青岛港1号锚地涨流水抛锚可行性分析

第17卷 第1期 中 国 水 运 Vol.17 No.1 2017年 1月 China Water Transport January 2017

收稿日期：2016-10-25

作者简介：焦 研（1980-），男，青岛港引航站一级引航员。

青岛港1号锚地涨流水抛锚可行性分析

焦 研

（青岛港引航站，山东 青岛 266034）

摘 要：本文以满载VLCC 为例，对其通过青岛港深水航槽后，于涨潮时分在主航道上旋回掉头进青岛港1号锚地定点抛锚的可行性及操纵要点进行了分析研究。 关键词：青岛港；超大型船舶；定点锚泊

中图分类号：U612 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2017）01-0014-03

引言

青岛港1号锚地是供超大型船舶候潮候泊的专用锚地，同一时间仅允许一条船舶锚泊。船舶进入1号锚地有两条必经之路，一条是大桥岛航道，其航道水深为19.5m；另外一条是在2012年5月通航试运行的深水航槽，深水航槽水深为22.5m。本文主要研究的是通过深水航槽进入1号锚地抛锚的情况。青岛港深水航槽的开通简化了超大型船舶的进港程序，解决了大桥岛航道因水深浅和禁航区内有军事活动造成的船舶不能及时进港的情况。根据青岛海事局的规定，深水航槽仅限白天通行且满载超大型船舶仅限于青岛港高潮前半小时进港带一号锚地抛锚。这样操作有两点好处，首先保证了超大型船舶在深水航槽中航行时富余水深最大化，其次是超大型船舶抵达锚地时为落流水，顶流抛锚，降低风险。然而这缩短了超大型船舶通过深水航槽进港抛锚的时间窗口，本文为提高深水航槽白天的利用率，缩短超大型船舶候潮候泊的周期，针对超大型船舶在涨潮时分抵达青岛港1号锚地抛锚的可行性及相关操纵要点进行了研究。

一、青岛港1

号锚地的布置和环境要素

图1 青岛港前海1号锚地

青岛港前海1号锚地位于第二警戒区东南侧，该锚地要求为定点抛锚，图1中小圆圈即是锚位，坐标是36°00.550′N，120°20.950′E，距离青岛港出港通航分道

南边界2.2 cables，距离锚地南侧30m 等深线2.2 cables，距离20m 等深线4.2 cables，如图1所示。青岛港为规则型半日潮港，1号锚地涨流始于青岛港高潮前5个小时，涨水流流向为283°；落潮始于青岛港高潮时，落水流流向为120°，涨落流流速最大为1kn。

青岛港3~8月多南及东南风，9月至次年2月多北及西北风，平均风力3~4级。当寒潮袭击时，6~8级强风较多，每月约有7~8d，9~10级大风亦时有出现[1]。

二、超大型船舶涨潮抛锚可行性分析 1．超大型船舶锚泊操纵特性

关于超大型船舶定点锚泊操纵的特点，有以下几点需要注意：一是重载超大型船舶单位排水量所分配的主机功率非常小，（BHP/排水量）一般小于0.15，停车冲程较一般船舶大得多，耗用时间也较长。二是重载超大型船舶倒车横向力巨大，倒车时间越长，转艏效应越强，如果不加控制，纵向船速接近为零时，船艏横向偏转移速率ROT 可达10°/min 以上，如果抛锚后船体继续转动，这种趋势只有当锚链松至一定长度抓牢后或者适时用车舵配合才能抑制，但是锚泊点位置已经发生变化。三是急流对超大型船舶定点锚泊操纵的影响大，一旦船体与流产生一定的夹角，船舶将被流迅速压下，锚泊点的位置同样会发生较大变化[3]。

大型船舶应该选择顶流后退抛锚法，既便于控制船位，又便于抛准、抓牢。如果顺流抛锚，一旦锚链受力过大拖翻锚爪，可能使锚刺破船底底板，锚链也会摩擦球鼻附近钢板损伤船体，最主要的是当锚链拉紧后船舶受流必定掉头，当船体与流呈直角时，锚链将承受巨大拉力，极有可能断链、走锚，从而造成搁浅或与航道里的在航船舶发生碰撞。因此由主航道进入一号锚地抛锚的大型船舶涨流时分需要在航道上掉完头，然后顶流进一号锚地。根据交通部《海港总平面

