浅析大型船舶浅水区域操纵性能特性

摘 要：由于潜水区域的局限性，会对大型船舶的行驶造成一定的影响，即产生俗称的“浅水效应”。然而，随着时代的进步，经济的发展，我们大型船舶由于需要又不得不在浅水区行驶，对大型船舶在浅水区的安全和效率要求越来越高，因此研究浅水的操作性能迫在眉睫。文章通过对船舶在浅水区行驶时遇到的问题，以及需要注意的问题做出研究，对船舶自身的材质和形状提出了一些建议，从而为提高安全性能提供一些参考和借鉴。

关键词：大型船舶；浅水区域；操纵性能

随着社会经济的飞速发展，对于地区的产品外销以及我国商品的出口要求也相应提高，对于空、地方面的要求基本上满足了目前的需要，且形成了一个比较正规的体系，且各方面也达到了很好的要求。对于海路，产品的运输主要依靠的是大型船舶，由于港口设置在浅水区域，那么，船舶在浅水区域行驶的问题也就突显了出来。大型船舶的体型比较大，质量也特别大，在行驶过程中对于浅水区的水位会造成一定影响，同时由于水浅，海底不平等原因，随时都有可能面临搁浅等一系列问题。浅水效应就是当船舶进入浅水区后，对于船体的操作和控制性就会变差，船速会急速的下降下来，同时螺旋桨也必须缓慢旋转，否则高度的涡流会严重损害浅水区的生态环境。对于停泊时速度和位置要求的非常准确，因为进出港口的船只很多，密度大，这样就极有可能出现碰撞，对船体造成破坏。这样对船体本身的设备要求非常高，对驾驶员的能力，船只整体的敏捷性能，应对突发情况的要求提高。要想提高大型船舶在浅水区的性能，需要综合考虑多方面的因素，进而确保安全和效率。

1 对浅水区的分析

1.1 浅水区的概念

对于浅水区，我们是根据船舶来确定的，不同的船舶，浅水区是不同的。我们判断的标准主要是船舶的相对水深，船舶的下降水深就是船舶的吃水多少，吃水多少相对于水深就称作相对水深，相对水深对船舶的航行会造成很大的影响，只有相对水深较大，船舶才不会搁浅，才不会面临各种危险。对于浅水区的判断标准主要是从航行阻力、横向阻力以及操纵性能的角度来确定[1]。低速船舶在水中的航行阻力的相对水深比4要小，高速船舶比10要小。相对水深的分类很细致，必须各个方面都满足要求。浅水区的判定关系到船舶的形式性能，是解决问题的基础。我们必须通过各个方面的数据来正确分析，将浅水区的正确确定方法找出来。

浅水区大多靠近港口，这里的船只比较密集，不仅有大型船只，同时还有小型的游轮，人员比较密集，这对船舶的操纵要求很高。浅水区海岸，海底由于海浪的冲刷，带来许多岩石或者杂物，这些东西堆积在一起，很可能会对船体本身造成一定的影响，严重的甚至出现搁浅的危险[2]。浅水区一般会有许多的海洋生物。这些生物对于浅水区的正常生态循环必不可缺，浅水区行船可能会对它们的生活环境造成破坏，从而影响水域的正常循环。浅水区一般会有渔民发展养殖业，可能会有许多渔网，从而影响船舶的行驶。浅水区船舶行船时，会有水波的产生，这些水波对基于海底的建筑物会有一定的冲击作用，长期下去，甚至造成根基不稳定。

2 浅水区对船舶行驶造成的影响

在浅水区船只的速度下降，由于相对水深的影响，船体的阻力大大增加。这使船舶推进器不能高速旋转，因为这样会产生很大的涡流，从而对附近的水域造成破坏。而靠近港口，周围的船只增多，来去的方向不同，从而产生各种各样的水流，会对船体的行驶和停泊造成极大的影响，船速的变慢，不仅有利于控制船舶，还有效的控制周围的水流，既让自身船只安全停靠，也能让周围船舶正常行驶。

