尴尬潮流大型集装箱船原地掉头靠泊远东 码头的意义及操纵技巧探讨
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作者:杨建江
摘 要：充分利用好大型集装箱船较优越操纵性能，适度压缩靠离泊时间和空间，特别是压缩靠泊时间和空间是有积极意义的，可提高集装箱码头作业效率，从而有效提升港口竞争力。尴尬潮流期间，可灵活采用原地掉头靠泊方式来有效化解不利潮流的影响和减小靠泊安全风险。充分了解好尴尬潮流的特征和规律并加以利用，顺利完成靠泊操纵的难度并不高。宁波舟山港远东集装箱码头比较特殊的地理位置和特殊时间段出现的切变潮流，本文作了一些阐述，并对大型集装箱船尴尬潮水期间该如何靠泊操纵进行了一些探讨，以供同行参考。
关键词：尴尬潮流;大型集装箱船;原地掉头靠泊;意义
中图分類号：U675.98 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2020）02-0085-05
日益繁忙的宁波舟山港穿山港区，各种类型和用途的深水码头鳞次栉比。优良的港口环境，得天独厚的地理位置，为了港口生产发展的需要，大型集装箱船靠离泊常态化成为可能。尽管大型集装箱船操纵性能优良，尴尬潮流时，没有一点经验和技巧也是不好驾驭掌控的。厘清了尴尬潮流规律，了解了其特征后，进行靠离泊作业才能胸有成竹，一气呵成，最终达到天马行空的境界。曾经有引航界师傅说道离泊码头作业不算什么，想成为大师傅必须得靠泊码头漂亮，其中可窥探出靠泊码头相对来讲是有一定难度的，这不仅涉及到对船速、横距和入泊角度的把控，对操作者的心态和能力也是个综合性的考验。
1 尴尬潮流
本文尴尬潮流是指特殊时段位于宁波舟山港远东集装箱码头前沿所出现的外落里涨的潮流。如图1所示：
2 尴尬潮流的成因及特点
宁波舟山港位于舟山群岛水域，星罗棋布着成百上千座大小不一的岛屿，水道纵横交织，地形复杂，这会导致航道和码头前沿水域潮流流向的不确定性，当潮流受到海岸、海岛等阻截、干扰时，同一流场就会出现涨流和落流的现象，其间就会形成明显的潮流切变线。远东集装箱码头位于宁波北仑穿山半岛北岸，西起北仑四期6#泊位东侧，横跨竹湾山咀，
东至上宅山咀，北临螺头水道，穿山港区的潮流性质为非正规半日浅水潮流，码头前沿水域属强流区，其流速多由表层向下层小幅递减，潮流基本以ESE～WNW往复流形式出现，且与等深线走向基本一致。当位于北面的主航道螺头水道有较强落流时，因受到穿山半岛长柄子的挑流阻截作用，在特殊时段（通常为宁波镇海低潮前2.5小时至低潮后1小时）往往会产生主航道落流而码头前沿是涨水回流的现象，落流与涨流区域之间会形成一条明显的潮流切变线。螺头水道落流越急，码头前沿涨水回流就越急，其潮流切变线也会越明显。该潮流切变线存在于远东8号泊位对开约5 cables与凉帽山的连接弧线上，随着时间的推移往北漂移，直至螺头水道都为涨流时才慢慢消失。
3 远东集装箱码头概况（7#—11#）
宁波舟山港远东集装箱码头位于宁波北仑穿山半岛北岸，地理坐标为29°53′21″N，122°02′50″E。，西起北仑四期6#泊位东侧，东至上宅山咀。码头走向：7#～9#泊
位为92.5°—272.5°，10#～11#泊位为76.9°—256.5°。码头拥有100000吨级集装箱泊位5个，岸线长1710m，依次为7#-11#泊位，设计年吞吐量约220万TEU。码头装卸作业采用岸边集装箱装卸桥，配置额定起重量61t，最大外伸距63m。码头面高程为7.00m，引桥接岸处高程为6.00m。其7号泊位长度385米，8号和9号泊位长度共625米，宽度均为55米。10#、11#泊位走向为76.5°～256.5°，与9号泊位码头有16°夹角。码头前沿水深：-17m。
