浅水效应对船舶航行安全的影响及对策

李超+王伟军+艾万政

【摘 要】 为保障船舶在相对浅水水域的航行安全，阐述界定浅水水域的3种方法，介绍浅水效应对船舶航行造成的影响，提出浅水区安全航行的对策：自主减速航行；利用船舶测深仪不断测深；忌用自动舵；提前备车备锚；正确对待浅水效应对停船冲程的作用；船舶会遇时提前减速避让。在相对浅水水域谨慎驾驶，正确对待浅水效应可提高浅水域航行安全水平。

【关键词】 浅水效应；船舶操纵性；自主减速；减速避让；安全航行

0 引 言

船舶在浅水水域航行时，会产生浅水效应并影响船舶的运动，进而影响到船舶的航行安全，因此，对船舶如何在浅水水域安全航行展开进一步的分析和研究，掌握针对浅水效应的船舶操纵技能，对提高船舶航行安全有着重要意义。

1 浅水水域的界定

对于不同吃水的船舶来说，水的深浅是个相对概念，通常使用船舶吃水与水深的比值来确定水深，具体而言：比值在1.2～1.5时，该水域是浅水域；当比值小于1.2时，该水深是超浅水域。

从船舶操纵性角度看，水深与吃水的比值小于1.5时该水域为浅水域；从船体在前进中所受阻力看，对低速船来说，水深与吃水的比值小于或等于4时，对高速船来说，比值小于或等于10时，该水域可视作浅水区；从船体的横向运动阻力看，当水深与吃水的比值小于或等于2.5时，该水域可视作浅水区。

2 浅水效应对航行船舶的影響

2.1 阻力增加

船舶在浅水区航行时会产生浅水兴波，前进阻力增加，螺旋桨表面附近涡流的增强会降低螺旋桨的推进效率。在这些因素的综合影响下船速会降低。

2.2 附加质量和附加惯性矩增大

船舶在航行中带动周围的水一同运动造成的质量增加，称为附加质量。船舶在回转过程中其自身的惯矩也会增加，这增加的惯矩称为附加惯矩。[1] 当船舶在浅水中航行时，周围的水流加速，船体附加质量和附加惯性矩与水深无限水域相比会有明显的增加。这些额外的增加量与水深吃水比、航道宽度、船速、船舶种类等因素相关。水深与吃水比值越小、航道宽度与船长之比越小时，以及船舶方形系数越大、船速越高时，附加质量和附加惯性矩增加的幅度就越大。当水深与吃水比值小于2时，附加质量和附加惯性矩增加的值比较明显；当水深与吃水比值小于1.5时，附加质量和附加惯性矩的值将成倍增加。

2.3 船体下沉及纵倾加剧

当船舶驶入浅水区时，由于船底部和水底间的距离变小，水在三维空间下的运动变成只能在二维平面内运动，随着水流流速的增大，这不仅会导致剧烈的压力变化，而且会使得压力波动范围向船尾扩展，在同一时间增加兴波，致使船体增加下沉，并使船舶纵倾发生变化。[2] 船舶速度一定时，船体下沉量值将与水深吃水比值大小成反比，即相对水深越浅，下沉量就会越大，船舶的富余水深就会变小。这不仅会降低船舶操纵性能，也可能造成严重的船舶擦底或搁浅，给船舶的航行安全带来极大威胁。

2.4 船舶水动力和力矩增大

水动力及水动力矩的增大对船舶的主要影响是靠泊时不易横移和不易转向，造成靠离泊或回旋掉头困难。在浅水区，水动力和水动力扭矩随着水深的变浅而增大。由相关实验可知，随着水深变浅，水动力系数及水动力矩系数将成倍增加，尤其是当水深与吃水比值小于2后，水动力系数和水动力矩系数增加更加明显。

