打开文本图片集

摘要：船舶主要依靠缆绳系泊于码头之上，系泊船与缆绳、水体和码头护舷装置共同组成一个结构体，其在风、潮汐以及外海传来的长周期波浪的持续影响下会产生一个较为复杂的运动模式。因缆绳系泊不牢所发生的断缆险情事故屡屡发生，严重影响了码头作业及安全：防城港二十万吨级码头（又称400泊位）系泊船近年来多次发生断缆险情事故，经多部门调查研究，该泊位频发断缆险情事故的主要原因有以下四点：1.泊位所处水域的水文气象条件，2.系泊缆绳布局，3.码头结构形式，4.航经船舶的影响。本文主要围绕上述四点因素进行分析和论述，并在此基础上积极探寻解决方案。

关键词：CAPE型船舶；缆绳；断缆事故；涌浪叠加

引言：影响超大型船舶系泊安全的因素有很多。其中，船舶吨位和类型、系泊缆绳的布局、码头地理位置和类型、码头附近水域的水文气象条件对系泊船的影响最为显著。研究分析这些显著因素关系到港口系泊船的安全，同时也能有效地避免一些由缆绳断裂所引发的水上险情事故。本文以防城港东湾20万吨散货码头（400泊位）系泊船为例进行分析和探讨。就该泊位经常发生断缆险情事故的原因进行剖析，进而提出相应的解决方案。

一 泊位所处水域的水文气象条件

防城港进港航道大体呈“Y”字形，由外航道、西湾航道和东湾航道组成。400泊位为开敞式栈桥码头，码头结构承受较大的海浪和海流共同作用的动力载荷。其位置又恰好处于“Y”字航道的三叉口交汇地段（如图1-1所示）。防城港所处北部湾海域属南亚热带季风气候区，具有亚热带向热带过渡性质的海洋季风气候，常年盛行西南季风。据2005年至2006年北部湾附近海域季风观测资料显示，每年4月开始，西南季风便开始逐渐增强，其风向主要为WSW和SSW。该季风风向对400泊位超大型散货系泊船影响较大，风向与船首尾向的夹角接近正横，加之船尾受风面积大，尾缆和尾横缆载荷明显增加。

400泊位附近水域全年以局部风生浪为主，涌浪也常有发生，其分布和变化有明显的区域差异和季节特征。根据国家海洋局第三海洋所2011年6月至2012年6月一个完整年的实测波浪资料显示，该水域常年波浪方向为S向，所占比例高达27.26%。防城港海域为正规全日潮，每月最大潮差均在5.00m左右，平均涨潮历时比落潮历时长约2小时。由于防城港20万吨级码头位于防城港东湾和西湾岸线的最南端，该泊位南侧无防波堤和其他天然屏障掩护，这就导致南向波浪对该泊位系泊船尾部冲击力较大，在某种程度上又增加了尾缆和尾横缆的负荷。尤其在大风浪天气的涨潮时间段，该泊位系泊船尾缆和尾横缆（400泊位系泊船通常左舷靠泊）时刻受到同向风、流和波浪的冲击，缆绳所受张力较大。

二 系泊缆绳布局

船舶的用缆方式主要分为靠泊用缆和离泊用缆。对于无拖轮协助靠泊的小型船舶而言，只要撇缆能够打上岸就可进行带缆，缆绳上桩后便可协助船舶进行靠泊操纵。而大型船舶，特别是超大型船舶的靠泊带缆时机一般是在船舶靠岸之后才进行，这主要是因为大型船舶惯性较大，单靠缆绳和缆机的牵引力无法改变大船的运动轨迹。通常情况下，CAPE型船舶在系泊码头时，系泊用缆绳一般不少于16根。按照缆绳的出缆方向和作用分为头缆Head line、首横缆Fore breast line、首倒缆Fore spring line、尾倒缆After spring line、尾横缆After breast line和尾缆Stern line尾缆。如图（1-2）所示：

