢航速，最好控制在10--12节左右，在这几次的交会试验中，我和对方船舶都采取了同样的措施，会遇很顺利。

2、船舶对驶会遇时，对船舶操纵的影响
根据船舶原理和水动力学，船舶在浅水水域航行时，由于船底水下间隙变小，在空间三维运动的水边的只能平面流动，船体两舷水的流速增大（水越浅，则增大越多），这就造成了船体周围的水压力剧烈变化，而且压力变化范围进一步扩至船尾，同时由于船首部的水无法扩散，产生兴波。

当两船交会时，因船间的间隙减少，会使水压力变化更为剧烈。

如图二所示：
图二
当两船船首都处于各自的兴波高压区时，两船都会向外偏转，而当船首处于另一船的低压区时，又会向内偏转。

因此，在对驶会遇时，为防止两船的相互作用，对驶会遇前应减速行驶以减少兴波。

在深水航道航行过程中，当航速在10--12节，会明显感觉到兴波减少。

同时提醒舵工，不要用大舵角抑制船首外转，以免当船首到他船中区域时，加剧内转。

可适当加车以增加舵效，稳定船首向，同时减少会遇时间。

3、为了减少流压对船舶影响，应避免在深水航道的几个弯道处会遇，即D10#--D14#灯浮、D24#--D26#灯浮水域。

结论：以上是笔者对长江口深水航道船舶会遇宽度的分析和实际操作的体会，由此可得出长江口深水航道的会遇宽度从80米提高到
89.74米是可行的。

这样就能进一步提高上海港深水航道的通航能力。

同时在实际操作中，需要驾引人员运用良好的船艺进行操纵，以保证船舶的安全。

参考资料：
（1）《交通部关于港口总平面设计规港》
（2）高等学校教材《船舶操纵》，王蓬辰，古文贤编
（3）高等学校教材《流体力学》，俞嘉虎主编。