浅论大风浪船舶航行安全
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大风浪船舶航行操纵要点
大风浪中航行操纵的要点,主要是选择适当的航向和航速,减轻船舶的摇荡运动,缓和波浪对船艇的冲击作用。当波浪危及船舶安全时,横浪、顺浪或侧顺浪以及高速航进是较为危险的,而适当减速,并以适当的首向偏顶浪航行才是较为安全的。
一、有意减速
大风浪中,不同的航向和航速会有不同程度的纵摇和垂荡,适当减速可以改变遇波周期,缓和纵摇的剧烈程度和波浪的冲击力量。尤其是顶浪航行时,纵摇和垂荡以及伴随的拍底、上浪、打空车等现象最为剧烈,采取减速措施可以非常明显地减轻这种现象。
对各种船型实船试验后,提出以拍底次数作为有意降速的标准:油船、货船、散装船每100次纵摇中拍底次数应低于3-4次,甲板上浪次数应低于5次;滚装船每100次纵摇中拍底次数应低于4~5次。船舶在波浪中航行,船舶的横摇周期和波浪周期一致时,会发生危险的
二、横摇时航向和船速的调节
横向谐摇,产生过大的横摇摆幅,甚至导致船舶倾覆。在我国近海,波浪周期一般为6~8s,而许多救助船的固有横摇周期也为6~8s,在横浪航行时更易发生谐摇,摇摆幅度可超过45°
在航行中,船舶固有横摇周期难以改变,只有改变遇波周期,才能避开谐摇。调整船速或航向角,或者同时调整船速和航向角,就能改变遇波周期。调整航向或航速,应使船舶横摇周
期与遇波周期之比大于3或小于0.7,才能有效地避开谐摇区。当正横受浪谐摇时,调整船速并不会改变遇波周期,只有调整航向才能避开谐播。
三、纵摇时航向和船速的调节
(1)纵摇的船速
船速为零时,船体随波浪周期纵摇,纵摇和垂荡运动较小,纵摇角一不超过最大波面角,随着船速的增加,纵摇增强。但是,当固有纵摇周期与遇波周期之比>1.2时,在任何船速下,纵摇幅度都不会太大。若遇大风浪航行有困难时,可采取以仅能维持能效的航速滞航,以减轻剧烈的纵播
(2)纵摇的航向
航向对纵摇的影响,可以归结为固有纵摇周期与遇波周期之比对纵摇的影响。通常船舶纵摇周期比波浪周期小,当顺浪航行时,由于相对船速减小,使波浪遭遇周期增大,因此更加偏离纵摇固有周期,故纵摇不会太大;当顶浪航行时,由于相对船速增大,使波浪遭遇周期减小,因此很可能接近固有纵摇周期,容易产生谐摇,故相对纵摇摆幅较大,因此顶浪航行纵摇剧烈所以,为减轻纵摇,通常应采用斜顶浪航行。
四、垂荡时航向和船速的调节
(1)垂荡的船速
当船长远大于波长时,船速对垂荡的影响较小,即使谐振,垂荡幅值也很小;当船长小于波长时,将不可避免地发生较大的垂荡,航速越大,垂荡越剧烈。
(2)垂荡的航向
当固有垂荡周期小于遇波周期时,船舶随波作周期性地升降,垂荡运动较小,尤其是顺浪航行时;当固有垂荡周期接近遇波周期时,发生谐振,垂荡振幅达到最大值;当固有垂荡周期大于遇波周期时,垂荡振幅再度变小。但从总的情况分析,由于垂荡运动受到水的较大的阻尼作用,即使出现垂荡谐振也不会有很大的相对垂荡振幅
五、偏顶浪航行与Z形航法
大风浪中航行时,横浪会造成过大的横摇,而正向顶浪又易遭受剧烈的纵摇和垂荡,所以,通常可以偏开波浪来向15°~30°斜向顶浪航进,可有效地抑制横摇和纵摇,而船舶仍能保持一定速度前进。为了避免偏离航线太远,斜向顶浪一段时间以后,再换用另一舷斜向顶浪,如此反复进行,称为Z形航法。
Z形航法可在宽阔水域风浪相对较小时采用,如果风浪很大,斜向顶浪也不能避免剧烈的摇荡时,应主动降速,以避免船体承受过大的应力。
六、顶浪滞航
当风浪恶劣的程度严重危及船舶安全时,应以仅能保持舵效的较低航速,斜向顶浪滞航。滞航时,船舶处于缓进、停滞或微退状态,有利于缓解船舶纵摇、横摇、拍底和甲板上浪等现
象,使船舶安全渡过风浪恶劣时期。滞航中,应根据风向的变化调整航向,保持最佳的风浪舷角,并调整车速,保持舵效,适时加车用舵保持船首姿态,避免被打横。
船长较长或船首干舷较高的船舶,且下风处海域不太充裕时,采用顶浪滞航最为有利。
七、顺浪航行
当风浪过大,顶浪滞航难以承受波浪冲击时,如果下风水域宽广,可以考虑改以船尾斜向顺浪航行。顺浪航行降低了波浪对船的相对速度,大大缓解了波浪的冲击,对于可以保持较高船速的船舶,有利于摆脱风浪尽快进入避风水域。
顺浪航行时航向稳定性差,小型船或船长小于波长的船舶甩尾严重,甚至出现船体打横。当船速接近波速时,小型船在波峰时横稳性会急剧下降。顺浪航行中出现偏转时,通常需要使用大舵角进车克服偏转,有时还需要调整船速,以改变船速与波速的关系。
小型船还可采用尾拖曳航物(如海锚、大缆等)来提高航向稳定性。如拖海锚,锚缆应有足够强度,使用首锚缆或多股系缆折合而成。要调整海缆长,避免海锚出水。特别是当小船滑下波峰时,海锚应在下一个波峰的后坡水中,否则,海锚出水,锚缆松弛,可能造成船尾横甩倾覆。
顺浪航行时,尾部干舷较低的船舶容易产生尾淹,因此,船尾较低、尾倾较大的船舶或小型船舶,应避免顺浪航行。
八、随风漂移
船舶主机或者舵机发生故障时,将被迫随风浪漂移,不能顶浪滞航或顺浪航行以及船体衰老的船,也可主动采用随风漂移。
漂移时,波浪对船体的冲击力会大大减小,甲板上浪也不多。但船体向受风有一定的漂移速度,尤其是受风面积大的空载或压载船,下风方向必须有足够宽阔的海域。船舶一旦随风漂移,极易陷入横浪状态,只有当船舶具有良好的稳性和水密性,方可主动采取漂移方法。
漂移时应尽可能保持船首迎浪,避免陷入横浪。可在船首送出单锚或双,拖锚漂移。拖锚出链长度应考虑到锚机的负荷能力,不宜太长。若当时环境下松锚有困难,可将船首大缆送出,对稳住船首防止横向受浪会有一定的作用。