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浅析引航过程中的“速度”
【来源:】青岛港引航站    【日期:】2012年02月21日   【点击数:】  【字体:

青岛港引航站  三级引航员 欧阳青林

【摘要】船速在船舶操纵中是一个非常重要的因素,很好的掌握速度及时合理的控制速度,综合分析情况制定相应的引航计划是成功靠泊中的关键因素。

【关键词】纵向速度  横向速度  旋转速度  吃水差  参照物

速度在引航过程中是个非常重要的因素。船舶在运动过程中重要有三个方面的速度。纵向的速度(前进和后退的速度),横向的速度和船舶的旋转速度。

首先来谈谈船舶的纵向速度。一艘船舶的主机功率和船舶阻力大小决定船舶的速度。一般来说主机功率越大的船速越高,但在港内操船这种关系也不尽然对,因为很多船港速和海速差异很大。例如美总(APL)公司的很多船主机功率不小,在5万HP左右,但是港速却在11节左右海速20节左右。主机功率与速度之间应该是因果关系,但是我认为我们应更重视这个“果”即:速度。在引航进港时,参看船上提供的PILOT CARD 时,注重列表中给出空船和满载时的速度,FULL/HALF/SLOW/DEAD SLOW对应的速度以及各车之间速度的递减率很重要。通过速度能知道船舶主机港速情况下能提供的动力,知道前进的动力就能大概推导出倒车时主机能提供的倒车力大小。因为FPP的倒车功率是前进功率的60-70%,CPP车的倒车功率为前进功率的50%左右。掌握递减率是为了更精确的掌握减车时的船舶速度递减率和船舶自身惯性的大小。

    不过PILOT CARD 上给出的速度表一般都是静水时两种装载情况下的速度,一个是满载夏季吃水的测速表,一个是轻载状态下(满压载)的测速表。但对一个具体的船大多数情况下不是正好在这两种装载情况下的。除了上船时掌握风流对船舶的影响外还要注意以下几点对船舶纵向速度的影响。

1、船舶的实际平均吃水、船宽和船长。关注吃水船宽是了解船舶的排水量也就是船舶的质量。在物理学上物质的质量影响惯性,质量越大的船舶惯性越大。船宽与船舶的水阻力成正比。

2、实际吃水水线到满载夏季水线的距离。一般船上会用不同颜色油漆给予标示,也就是实际平吃水与满载水线之间的吃水差值。因为一艘船舶的主机功率的装配系数是以满载时的排水量设定的。现在知道这个吃水差值可以用来参考PILOT CARD 提供的速度与实际平均吃水下的速度差异。在靠泊时知道这个差值就能更好的掌握当前装载下的惯性和主机功率的匹配关系。

3、吃水差的问题(以尾倾为例)。1)水阻力,船舶在设计时 都是考虑平均吃水情况下水流对船体产生最小的阻力,吃水差不同船舶在行进中水下形状不同。平吃水水下的水阻力主要来自船头有流线的横截面,阻力小减速慢。而吃水差大的船舶水下船体成楔形,船的水阻力面大相应的减速快。我的感觉是对于小船轻载时要特别的关注吃水差对船减速的影响。2)吃水差影响船舶的转心前后水下横向水阻力大小,影响旋回圈的大小。吃水差大的船头横向水阻力小于船尾的,同时转心后移。在近码头时转向,船头转的幅度大于正常吃水的船舶。3)吃水差大的船舶相对水线上的面积发生改变,在受风时要考虑船头受风面积大而水下水阻力小,同时风力臂增大,风更容易使船头顺风偏转。例如一空载油船86米长前吃水1.2米后吃水3.6米靠青岛油港丽星一码头。气象条件是开流大潮日高潮后一小时,横向拢风4级,4.5链时7节停车。到泊位时速度两节左右。同时观察船大体沿着纵向的叠标走,但是整个船产生顺风流偏转。我认为发生这种偏转现象可以用吃水差改变上部船体受风面积,船首吃水小受风面积比平吃水时更大,而且风作用力臂更往前移;同时船尾吃水大船尾水线下面积比平吃水时更多些,这样就增加水线下横向流受力面,同时流的作用力臂加大,在这两个力的作用下产生的偏转结果。