3.1 码头前沿潮流情况
7#泊位镇海高潮时初落，镇海（宁波）低潮前3小时初涨，镇海低潮时涨水较急，低潮后2小时涨水最急，随后减慢，直到再次高潮时转初落;8#泊位镇海高潮左右初落，镇海低潮前3小时初涨;镇海低潮时涨水较急，低潮后1小时涨水最急，随后减慢，低潮后3小时为缓、平流，直到再次高潮时转初落，大潮讯时提早半小时转初落。9#泊位及以东一般镇海高潮前半小时（大潮讯时提前1-1.5小时）左右初落，镇海低潮前3小时初涨;低潮前1-2小时急涨，到镇海低潮前后，码头边维持一定的涨水，镇海低潮后2.5小时，涨水趋缓、平，直到再次镇海高潮前约1小时转初落;其中大潮讯时，在镇海低潮后3-4小时码头边出现由于主航道急涨而在码头边形成的落水方向回流，流速最大可达1-2节，随着主航道的急涨减弱，码头边再次出现缓、平流，直到再次镇海高潮前约1小时转初落。镇海低潮前2.5小时至低潮后1小时，往往又会因主航道急落流而码头边是涨水回流的现象，出现时间因大、中、小潮汛的不同而有所区别。
3.2临近码头概况
（1）四期集装箱码头（2#-6#泊）位于穿山半岛北端，地理坐标为N29°53′18″， 122°1′04″E。码头走向：109°～ 289°，码头呈“一” 字型顺岸布置。码头长度1700m，宽度55m，码头前沿水深：1#----3#泊为-15m，其它为-17m。
（2）中宅煤炭（矿石）码头地理坐标为122 ? 05?E;29 ? 53?N。码头有20万吨级散货卸船泊位一个，长度为520m，宽36m;5万吨级和3.5万吨级散货装船泊位各一个，泊位总长度为545m，宽为23m。码头走向：075 ? ～255 ?码头水深：卸船码头前沿水深-20.0m，装船码前沿水深为-14.5m。
（3）LNG码头位于浙江省宁波市北仑区郭巨镇，穿山半岛北侧，码头坐标为29 ? 53?N;122 ? 05?E。码头拥有LNG船泊位一个（长度为440m），工作船泊位一个（长度为110m）。码头走向：51.33 ? ～231.33 ?，码头水深：-17m。 （4）宁波光明通用码头位于宁波市穿山半岛东北侧，地理坐标为122?06?30"E，29 ?54?30"N。码头按“L”型布置。其中海轮泊位按一直线南北向布置在东侧岸线，结构按可靠泊10万吨级散货船舶靠泊设计，码头尺度为440m×30m;江海联运泊位按东西向布置在南侧岸线上，结构可按靠泊1万吨级船舶设计，码头尺度为190m×30m;二泊位的总长度为630m。码头走向：海轮码头轴线方位34 ? ～214 ?;江海联运码头轴线方位78 ? ～258 ?。码头水深：-17.1m。
4近泊位水域原地调头靠泊的意义
4.1减少船舶正常靠泊所需旋回水域，減轻对临近码头靠离泊船舶的干扰影响
以集装箱船M.V.KOTA PELANGI为例，LOA330.00m，型宽48.2m，型深22.94m，夏季最大吃水16.00m。根据船舶旋回数据，该船压载状态右转旋回初径DT为1366m，约7.4cables，意味着满载状态下可达到8cables左右。旋回期间若有风流或其他船只等干扰，其整个旋回圈势必会变形放大，旋回时间变长，动车操舵频率升高，不确定因素增加，引航操纵风险也会提高，给本来就显得不够宽裕的港区水域变得更加拥挤不堪。
