船舶压载与安全操纵的理论与实践

贺益雄 马炬

【摘 要】船舶压载操作可迅速改变吃水差，吃水差变化将影响对船体受力状态。通过船体不同吃水差、运动状态的受力分析，在航行中进行适当的压载操作，以确保航行安全。

【关键词】船舶操纵 压载操作 吃水差 大风浪 船体运动状态

【中图分类号】U675.9 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0391-02

船体表面积甚大，在强风、流作用下将产生巨大转船力（矩）。船舶生产实践中，这些力（矩）可能大于锚、舵等设备能提供的力（矩）而酿成危险。船长应根据现场情况合理分析，适当调整吃水差改变船体受力状态，化不利为有利确保安全。

关于船舶在大风浪中的保向能力，杨盐生等从船舶风洞试验结果出发得出一系列的论述[1][2]，并给出一系列有关船舶保向能力的计算公式，但从航海应用角度来看过于复杂，很难应用。关于吃水差对锚泊船、拖带船舶首向偏荡的影响及对掉头操作的影响鲜见讨论和研究，基本处于空白状态。基于航海实际应用之目的，宜从其他角度出发得出一些简单的结论以供航海实践。

一、大风浪航行空载船舶受力分析及利用压载改变船舶保向能力

船舶空载航行受风浪影响大，大风浪中操纵较困难，多选择减车首侧顶风减轻风浪冲击力，以减小横摇保护车舵，且有较好舵效，但船舶顶风航行须有足够保向能力，以免船舶横风横浪。切忌横风横浪，船侧巨大受风面积易使船体横摇过大以致稳性丧失翻沉，或使船体进水造成危险。吃水差变化能导致船中前后受风面积的变化，改变船体的受力状态而影响其保向能力。

下面以一实例为引讨论压载对空载船舶保向能力的影响：

一）大风浪中空载船顶风航行转船力（矩）分析

S轮某航次天津—海参威，该轮六个左右边柜、双层底及首尾尖舱26个压载舱，吃水F4.8m/A6.8m。12月31号日本海更换压载水，该海区31号无大风警告预报。由于一些特殊情况，先排TST1、2、 4（左右）。1000压载水排空，吃水F3.4m/A7.3m。东北风5-6级突然加大至9级（温带气旋中心经过），并继续加大。选择偏顶风航行，但依然打空车且保向困难；计划航向020°，转换成手操舵，船舶仅能在300°—080°之间摆动，摆回计划航向缓慢；横摇在船舶被吹向横风时加大，随风浪加大加剧；船舶向下风横向漂移，速度约2节，有被吹向横风的危险，形势随风浪加大变得危急。船长考虑继续压水将使尾吃水减少，导致打空车更严重遂令停止压水。船长紧急召集驾驶员商量对策，开始均感觉无良策以缓解局面。

对大风浪中空载航行船旋转运动有影响的外力有风动力 （含船中前的 F3和船中后的 F4），浪（涌）力（含船中前的 F5和船中后的 F6），船、桨、舵效应横向力 F1，舵压力F2，及各种阻力F7，设M1–M7分别为F1–F7相对船中转船力矩。旋转运动由各外力矩作功之和决定，表1为与各外力矩相关的因素及对船体旋转运动影响。表1 作用于船体的外力矩

gaV Ca ABDρθθ+[3]，D为力臂，由风舷角、船型决定。

考虑船舶能否保向航行时，风舷角、船型、空气密度ρ、系数c不变，M3或M4由船中前或后水线上正、侧投影面积Aa、Ba及风速V决定，即由吃水、吃水差、风速决定。B可以按需要调整，最大为满舵舵力矩作的功。所有力矩作用角度相同.对旋转运动定性分析时，考察A+B+C只需考虑M3+M4+M和M2的大小即可。显然M3、M4方向相反，形象起见，下面讨论船舶能否顶风保向航行时用M4—M3表示M3+M4。

（1）M4—M3+M远小于M2最大值，小舵角即可保向，出现在吃水差小或首沉，生活区迎风面积大，船体瘦长（生活区远离船中）、船尾线形外飘时。我国八十年代初生产的1.6万吨级干散货轮比较典型，1999年冬天，红旗203空载北上，黄海遇冷空气，（风力11级），自动舵小舵角即可保持顶风航行，航行平稳，笔者记忆深刻。

（2）M4—M3+M大于M2最大值，船舶顶风时丧失保向能力而被吹向横风，非常危险是很多悲剧的原因。船中后受风面积小于船中前受风面积，即尾沉过大，生活区迎风面积小，船体短粗（生活区离船中近）船首线形外飘船舶在风力大时出现。

（3）M4—M3+M接近M2最大值时，保向困难，首向左右摇摆但还能回到顶风位置。实质上是一种临界状态，如不采取措施随风力加大或其他因素改变就有可能进入状态（2），S轮就处于这个状态。调查中发现，不少船舶都遇到过这种情况，但很少有人能想到决定性有效措施。

某些大风浪中顶风航行空载船，若吃水少尾沉大，风力小处于状态1，随着风力加大相继进入状态3，2。肥大型船舶易出现该类情形。

二）压载改变吃水差对船舶保向能力的影响

S轮大副经过分析后建议继续压边柜TST1、2、 4（左右）左右。