4、FULL/HALF/SLOW/DEAD SLOW速度递减区间大小的重要性。船速与船舶行进中受到的水阻力并不是线性关系的,而是非线性关系的,速度越高时,船速和水阻力曲线的斜率越大,速度越低时这个曲线的斜率越小。在引航过程中要从实践中来到实践中去。在加车时,观察船舶加车性能以判断主机性能、功率。不过增速同时受加车递增区间大小的影响。例如同样是两船DEAD SLOW 6节,但一艘SLOW 8节而一个是11节,那后者的加车增速快些,同样在减车时判断船舶惯性大小也要剔去递减率对船舶减车快慢的影响。能够在加减车的同时很好的掌握主机性能船舶惯性对入泊速度控制、倒车时机都会很有好处能做到心中有数。

5、DEAD SLOW AHEAD 速度的重要性。因为船舶在设定主机转速时FULL (HALF|SLOW\DEAD SLOW)AHEAD/ASTERN 对应的主机转速是一样的,同时知道FPP和CPP对应的倒车功率是前进功率的60-70%(大型船舶就更小些只有30-40%左右)和50%。因此微速的重要性表现在以下几方面:一方面确定倒车用什么车合适例如有小船微速7节也有的微速3节。到泊位要倒车时前者减速效果很好,后者可以直接用SLOW ASTERN倒车,因为正车才3节,微速倒车功率太小。另一方面小船拖锚靠泊时,知道微速大小可用于推定抛锚出链长度,抛多少节锚加车能拖得动。在同样的外界靠泊条件下微速为7节和3节的停车时机和抛多少节锚是不一样的。一般情况下7节的可能拖得动两节锚链,而微速为3节的拖一节锚链就很吃力。

6、极限状况下的船况对速度的影响。当船舶装载在满载时、特别轻载时、船很新刚下水时和船舶很旧时对操作性能都有很大的影响。1)满载时船舶惯性大,单位排水量下船舶分配的主机功率小。2)特别轻载时船舶质量轻惯性小,同时水下面积也小,纵向的横向的阻力都小,在入泊时用拖轮顶时要知道可能横向余速递减较慢。同时轻载水线上面积增加干舷高受风面积加大,拖轮顶时受船体流线影响更大,顶推点更靠船中,要放缆拖时放缆时机要充分,不然拖缆不够长拖力受影响。再有一种情况是轻载到船尾螺旋桨有部分在水面之上。这种船停车余速递减可能很快,但是倒车时速度递减则相对慢。因为螺旋桨水线上部分不能有效的提供倒车阻力。3)特别新的船主机还处在磨合阶段不能满负荷工作,同时船上人员对船舶设备也在熟悉阶段。4)特别旧的船主机、锚等主要助航设备都处于低标准状态下,要抛锚时不能抛下,要倒车时没有车的几率都很高,同时低标准船上很多配员也是低标准的,这些因素都会影响船舶操纵安全,以上这些船况下在操纵时余速控制上要更加谨慎,引航计划中的应急计划要考虑更充分些。

以上浅谈了纵向速度对操船的影响及感受。在实际操船过程中横向的移动速度也是非常重要的。及时准确的预判这两个速度在靠泊时非常重要。横向移动速度不但受风流大小的影响同时还受风舷角和流压角的影响。知道外界的风力风向、流速流向是预判横向移动的前提条件。风力风向易于判断,而流向流速难于准确的知道。除了通过潮汐表来推断外,还可通过观察受风流影响的水面物的态势判定。例如海图上岸壁水深的走向分布、锚地船的大体走向、灯船形态、浮标处的流花流线、水面漂浮物的移动方向(水面物流动要剔除风及风生流的影响)。总之,流的判定是经验加现场的观察。我感觉速度在5节和3节时同样的外界条件但横移速度相差很大,3节以下横移明显加快。这一点在有横向的风流影响靠泊时要合理利用和克服。