其示意图如图4所示：航迹线（1）是采用临近泊位原地掉头靠泊方式，而航迹线（2）是采用理想的常规旋回掉头靠泊方式【由于尴尬潮流切变线的存在，切变线以上航迹在强烈落流作用下会挤压变形，实际航迹线应处在（1）和（2）之间】。临近泊位原地掉头靠泊方式相比常规旋回掉头靠泊方式，以相距远东8#泊位中点1NM处带好拖船起算至船身贴拢码头碰垫为止，可节省时间5～15分钟，虽然数值不大，但还是有一定积极意义的。
4.2不必大幅度旋回，其船首向指向要入泊位方向，可更加明确船舶航行意图，不易造成他船误判
宁波舟山港穿山港区船舶交通流密集，来往船舶类型多样，不仅有超大型集装箱船，好望角型散杂货船，大型LNG船，同时会有小型加油船，运砂船，渔船，拖船，军舰，潜艇，海事艇等船只出没，其驾驶者素质及水平参差不齐，尤其是一些小型内贸运输和捕鱼船只，时常无法与之沟通联系。能见度良好时尚且如此，一旦视线不良，叫天天不应，叫地地不灵的局面也会随之出现。从此角度讲，保持船舶船首向的恒定性，给他船明确的航行意图，可使自己处于较有利位置，大大降低航行安全风险。
4.3船舶漂航待泊期间能减轻对主航道交通流的不利影响
随着宁波舟山港船舶交通组织服务管理平台的建立和实行，船舶所需要的航行时间相比以往有了更充裕的保障。例如所有的船舶几乎都会按照服务管理平台要求的时间点从虾峙门L1报告线进口，进港船舶密集时，会保持前后间距约1NM航行，在虾峙门航道不允许追越他船，也就意味着该航道航行时间比较稳定。虾峙门L1报告线至远东集装箱码头其航行距离约18NM，除去虾峙门航道7NM，包涵1#和2#警戒区剩余航行距离只有约10NM。一旦泊位未清爽需要待泊，那控制船速最佳的水域便是1#和2#警戒区之间的第二通航分道制水域。但往往是计划跟不上变化，刚和码头联系再三确认泊位会如期清爽，而后驶入2#警戒区接近长柄嘴那刻，却又得知无法按时入泊。接着就是先把船速大幅度降下来，按头脑中预先设想的旋回圈布置船位。如果按照航迹线（2）进行船位控制，驶过长柄嘴再过光明码头西端串视叠标线后方可淌航待泊。串视叠标线北岸相距出口分道南边缘约8cables，此时的船位距离出口分道南边缘将不会超过4cables，倘若未过串视叠标线就早早淌航，将对出口船舶的交通流产生较严重的干扰。随着船位的西移和船速的下降，流压角会越来越大，急流影响下可达10°～15°。为了减小迎流角度，船首向势必会不断作西北向的调整，这极易给螺头角出口东行船舶造成船舶间相遇局面的误判。螺头角顺流出口的船舶在东南强流（大潮汛流速可达6节）的作用下往往走110°航向，而一些小型重载船舶又习惯走在出口分道外南侧，使得与淌航船舶会遇距离过于逼近，航行安全很难得到保障。如果按照航迹线（1）进行船位控制，任何一刻的船位相比航迹线（2）都要远离出口分道， 尽管淌航过程中因落流作用压向穿山半岛北岸，但凡船首向与之有足够大的夹角，安全风险还是可控的。
4.4可使拖船助泊距离一定程度缩短，利于节能减排
如果以远东8#泊位中点为圆心1NM为半径作圆弧相交于上述两航迹线，可很直观地看出弧线长度航迹线（2）大于航迹线（1），这也意味着拖船相距泊位1NM处带好拖缆开始至泊位处终止时全程助泊距离的长短。助泊距离越短，越有利于节能减排，也就越绿色环保。
4.5作了原地调头靠泊思想准备，操纵船舶会更加得心应手
潮流切变线不会根据潮汐表的推算时间准时出现，随着大、中、小潮汛和潮差不同，其出现时机也会相应变化，气象因素如风向风速也深刻影响着潮流切变线的出现。工作中，实际靠泊时间往往会因各种因素影响导致提前或滞后，尤其处在尴尬潮流始末节点，常常会让人纠结于船舶左舷靠泊还是右舷靠泊。倘若头脑中提前作了原地调头靠泊方案，不论码头前沿是落流还是涨流，靠泊方案都可信手拈来、坦然应对，不必把船位摆得很开准备作大幅度旋回掉头靠泊的架势，可实际上落流还比较明显或还处于平流状态。只要潮流明确后，稍有提前量就可对靠泊方案即刻作出更改，丝毫不用担心船位遭到破坏而影响靠泊进度。