设计规范》对船舶制动水域和旋回水域的要求，本文对主航道进行如下虚拟规划，如图2所示，制动区长3nmiles，宽0.6nmile，水深在25m 以上，旋回区顺着主航道方向为1.3nmiles，垂直于主航道方向为1nmile，水深在30m 以上。

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图2 主航道虚拟规划图

2．制动区内的操纵

船舶出深水航槽后即进入制动区，船在制动区内主要是

降速和旋回前摆好船位。实际引航中船速控制可以参考超大

型船在海上抛锚的“七、五、三”要领，即距离锚位7nmiles

时，余速12kn，距离锚位5nmiles时，余速8kn，距离锚

位3nmiles时，余速6kn，由此反推船位到达W12、W13

号浮时船舶余速应控制在8kn左右。船舶进入旋回区掉头时，

需要让两条拖轮在大船左舷船尾和右舷船头处有效的发挥顶

推作用，所以进入旋回区掉头前，船舶速度控制在5kn左右。

由于需要在旋回前尽量的拉开横距，这就要求船在旋回前船

位尽量靠着制动区的右边线。右边线为进港航道的中心位置，

需要提前联系沟通好前后的进港船舶。若有追越的进港船，

则需要通知他们从本船的右舷追越，而且要提醒追越船注意

追越的横距，因为本船处于停车趟航状态。

3．旋回区内的操纵

船舶在有流水影响的水域旋回，船舶对水的旋回圈大小

不发生变化，但对地旋回圈将在流的方向上以流速发生飘移

而变形，流越急，这种变形就越大，如图3所示，虚线轨迹

为无流时的情况。

图3 流水影响下的船舶旋回

（1）根据“巴士裘宁”公式：旋回圈直径 D=L²×

d/10Ar，式中：

L—船舶长度，VLCC取333m；

d—船舶吃水，VLCC取20.5m；

Ar—船舶的舵面积，根据VLCC建造规范，DNV建议

直接在推进器后面工作的舵的总面积不小于150.22m²。

D1=330²×20.5/10×150.22=1,486（m）≈8.0cable

（2）船舶在有流水域中旋回时，流致漂移的距离可以利

用下式简单估算

D=T×Vc×80%。

式中：

D—旋回中的流致漂移距离（m）；

T—掉头所用时间。旋回时间主要取决于排水量，

DWT10万t的船舶旋回180°约需6.5min，而满载VLCC

旋回时间约为12min；

Vc—流速（m/s）。根据海图显示，旋回区流速最大为

2.5kn，即1.28m/s。

所以急涨流时，满载VLCC在旋回区内掉头时的流致漂

移距离D2=12×60×1.28×80%=737.28m≈4.0cables。

根据船舶在静水中的旋回数据D1叠加上船在流场中的

流致漂移距离D2，就可以估算出在特定的流场中的旋回纵距

和旋回横距。在图2所示的旋回区内，流向是顺着主航道的

方向，所以当船舶顺着主航道进口掉头时，涨流水只会对纵

距产生影响，而对旋回横距影响则不大，船舶旋回180°的

纵距约为静水中的旋回纵距D1与流致漂移D2的总和。那

么船在急涨流时分在旋回区的旋回纵距

Ad=D1+D2=8.0+4.0=12cable≈1.2 n miles。旋回横距则

约为0.8 n miles

“WheelhousePoster”中均有该轮的旋回数据等。以

“OLYMPICTARGET”轮为例说明满载VLCC在急涨流时

的旋回纵距和横距。“OLYMPICTARGET”轮船长LOA：

339m，船宽B：60m，DWT：319,869t。图4为该轮满

载时以“HALFAHEAD”9.8kn速度在h/d为1.2时的旋

回资料：旋回横距为7.23cables，纵距为

5.75cables。

图4 “OLYMPICTARGET”轮旋回图

那么“OLYMPICTARGET”轮满载急涨流掉头时的旋

回纵距约为

Ad=5.75+4.0=9.75cables

由上述可知，本文旋回区的设置满足满载VLCC在急涨

流时的掉头水域要求，另外在实际作业中还可以通过以下两

种办法减小旋回圈：（1）船舶出深水航槽后，可及早停车趟