旋转速度,在进车时用要舵角转向可以判定船舶舵效好坏,转舵速度,在要把定后观察舵工操舵熟练程度,风流对船舶偏转速度的影响。在快到泊位前停车趟航这段距离要勤于观察舵角指示器看看用什么舵才能把定船舶。因为停车后所有的风流对船舶旋转速度的影响都要用舵去调整。现场掌握风流,船速对船舶航向稳定性、转向性能的了解。例如一艘快要向右转向入泊的船,现在用左满舵刚刚能把定,而另一艘也是需要同样操作的船用正舵就可以把定,在不考虑其他因素的情况下前者向右转向就更从容些但前者也更容易失去舵效些。船舶在倒车时关注倒车侧压力对船舶旋转的影响,侧压力对船的影响各个船差异非常大,要小心谨慎的处理以达到充分利用和有效遏制。

速度观测与参考系 船上能够从设备上读取船舶速度的是GPS 和测速仪。GPS测试速原理是卫星连续的定位,同时知道两次定位之间的时间间隔,通过计算出来的V=S/T,所以显示的速度是GPS天线位置的综合速度,其中包括了横向、纵向的速度和旋转速度。测速仪速度因工作原理不一样分为对水速度和对地速度,很多大船上多普勒计程仪上的速度显示还有横向速度。我的感觉多普勒速度在靠泊时速度有滞后性。所以最有效和直观的是培养自己的速度感,通过观查船舶周边的物体来判断船舶纵向和横向速度。下面就纵向速度判断选择不同参考系的差异做初步的分析。第一、观察横向的叠标,通过观察叠标之间的相互位置变化感知速度。当前位置到最近叠标的距离不同感觉差异很大,因为这是线速度和角速度的关系V=ӨR.,观察叠标时当船到物标距离(R)不同时角速度(Ө)是一定的,同样的速度感(Ө)时R越大实际速度越大,也就是同样的速度感下,船离观察叠标越远速度越大,反过来考虑也可以。例如:实际速度是2节余速时在前湾港感觉叠标移动的速度就比在大港观察叠标移动的速度慢些。原因就是前湾港港池宽阔,大港港池狭窄,叠标距离船远近不一样。第二、观察固定物标,也能感觉船舶的速度,这时人和船感觉成一个整体人船合一时,自身感觉的速度就是船舶移动的速度,在实际中这种判断速度的方法很难但是要能很好的掌握那就是一个很高的境界。第三、观察水流,特别是在有倒车时观察倒车排出流向前移动的距离来判断速度,一般情况下当排出流到船中时基本没有速度。这种情况特别是在锚地抛锚周边物标少更实用。

结束语

以上是我对船舶操纵中速度的一点简单的认识,其中知识的获得大部分是师傅的指点和自己的一点感悟,没有教材上那么全面、系统、理论,只是一家之言希望与大家分享交流。

参考文献

    赵月林 古文贤 船舶操纵 大连:大连海事大学出版社,1999

 

专家推荐意见

    船舶操纵中速度控制是个非常关键的因素,本片文章在分析影响船舶操纵的速度因素时没有照搬教材上的原则性的理论,船舶特性方面的知识,而是从自己在工作中观察和总结的经验出发,在一些细节的掌握上有自己的独到见解,使用性强。是一篇很好的文章。

                                                      ——高级引航员 王裕平

    要成为一名优秀的引航员,需要有良好的综合素质,能理论联系实践,再从实践中总结经验,不断的探索、总结、学习,以提高操船水平。这篇文章视角新颖,很多观点都是自己的工作经验和感悟,有一定的专业水平,特此推荐。

                                                            ——高级引航员 王名跃

作者姓名:欧阳青林 性别:男;出生时间:1977年6月;学历:大专;现工作单位:青岛港引航站;工作时间:1999年8月;2009年担任船长;招聘至青岛港引航站时间:2009年9月;现任职称:助理引航员;专业领域:青岛港区海域引航员;通讯地址:青岛市东海西路5号甲华夏银行大厦28层;邮编:266071;电话:83091385、15505321177;传真:83091393;电子信箱:yhz@qdpilot.com


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