浅水区由于水较少，水流产生的水波会极大程度上对船体的控制造成影响，影响方向的控制，同样水波还会冲刷船体和岸边，产生震动，既会产生破坏效果，又会令自身和周围的船只产生偏转，对船只的操控性能造成巨大的影响。港口周围有许多的商贸组织，水波会影响船只的正常卸载货物，影响渔民进行交易，大的方面甚至会出现船舶碰撞，使船舶造成破坏[3]。如果不在意水波的影响会产生令人意想不到的损失，危害人们的生命和财产的安全。

在浅水区螺旋桨旋转会带来涡流从而对周围船只的航行造成很大的阻力，由于涡流的方向各种各样，有的会在前方影响水流，有的会在侧方影响船体，进而令船只自身很难控制，操控性能降低，这时又必须打开各个方向的螺旋桨，从而控制住船体，使船体不至于侧翻，这就导致了矛盾的加剧，对其他船只的影响加大，如何控制涡流是我们一直研究的课题，是从螺旋桨本身的构造着手，改造成功率大但是产生涡流又小的推进器，还是找到一个平衡点，使影响程度降低到最小，当然随着科学技术的进步，这个问题慢慢得到了解决，我们在解决方法板块会具体说到。涡流其实也有有利的一方面，它将一个方向的水流改变成多个方向，有效的缓解了对船体以及港口建筑物的破坏。这个积极因素我们必须肯定，有效的利用和避免涡流可以最大程度上保障浅水区域行船的安全和财产的保护。

浅水区行船会带动周围水流动，这就造成船体的附加质量的增加。附加质量是指由于浅水区的水位较浅，而船体运动会带动周围水的运动，这部分水由于惯性会阻碍船舶的行进，这部分水产生的阻力就称作附加质量，随着附加质量的增加，这又在很大程度上加大了对船体本身的控制。大型船舶的体积越大，相对水深越小，那么它的附加质量就会越大，危险性就越大。为了解决这一问题，我们对大型船舶的体积以及排水量做了很多种要求，减少附加质量对操控造成的影响，从而保护船只安全。

由于排水量的增加，船只通常在浅水区会下沉很大一部分，与海底的间隙变得很小。这是由于浅水区的水压比较小，浮力小且向船体中部集中，从而导致船体下沉。当相对水深越小的时候，排水量越大，那么船体的下沉程度就越大。海底大量的杂物和岩石严重影响着船体下部分的安全，严重的会令船体本身遭到破坏，甚至搁浅，影响行船的安全。

在浅水区，船速降到特别低，那么在船舶旋回时所用的时间就会大大延长，这一方面有利于船只的控制，但同时增强了船只的纵距，这影响着船只的操纵性能。船舶由中等水域行驶到浅水区的时候，会经过一个过渡阶段，这个阶段是船只改变操控模式的阶段，只有将这个阶段处理好才能在最大程度上避免浅水效应，保障浅水区域行船操纵性能。 浅水区行船，对船只本身的配置要求很高，比如螺旋桨，主机等这些因素的作用都很重要，浅水区的水震动频率比较低，在选择这些设备时要考虑震动这一因素，由于不同材料的共振频率不同，有的震动是有害的震动，有害的震动不仅会对船只整体的结构造成破坏，影响船上设备的正常工作，而且会使船上的人员疲劳和不舒适，要充分考虑到这些因素。

3 浅水区行船的措施

3.1 提高大型船舶的回旋性

在浅水区由于大型船舶的体积较大，本身的敏捷性能相对较差，而又必须面临着掉头的问题，传统的制动和推进装置效果不是很好，最新的研究成果表明，可以从船只的侧面着手，在两侧安装推动装置，这样不仅避免了掉头时所需要的空间比较大的问题，同时也有效的解决了掉头的安全性能。同时为了保证灵敏性，应该在装运货物之前掉头，这样船只的重量比较轻，灵敏性较高。大舵角旋回制动这种古老的制动方法已经慢慢被时代所淘汰，因为这两种方法在掉头中的问题会特别多，效率和安全性能也得不到很好的保障。现阶段的方法特别有效的解决了传统方法中遇到的问题。