其中尾缆的主要作用是抵抗来自船尾方向的风、流或进车之力。船首缆是抵抗来自船首方向的风、流或倒车之力。首尾横缆是保持船舶和码头之间的距离，防止船舶被风、流或其他外力因素吹离码头。前、后倒缆是附带加强抵抗来自船舶首、尾方向的风、流或进、倒车之力。当超大型船舶的船体与泊位碰垫牢固贴合在一起时，带缆水手便可伺机出缆。此时，若风和流从船头方向来，则船头应先带头缆，船尾先带尾倒缆。若风和流从船尾方向来，则船头应先带倒缆，船尾可视具体情况先带尾倒缆或尾横缆。

引航员操纵CAPE型船舶进靠防城港20万吨码头，当大船船体刚刚贴上码头护舷装置时，需根据岸上的泊位旗对大船位置进行实时调整。在大船位置尚未到位之前，初上桩的缆绳不宜吃力，只需绞离水面即可，一是为了防止缆绳被碰垫或其他码头设施卡住，二是防止大船动车时缆绳受力过大发生断裂。在明白各个部位缆绳的功能之后，鉴于该泊位地理位置的特殊性，为了防止系泊船再次发生断缆险情，就要使系泊船在尾缆和尾横缆的布局上与其他常规超大型船舶有所区别。针对该泊位系泊船的缆绳布局，下述解决方案中将会详细介绍。

三 码头结构形式

码头结构形式分为重力式、高桩式和板桩式。防城港400泊位港池底高程-17.5米，码头总长度为460米，码头主体由大型混凝土管柱（沉箱）和上部承重台组合而成，每间隔39米布置一座系缆桩，超大型船舶一般左舷靠泊于码头西侧。高桩式码头属透空结构，波浪和水流可从码头平面以下通过，码头对波浪反射量小，可在一定程度上减少底部回淤。但该类型码头使系泊船受到垂直码头轴向的波浪和流的影响较大，以防城港400泊位为例，其码头轴线近似为南北向，来自西南方向的波浪可通过码头透空结构直接作用于大船尾部，这就会导致系泊船船尾缆绳所受负荷增加。此外，系泊船尾部上层建筑受风面积较大，当西南季风加大时系泊船尾部缆绳受力也会相应增加。

防城港西湾进出港船舶在航经400泊位南端时，其所造波浪也会通过透空式码头结构作用于大船尾部，且该波浪经常与西南方向的外海长周期波浪进行叠加，导致400泊位系泊船尾部缆绳受力增加。

四 航经船舶的影响

由图1-1可以看出，所有进出防城港东西湾的船舶都要航经400泊位南端，船舶在行驶过程中引起水面波动进而产生波浪。这是因为航经此处的船舶扰动了该泊位附近水域的流场，使其压力场发生了改变，从而引起船舶周围流体动能、势能的相互转化。航经船的波浪可以近似地看作是由位于首、尾处的两个压力点在水面移动所产生的波浪组合。船首波浪分为船首横波和散波；船尾波浪分为船尾横波和散波。首、尾波系的散波互不干扰，分离清楚，首波系的横波和尾波系的散波也互不相干。但首、尾横波在船尾附近相混合，合并成横波。航经船的航行波对系泊船的影响，随两者相对位置的变化而变化。通常情况下，船舶航行是以平行于码头轴线的方向经过系泊船，但防城港400泊位的系泊船所受到的航行波的影响还有来自于垂直码头走向的航行波，与前者相比，这种垂直方向上的航行波对系泊船的作用情况更加复杂，影响也更大。

航经船所造波浪的扩大速率不变时，航经船的船速越快，所造波浪扩大的角度越小，产生的波浪也就越大。根据波浪运动理论和波浪能量传递一般规律，当航经船所造浪与本海域当时的自然波浪相互叠加和转化后，会使得该泊位附近水域的波浪情况变得相对复杂，进而系泊船缆绳载荷也就随之增加。此外，400泊位的西侧和西南侧航道边坡系数较小，波浪在传播过程中会在短时间内受阻，从而产生一定的回头浪，回头浪与来自外海方向的长周期波浪近似同向，这也是造成该水域波浪和乱流的另一个主要原因。

