【航运知识】浅谈浅水道航行对船舶工况的影响

发布日期:2016/7/10
       摘要:文章对浅吃水航道的定义进行了讨论,并对长江口浅吃水航道情况进行了介绍,总结了浅水航道对船舶航行工况的影响和注意事项。
  
    1 浅水航道的定义
  
    浅水航道的定义一直没有统一明确。以前由于船舶航速低,船舶发生浅水效应的现象也很少,对于浅水航道效应没能引起足够的重视。因此,考虑船舶阻力和船舶操纵性能时,只是简单地定量地规定浅水航道的具体数值。
  
    随着船舶航速不断提高,吃水不断增加,船舶经常发生浅水效应,有的甚至发生机损事故,因此,有必要对浅吃水航道的定义进行重新研究,从而指导船舶在浅吃水区航行的工况管理,确保船舶航行安全。
  
    浅水航道的定义应是一个与船舶尺度、形状、吃水、航速和航道水深等因素都有直接关系的相对概念。如有的航道虽然吃水很浅,但如果船舶在吃水很浅且航速很低的情况下航行依然不会产生浅吃水效应,我们也把它定义为深水航道。如有的航道虽然相对较深,但船舶在吃水较大且航速较高航行时仍会产生浅吃水效应,我们仍然定义其为浅水航道。
  
    船舶在浅水中航行时,由于船体周围的水流从深水的三元流动变为二元流动,水流与船体的相对速度增加,使摩擦阻力、涡流阻力和兴波阻力均相应增加,同时还能使船舶出现吸底现象。所以,浅水航道应该是指船舶在某一航速下,摩擦阻力、涡流阻力和兴波阻力与深水相比有明显增加,或吸底现象发生对应的临界水深,小于此水深的航道即可称为该船某一航速的浅水航道。
  
    2 浅吃水航道的性能特征
  
    经过大量的船舶试验,船舶在深水中航行的阻力与航速的二次方成正比,而在浅水中航行时的阻力的变化规律不规则。当船速小于0.3(g为重力加速度,h为水深)时,浅水阻力与深水阻力基本相同。当船速大于0.3而小于时,浅水阻力增加2到3倍。而当船速等于时,航速达到临界速度,此时船舶的兴波阻力出现极大值,阻力出现峰值,较深水中的阻力有显著的增加。当船速大于0.3时,船舶的兴波阻力则下降较多,所以此时船舶的总阻力甚至比深水阻力还要低。
  
    船舶在浅水中航行时,由于水流从三元变为主要二元流动,使船体周围的流体相对加快,压强降低,故其下沉量比深水增大,且水深越浅下沉量则越大。当V<0.6时,纵倾改为首倾;当V>0.6时,为尾倾;当V=时,尾倾接近最大值,对于船底与航道底间距很小的状况,会出现吸底而与航道底相摩擦,很容易造成船体损坏或主机负荷过大从而损坏主机。
  
    总结大量的浅水实验数据,一般认为Fr≤0.5时,可以不计浅水的影响,这里Fr=V/,其中h为水深,因此不受浅水影响的最小水深为hmin=4V2/g。
  
    3 长江口航道的特点及航行注意事项
  
    吴淞口与长江口水域,是进入长江沿岸及黄浦江各港区码头的重要航道,其间航道众多,情况复杂。虽然经过一期和二期治理,但长江口航道属于流沙型港口,特别还受枯水季节和潮位的影响,航道走向和水深变化频繁。
  
    长江口南港北槽航道为长江口航道主槽,其中6#灯浮到47#灯浮的长江口深水航道(二期),总长39.66n mile,系人工疏浚航槽。6#灯浮至38#灯浮航道维护水深9.0m,38#灯浮至47#灯浮航道维护水深9.3m(理论最低潮面以下)。南港南槽航道为天然航道,水深为5.4m左右。
  
    随着国家对海事装备投资力度的加大,2001年上海海事局建造了首艘千吨级巡视执法船,总长93.23m,型宽12.2m,型深5.4m,吃水3.45m,排水量1500t,航速22kn,该船主要巡航区域为吴淞口、长江口和洋山港等水域。
  
    当千吨级巡视船航行到82#灯浮至南槽灯船处时,其航道水深约5.4m,产生阻力峰值的临界航速约为14.2kn,船底和航道之间的问距约为1.95m,所以航行至该浅水航道时,应主动减速至14.2kn以下,缓慢通过。否则可能会出现阻力峰值和船舶吸底等浅水效应,有可能造成主机超负荷运行而损坏机器,或者船舶触底损坏船体。
  
    经过不断的总结,对照该轮多次在浅水道航行时的主机运行参数,我们制定了一套切实可行的浅水航道主机工况管理办法。一种方法是当船由深水进入浅水航道时,由于浅水效应船舶阻力逐渐增加,固定油门格数,使主机的转速和航速自动下降。此时切不可因为船舶航速降低了而加大油门,造成主机超负荷运行。另一种方法是船舶在进入浅水道航行时,首先应密切注意主机运行参数的变化,包括排气温度、海水温度、淡水温度、滑油温度、滑油压力、桨叶角度、主机转速及排烟颜色等。同时应该提醒驾驶人员适当降低油门开度和调小桨叶角度,以确保主机与螺旋桨都不超负荷。
  
    总之,对于浅水航道的定义只是从理论上进行探讨,况且在界定浅水航道时,并没有考虑船舶吃水对浅水航道效应的影响,因此,浅水航道的定义只能对船舶操纵和工况管理从理论上进行指导。在实际航行时,当船舶驶进浅水航道时,必须借助测深仪等设备,时刻注意航道水深、船舶航速和主机功率的变化,如出现异常,应迅速降低主机负荷和船舶航速,以降低或消除浅水效应的影响,保护主机,安全通过浅水航道。
  
作者:朱伟  来源:天津航海