5大型集装箱船操纵
5.1操纵性能特点
（1）主机功率大、航速快，加速、减速和停船性能好。因主机功率大，相应的最低航速也较大，一般为6-7 kn，有的大于9 kn。
（2）长宽比大，大型集装箱船可大于7.0，所以航向稳定性好，旋回性较差，有些超大型集装箱船旋回直径超过1海里，而大型油船长宽比为6.0～6.5，所以其旋回性上就好一些。
（3）舵面积与船长吃水比大，一般大于1/55，因此拥有较大的舵力和转船力矩，也就具有良好的舵效。大型油船的舵面积与船长吃水比一般要小于1/60，相比之下旋回性能要差一些。 （4）船体干舷高，受风面积和船首盲区大，为了减小船首盲区影响，目前许多现代化的300m以上的大型集装箱船采用驾驶台前置设计。
（5）船首装有大功率侧推器，有些船前后均有侧推，侧推器功率一般为主机额定功率的1/10，能对低速时的保向、旋回、靠离泊操纵发挥很大作用。
（6）高速航行时会有大的兴波和较大下沉量，有时下沉可达4m左右。
5.2辅助操纵手段
集装箱船舶运动主要是依靠自身螺旋桨、舵、锚及侧推器等设备来进行控制的，但随着船舶大型化，自身的这些设备存在着其能力的极限，当外界环境影响超越自身设备控制能力時候，这就需要借助额外的力量来加以平衡。特别是在港区的靠离泊操纵，额外力量介入的重要性就显得更淋漓尽致了。拖船助操是大型集装箱船舶最重要、最主要的辅助操纵手段。
5.2.1拖船特点及局限
拖船协助船舶操纵有四个功能，即控制航向、减速、横移和提供动力，或者是这几种的组合，在靠离泊时，操纵者应该就当时的风流等外界环境因素作适当的调整。拖船的协助方式可分为拖带、旁拖和顶推，靠离泊基本采用顶推和拖带。
顶推指通过拖船船体首部将拖船的作用力传递给被拖船的一种协助方式，改变拖船首尾线与被拖船首尾线之间的交角可改变推力的方向。如图5示意图中（1）和（2）为顶推。拖带是指通过拖缆将拖船的作用力传递给被拖船的一种协助方式，其产生的作用力称为拖力。通常情况下，因考虑到缆绳强度极限，拖力只能发挥80% 以下顶推的力量。当拖缆方向与拖船首尾线平行时称为直拖，如图5中（4）;拖缆方向与拖船首尾线有夹角时称为斜拖，如图5中（3）。
拖船协助操纵时其作用效果存在着极限船速，其值为5～6Kn。当拖船顶推大船作业时，较低的船速可产生出较大顶推力，随着船速的提高，其推力随之减小。同时，在拖船顶推力恒定的情况下，作用点离转心越远，作用力方向越垂直于大船艏艉线方向，就可产生越大的转船力矩，转船效果越好。但要明确大船的转心是会随着船速的变化而变化的，船速越高，转心就会越靠近船舶速度方向的前端。另外，拖船松缆拖带大船时要积极防止产生倒拖和横拖现象，一旦发生要即刻缓解拖缆受力，必要时采取应急措施解掉拖缆。
拖船协助操纵能力的高低当然与拖船的型号种类、主机功率、老旧程度、外界气象客观环境和驾驶员操作水平等因素息息相关，所以船舶操纵时要保持头脑清醒，随机应变，提前做好周全的应急预案。
5.2.2船舶转心的概念
船舶在操纵运动中可视为一方面以一定的速度前进，同时绕通过某一点的竖轴而旋转的运动的叠加，这某一点就是转心。在转心处横移速度为零，线速度方向与首尾线方向一致。当船舶运动状态保持不变时，转心稳定在某一点，在前进中转向，该点的位置大约在离船首柱后1/3-1/5船长处，船处于后退中，转心位置则在船尾附近。如图6所示，当前进中船舶仅靠一条拖船向右转向，最远离转心的位置是配置拖船最好的地方，即能得到最大力臂为位置（1）和（2），拖船使用同样的输出功率，向右转向效果最好的位置次序为（1），（2），（3），（4）。