3.2 合理调整吃水差

在进出港口的时候，大型船舶大多会注重调节吃水差，因为装卸货物的原因，吃水差能最大程度上满足装卸过程中所遇到的平衡问题，从而装载最大的货物。具体方法是调节首倾和尾倾的程度，当船舶的吃水差不平衡时，通过货物的装卸来控制，这时要引起高度的控制，根据不同的吃水差调节平衡，同时在行驶过程中随时可能会出现吃水差不同而导致的船体倾斜，要随时注意这种现象的发生，并及时做出应对。吃水差的控制在船舶浅水区行驶过程中具有极其重要的意义，对传播操纵性能有很大的影响，要控制的非常到位，满足稳定性需要。

3.3 掌控海底的状态

浅水区海底的监控是船舶航行时必须考虑的因素，有的地区海底较深，那么操纵性能就会提高，通常相对水深在1左右就是船只的极限操作，如果比这个小，随时都会遇到危险[4]。对海底的监测，通常采取超声波探测技术，对海底的地形有一个清晰的了解，做到预判，运用各种手段和技巧躲避海底对船舶本身造成的伤害。当相对水深较小时，可以借助各种外力，进行转向、横移等操作，从而摆脱极限水深。在这个过程中，操控人员要一切从实际出发，不能冒险，否则一旦出现意外，既会对船只以及船只上的物品和人员的生命造成威胁，还会阻塞巷道，影响其它船只的正常行驶。随时掌控海底的状况，控制相对水深是必须做到的，是安全航行的一个必须点。

3.4 灵活调整行驶速度

船只经过一段区域的过程中，一般会将速度降到最低，以随时应对浅水区出现的状况，但是并不是将速度下降到越低越好，我们还必须随时通过速度来控制船只，如果当危险来临时在将速度控制上来已经来不及了，速度的提升需要一个时间，并不能一步到位。船体的相对水深和下沉程度也是和航速密切相关的，工作人员要结合速度和相对水深这两种因素综合控制，以达到最好的航行。同时不同的船只自身的性能有很大的区别，船只主机的高速运转会对自身的性能有一定的影响，主机是船舶的核心，是安全的基础，在浅水区要很好的掌控主机的运行，避免高度运转而出现意外。比如当水流相对比较急的时候，我们不能急于泊船，因为这时需要主机的高负荷运行，势必会减少其寿命，甚至直接损坏，从而引发事故。主机一旦损坏，对于船舶就失去了控制，最终发生事故。

3.5 重视浅水冲程的影响

浅水冲程的影响主要是指停船时产生的水流对船体本身的冲击作用，这关系到船体的稳定，假如停船时没有考虑好水流的影响，水流较大的情况下势必会令船只的吃水差不同，从而不稳定，对货物和船上的物品产生损害。紧急停船是造成急水流的一个主要方式。船只遇到紧急情况时需要紧急停船，这是必不可少的措施，我们在浅水区必须要充分考虑到各种因素，避免这种情况的发生，同时也可以通过安装倒推装置来减少浅水冲程造成的影响。由于船体周围水压低，也可以考虑这方面的因素来控制水流速度，施加压力，这其中用到的设备要求比较高，还值得对相关设备进行研究。

4 结束语

影响大型船舶在浅水区行驶安全的因素是多方面的，包括人为因素、航行交通条件、港口地理环境、以及船舶自身的性能等。我们需要从多方面考虑，权衡各方面的因素，根据各种因素做出应对方法。随着科技的进步和航海事业的发展，对安全的要求逐步提高。在分析时我们从根本入手，找到问题的根源，找出解决方法，从而保证浅水行驶的安全。同时也要对船体自身进行高科技武装，确实保障安全，从而促进我国的经济发展。

参考文献

[2]栗磊.浅谈大型船舶浅水操纵性能特性[J].中国水运（下半月），2013，11：5-6.

[3]闫伟.大型船舶在浅水域操纵性能的探讨[J].航海技术，2008，S2：4-6.

[4]沈定安，刘洪梅.大型船舶浅水操纵特性[J].船舶力学，2009，5：727-733.