根据防城港东西湾航道限速规定，航经“Y”字形交叉口的进港船舶要在19号浮标之前把航速降到8kn以下。该阶段控速目的有两个，一个是为即将进行的靠泊操纵做准备，另一个是为了降低对400泊位系泊船的影响。而东、西湾的出港船在到达400泊位之前航速也不能超过8kn，尤其是西湾出港船舶，在航经西贤航段时更要注意控速，这是因为西湾出港船舶航经此处的波浪容易与南向自然波浪进行叠加，叠加后的波浪对400泊位的系泊船是一个推开的趋势。但由于西贤航道相对狭窄（宽度仅有120米），且该段航道经常受正横风、流的影响，因此，航经此处的船舶须通过加速及配置相应的风流压差角才能使航迹线保持在航道中心线上，但由于该段航道宽度有限，可供配置的风流压差角也有一定限制。特别是在大风浪天气条件下，西湾出港船舶只能通过加车来保证自身安全驶过西贤航段。由上述分析可知，航经船速度越快所产生的波浪也就越大，进而对系泊船的影响也就越大。

五 解决方案

由上述四个因素可知，系泊船在风、浪、流的共同作用下会产生横荡、纵荡、横摇、纵摇、垂荡和首摇等多个自由度的复杂运动，在这些复杂运动的影响下系泊船极易发生断缆险情事故，防城港400泊位的断缆险情以尾缆和尾横缆发生断裂的情况居多。为了防止这一险情事故的发生，本文作者根据多年的引航经验提出了以下解决方案：

1.延长400泊位西面防波堤岸线，图1-1中绿色区域防波堤工程现已接近尾声，该区域的围建减少了400泊位西面的纳潮量，并在很大程度上减轻了西南方向的波浪对400泊位系泊船的冲击。下一步，把图中红色区域也纳入防波堤的围建规划当中，当红色区域防波堤建好后，将使防城港20万吨码头由透空式变为半封闭式，此举能大幅度降低来自西南方向的海浪和潮汐对该泊位系泊船的冲击，从而有效减轻400泊位系泊船尾缆和尾横缆的受力情况。

2.系泊于400泊位的超大型船舶要选用本船状况较好的缆绳来集中充当尾缆和尾横缆，把尾缆由通常的四条增加至六条，并把外档的三条尾缆移到该泊位最南端的缆桩，内档三条尾缆继续系于原来的尾缆桩。这样做的好处是：既增加了船尾系泊缆绳的数量和强度，又分散了原有尾缆对同一缆桩的拉力，同时增强了系泊船对南向风浪的抵抗，确保了系泊船的尾部系岸稳固性。此外，还应把尾横缆有原来的两条增加至三条，用于增强系泊船对西面和西南面的风浪抵抗。并在靠泊装卸货期间密切观察缆绳受力情况，若出现仅有个别缆绳受力的现象时，要及时对所有其他缆绳进行调整。

3.严格执行防城港辖区海事监管部门的限速管理规定，对航经400泊位南端的进出港船舶，在不影响自身安全的情况下尽量靠远离该泊位的航道一侧航行，并把航速降到限速标准以下甚至更低。上文提到，防城港西贤航道较为狭窄，在大风浪天气环境下，航经此处的船舶不得不通过加车来实现保向。为了解决这一矛盾，建议港口管理部门规范和完善船舶进出港安全制度，当防城港辖区水域的风速达到7级、浪高超过两米时应对西贤航道实施交通管制。同时，把拓宽西贤航道规划提上日程，这样才能从根本上解决这一问题。

4.在大风浪天气环境下，停靠在防城港400泊位的超大型船舶要主动申请两艘或两艘以上港作拖轮在船边进行警戒值守，当大船缆绳出现松弛或者断裂时拖轮能及时前往进行顶推，为下一步抢险措施的采取争取更多时间。另外，防城港400泊位的超大型散货船通常采取左舷靠泊，为了在紧急情况下引航员能顺利登轮进行增援，大船在港停靠期间需在右舷（海面一侧）提前安放好引水梯，引水梯的放置要与引航员所乘水上交通工具的干舷尺寸相匹配。

参考文献：

[1]杨宪章，刘 毅，李文玉。波流联合作用下的船舶系泊[A].2006，（1）

[2]李能荣. 超大型船舶的靠泊及操纵注意事项[J]. 航海技术，2005年02期