5.3操纵注意事项
集装箱船因干舷高水线上受风面积大，风力对船舶操纵影响大。
所受风压力大小表达式为：
式中：Fa为风压力（N）;q为风压强（N/m?），q=??ρ?Va?（ρ空气密度Va相对风速 ），Ca为风压力系数;AT为船体水线以上正投影面积（m?）;AL 为船体水线以上侧投影面积（m?）;θ为相对风舷角。
由表达式可见，作用于集装箱船风压力大小与受风面积、风速、风舷角及船型等因素有关。据估算，一艘300m长集装箱船舶其侧面积可达12000m?，而350m长时其侧面积达到了约14000m?。 如果14000m?侧面积受到8级横风时可产生300吨之巨的风压力。由此可见，风力对集装箱船舶的操纵影响相当大，必须引起足够的重视。
集装箱船船首、船尾部分船体的垂向弧度变化幅度大，首尾线纵向又采用纺锤流线型设计，特别是船首首楼甲板附近给拖船带缆、解缆及顶推等操纵产生一定难度，尤其船舶具有较高船速时对拖船损害风险急剧增加。此时，要及时降低船速，谨慎操作。
集装箱船的盲区较大，要随时观察船舶周围情况。靠泊码头时，尽可能减小与码头夹角做到平行靠泊，随着船舶大型化，贴拢码头角度要控制在3°以内为好。
6临近泊位水域原地调头靠泊的条件
（1）船舶吨位不宜过大。船舶吨位的大小深深影响着船舶的操纵性能，船舶吨位越大其惯性越大，受外界因素影响越强烈，凭借自身设备和外来助泊设备来控制船位的能力就越弱，一旦操作失误所能采取的补救措施就越少效果也越差。因此，船舶长度宜限制在350m以下，最大吃水尽可能小于13.0m，否则靠泊风险会急剧增加。
（2）船舶状况良好，主机、辅机、舵机、锚机及侧推器等重要设备都处于全部就位随时可用状态。近泊位水域原地调头靠泊由于船舶距离泊位近，导致船舶反应延迟的许可量变小，要求零故障率，做到要进能进要退则能及时退的程度，对船舶自身的要求是极高的。
（3）拖船按操作规范能在相距泊位1海里外就位并能及时带妥缆绳协助。拖船数量及马力配备足够或有冗余，并能密切配合协作。所需总拖力或总功率简单估算：DWT×7.4%（KW）或GT×11%（KW）。
（4）水文气象条件尚可，能见度良好，避开急流和疾风，通常流速不超过2.0kn，风速小于8.0m/s为宜。当风速超过10m/s时操纵风险将变得不好控制，尤其大角度拢风情况下，必要时要适当拉大横距评估风险。
（5）抵达泊位对开未转向掉头前，船体相距码头前沿最近点（通常为船首外围）保持在2.5 cables 开外，船舶尺度越大其值就得相应放大，例如350m超大型集装箱其值3.5 cables就比较妥当，以便有一定的时空采取紧急措施来应对突发状况。 （6）船方能深刻领悟该种入泊操纵方式，并积极给予配合。引航员是驾驶台资源的重要组成部分，要自始至终全身心地融入到驾驶台资源中，与船方互信互助，密切协作。
（7）指挥操纵口令清晰连贯果断，斩钉截铁，不拖泥带水。势如破竹的口令会令人产生信任震慑感，也是船方言听计从的一个先决条件。
7原地调头靠泊的靠泊方式
7.1向左调头靠泊方式
实际工作中，向左调头靠泊方式是一种主要靠泊方式，也是大家乐于采用的靠泊方式。优点：①船舶调头靠泊操纵时，码头和船舶都在同一视野中，直观明了，船舶态势感官强烈，有助于及时采取有效行动。②转头幅度较小，一般不超过180°。③掉头完毕，船位与泊位间横距小，有利于提高靠泊效率。④协作拖船顶拖位置固定，不需要换位，可以及时带好缆绳待命。缺点：①对人、船和环境要求高，允许犯错的时空小，操纵风险较高。②船舶的倒车右偏效应不利于向左转向，转过90°与码头有大夹角时，在涨水的压拢流作用下易把船舶压向码头造成险情。