2.5 船舶操纵性发生变化

船舶驶入浅水区域后，其操纵性能会发生明显的变化。在平面二维水流运动中，船体下沉量会随着船舶的速度的增大而增大，同时纵倾增大，船尾处水流向上扩散使船尾部涡流和伴流增强，导致舵力降低，水深吃水比越小，舵力下降就越明显。因此，船舶在浅水域中作回旋运动时，往往由于旋回阻力矩增加而使得旋回性变差，但是此时船舶的航向稳定性反而会变好。

3 浅水区安全航行对策

3.1 自主减速航行

船舶的降速分为自然降速和自主降速。船舶在浅水区航行时，会发生船舶吃水增加、纵倾增大、阻力增大，造成降速，即自然降速；而船舶驾驶人员自行采取降速措施来降低船舶的航速，则称作自主降速。

船舶减速航行不仅可以减少阻力，而且还可节省燃料保护机器。船舶在浅水区航行，船速越高，下沉量越大，可能导致吸底或损坏螺旋桨事故；而降低航速，可防止船舶发生较大的下沉，从而有利航行安全。

3.2 利用船舶测深仪不断测深

在浅水区航行时，利用测深仪探深，使船舶尽可能行驶于最适宜的航路，保持一定的富余水深，进而确保航行安全。[3] 船舶驾驶员应密切注意本船的位置，使船舶行使于安全水深航路的中心或附近，避免偏离航道，随时调整船舶航速，保障航行安全。

3.3 忌用自动舵

在浅水中，船舶舵力下降，舵效应变差，此时切勿使用自动舵，倘若正在使用，必须立即改为人工舵；为了减小船舶在浅水区航行使舵效差的不利因素影响，应注意用舵中要提前做好转舵的准备，用完后要及早将舵回正，为下一次使用提供方便，并且在操舵过程中使用舵角时应稍大一些。

3.4 提前备车备锚

当驾驶人员发现船舶已在浅水区航行时，应立即向船长报告，及时告知机舱备车。因为船舶备车后，其主机的输出功率约为50%～60%的最大连续输出功率，便于主机换车等变化，从而实现船舶操纵。这样船舶就可以更好地在船舶较多、交通条件复杂的浅水区航行，面对一些特殊的情形时及时采取应变措施。此外，为防止因舵效降低等原因可能出现船舶操纵失控等险情，还应事先告知有关人员备锚，以便必要时使用。

3.5 正确对待浅水效应对停船冲程的作用

在浅水区航行，船舶所受阻力增加，停船性能会有所提高。遇紧急停船时，浅水效应的影响将更加明显。虽然船舶在浅水中，停船性能有所提高，但驾驶员不可麻痹大意，不能把浅水效应对减小停船冲程的作用预计过高，以防盲目依靠效应对停船冲程的作用，以免事故发生。

3.6 船舶会遇时提前减速避让

浅水区航道浅窄多弯、水流情况复杂、两船相距较近还会产生船吸效应等，都会给船舶航行及会让带来较大困难，因此，尽可能避免在浅水区航道内会遇和追越，并不断观察后方船舶是否有追越本船的意图，及早察觉，及时通过甚高频（VHF）电话与他船取得联系，说明情况或者至少鸣汽笛5短声来警告他船，使船舶安全航行。在航行过程中与他船会遇时，要立即减速，并向右调整位置，在安全航行的前提下，适当地增大两船会遇时的横向水平距离，从而减小船间作用。驾驶人员必须要加强与对方船舶的联系，谨慎操作，严格遵守有关规章制度及避碰规则，随时准备避让。

4 结 语

船舶在浅水区航行时，由于存在浅水效应，船舶安全航行会受多方面因素影响。船舶驾驶员要重视这些因素，在浅水中航行时，一定要具有高度的责任心，注意减速，实时提高舵效，做好充分的准备工作并谨慎驾驶，从而确保船舶航行安全。

参考文献：

[1] 洪碧光.船舶操作[M].大连：大连海事大学出版社，2008.

[2] 招定友.船舶浅水效应的研究[J].天津航海，2009（2）：4-6.

[3] 郭禹，张吉平，戴冉.航海学[M].大连：大连海事大学出版社，2014.endprint