具体操纵过程如图7所示（以两条拖船助泊，本船LOA280m，驾驶台后置型为例）：在船位1处备妥双锚和侧推器，本船左船头左船尾及时带好拖船缆绳准备好向左调头入泊，前后拖船马力大小不一时，大马力拖船系带在船尾为妥，适时停车控制好船速，相距泊位1NM时，船速要小于5节为好。船位3处因受大角度落流影响，本船压向岸边趋势明显，船尾更甚，此时可左满舵进车（满舵进车可产生约4000HP的舵力）来抑制船尾的压拢，同时产生大的转船力矩使本船加速左转。随着短时左满舵进车，船位4时船速会有微微增加，本船转心前移，左转ROT上升。随即停车，令左船尾拖船正横方向全速顶推，左船头拖船45°松拖缆并处于得力状态。在拖船一顶一拉的协助下，船位5加速左转，船尾漂角急剧增大，斜航阻力增加，船速下降显著。由于船位5已经越过了潮流切变线而处于顺流水域，所以及时倒车降低船速控制好船位尤显重要，必要时用HALF ASTERN甚至FULL ASTERN来快速杀减船速。倘若前冲船速未见明显减小，可令左船头拖船加大马力后拖。判断船速矢量可借助雷达或相关电子导航设备，要注意电子设备信息的滞后和误差缺陷，僅作参考，主要还是凭借肉眼和自身的体感反应来判断船舶态势。船位6时，船速矢量线与码头会有较大夹角，待到船位8船速矢量线基本与码头平行就可停车，这时令船头拖船处于顶推位置，船尾拖船可继续顶推但要适当减小马力。因涨流的存在，至此掉头过程中船速始终无法归零。船位10时，船首向基本与码头平行，与涨流夹角微小，是控制前冲后缩的最佳船位。尔后，在两拖船的协助下便可轻松入泊。整个掉头过程大概为10分钟，船舶吨位大，主机功率偏小时，时间上可能会有少许增加，但幅度不会大。船速矢量变化如示意图8。
7.2向右调头靠泊方式
该靠泊方式实际工作中较少采用，不过具有其独到的一面。优点：1.调头靠泊操纵时，船舶采取向右背离码头旋回的操纵方式，可以大胆地动用自身的动力进车协助掉头来提高ROT。2.掉头前船位已处在涨流区域，旋回过程会比较顺畅自如，即使所需水域大越过了潮流切变线，也可充分利用潮流切变线南北的相反潮流来助力掉头3.对人、船和环境要求相对较低，有较充裕的时空进行操纵，操纵风险较低。缺点：1.背离码头转向，会丧失部分对横距的准确判断，尤其是驾驶台前置的船型，对船尾离码头横距要引起特别关注。2.转头幅度较大，都要超过180°，且掉头完毕，船位与泊位间横距较大，不利于提高靠泊效率。3.船尾拖船要变换顶推位置来协助，如示意图9：船位4，船位5，船位6和船位7时，拖船在本船右船尾顶推，而船位8和船位9时则要转移到左舷船尾来顶推，所以给该拖船要留有足够的时间来转换操作，因而整个掉头过程会导致有所拖延。
向右调头靠泊方式具体操纵过程与向左调头靠泊方式大同小异，在此不再赘述。
7.3 靠泊实例
8 结语
尴尬潮流中的大型集装箱船不好驾驭，但凡掌握了一丝船舶操纵技巧，每次去靠泊远东集装箱码头之前心里其实也用不着有多么忐忑。熟能生巧嘛，多摸索多研究几回，天堑就会变坦途。相信船舶操纵技术永无止境，唯独细细研磨，才能深刻领悟其中的真谛。时不我待，港口的辉煌，都是每一位有抱负志士汗水付出的华丽回报。都说船舶操纵是门艺术，希望这艺术体现出更高的技术，更高的价值！
参考文献：
[1] 宁波港引航手册第三版2012年1月.
[2] 宁波引航课题成果汇编（一）、（二）.
[3] 房希旺，何欣，杨林家，船舶操纵[M].大连：大连海事大学出版社，2012.
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