浅水对船舶操纵的影响探究

浅水对船舶操纵的影响探究
摘 要 船舶在运输的过程中，总要不可避免的遇到浅水效应的问题，驾驶员
要采取适当的降速，加速旋回等方法，充分利用车、舵、锚等设备，提高船舶在
浅水中的安全性。

关键词 浅水效应；船舶操纵性能；浅水中的安全性
1 浅水域的概念
有关浅水域，我们一般用水深和船舶的吃水之比H/d来判断浅水域。
1）从对船体前进时的阻力的影响来区分，低速船以H/d=4，高速船以H/d=10，
即可作为浅水域对待。

2）从出现对船体横向运动的影响来区分，以H/d=2.5为界作浅水域对待。
3）对操纵性有较明显影响并达到易发现程度的水深则应该以H/d=1.5来界
定。

2 浅水的影响
2.1 横向阻力的增加
一般来说，浅水域中航行的船舶的底部与河床之间形成狭窄的水道，导致流
速增加，并且由于水的粘性，在河床及船底部均形成界面，使过水断面更加减少.
船底的流速更加增加，其增加的速度称为回流速度.回流导致船体下沉，其舷侧
湿面积增加，摩擦阻力增加。同时，因水流与船体的相对速度增大，压力下降也
大，故首尾压力差将增大，并且船尾与河床间隙小，易于产生涡流。因此，涡流
阻力也要增大。同时，随着横向阻力的增加，转头力矩也加大。且随着水深的变
浅，横向阻力及转头力矩将增大的更多。

2.2 船速下降
上面已经分析，船舶在浅水域中航行时，摩擦阻力增大；船中低压区向船尾
扩展。引发船体下沉，纵倾增大；浅水域中出现了兴波，故增大了兴波阻力；推
进器盘面附近涡流的增强使其效率下降。阻力的增加及推进器的效率的下降都使
船舶出现降速现象。例如，“育龙”轮于2007年4月9日过湄南河时，船速就由
13.9kn降至11.6kn。

2.3 船体下沉与纵倾变化
船舶前进中，即将水流向左右方向排开，也向船底方向排开，首尾及中部的
流态发生变化，使水压力分布也发生变化，在船首和船尾附近产生高压区，船中
附近产生低压区，船速较快时，水流速度比船速快，这就使船体附近水面的水位
下降，从而使船体下沉。而在浅水域中，船体下沉更加剧烈，甚至产生船底擦碰
海底的事故。越是水浅，达到最大水纵倾和开始变为尾倾所需船速越低。

2.4 浅水对舵力的影响
船舶在浅水中航行，船底水断面减小，排出流流向紊乱，二维流的增速使船
体下沉增大，纵倾增加，并在船尾处急速向上扩散，加剧了舵附近产生涡流，增
强了船尾伴流以及船舶虚质量，导致舵力降低。然而，当螺旋桨转速保持定值，
考虑到浅水域中由于船速降低导致螺旋桨滑失比提高，从而提高了螺旋桨排出流
的速度，以及浅水域中舵的下缘距海底较近导致舵的整流作用得以加强等因素的
影响，又使前述舵力降低得到了补偿。总的来看，舵力有所下降但下降不大。

2.5 浅水对旋回性，追随性的影响
浅水域中，船舶虚惯矩，旋回阻矩均有较大的增加，旋回阻矩的增加较虚惯
矩增加的更快，由于船进入浅水区域，二维流的增速，船体下沉等进一步增加了
转头力矩，使航向稳定性较深水中得到提高。

2.6 浅水对停船性能的影响
船舶驶于浅水域时，船体下沉，首倾，兴波增强，二维流增速等原因，船体
阻力将增加.另外，由于螺旋桨推进效率的某些降低，所以，在浅水中冲程会有
一定的减小，特别表现在刚停车后余速较高的一段时间内，浅水阻力增加的比较
大，对降低速度，减小冲程起重要作用；当降速至较低船速时，因为上述作用的
减弱，减速情况趋缓，所以对减弱冲程的作用也将减小。

3 浅水域中实际操船应注意的问题
船舶航行时，航海人员发现螺旋桨转速下降，舵效降低，回转性能变坏，甚
至船尾有泥沙翻滚现象，应引起足够的重视，这时船舶已经驶入浅水区，驾驶人
员为了安全操纵船舶，需要根据本船的操纵能力和实际装载情况，以及航道和相
对水深等具体条件，并按照具体交通环境，采取相应的操纵措施。

3.1 浅水域中应注意自主降速
自主降速指除自然降速之外，另外采取的降速措施，而主动降低的船速部分，
驶于浅水域中的船舶，在采取自主降速时应该做到。

1）备车。船舶备车后，主机输出功率通常为最大持续输出功率的50%～60%，
而且便于主机换车，实施船舶机动操纵，能较好地适应浅水域中船舶云集，交通
环境复杂多变的情；同时可避免出现主机过负荷运转的情况，主机老旧的船舶更
应该如此。
2）在极浅水域应该进一步降速航行。当相对水深H/d接近于1.1，甚至更小
时，称为极浅水域，驶于极浅水域的船舶，尤其是大吨位，长尺度的船舶，必须
对本船在上述水域中航行时出现的船体下沉和纵倾变化确实作到心中有数才行，
不可心存侥幸，马虎大意，一味为了赶潮水过浅滩而高速擦浅或触底，酿成严重
搁浅事故，在极浅水域中航行的船舶应该在备车基础上进一步考虑本船的降速问
题.

3.2 浅水域中应注意船舶旋回性变差的倾向
前面已经分析，船舶在浅水域中航行时旋回性变差，为了尽量减小船舶掉头
旋回所需的水域面积，许多船长或引航员往往采取加速旋回的操船方法，这就是
在船舶掉头或旋回之前，首先尽量降低船速，而在操舵掉头或旋回时，则尽可能
采用较高的螺旋桨转速，利用增大滑失比一提高舵力的方法，但是，即使采取这
种加速旋回的操船方法，也应该考虑到浅水多带来的影响。

3.3 浅水域中船舶停船性能的改善
驶于浅水域中的船舶，因船体下沉，首倾（在商船速度范围内），二维流速
以及兴波增强等原因，所受阻力将有所增加，故总的看来，船舶的停船性能会有
一定程度的改善。

1）在停船冲程方面，尤其表现在刚停车后余速较高的一段时间内，浅水阻
力较深水阻力高出较多，有利于较快地降速以减小冲程；但当余速较低时，则由
于上述因素减弱，故对减小停船冲程的作用也响应减小，港内浅水域操船时，在
确定凭余速淌航时，船长和引航员对浅水减小停船冲程的作用万万不可估计过
高，以免酿成事故。

2）在紧急停船方面，应该说浅水的影响还是比较显著的，根据某艘20万吨
油船的模试资料，在不同相对水深条件下，紧急停船冲程随水深变浅而减小的情
况，如下表所示。

3）在采取大舵角旋回制动或蛇航制动措施时，船长或引航员应该注意到，
由于船舶在浅水域中普遍存在着旋回性变差的问题，故制动降速情况因漂角远较
深水域中为低而效果大大变差，故此，在进港航道上或在港内等极浅水域中，除
自力制动之外，将不得不更多地借助拖轮的协助。

4 总结
浅水效应是船舶经常遇到的问题。在本文中，笔者结合“育龙”轮通过湄南河
进曼谷港的实例着重分析了浅水对船舶操纵产生的影响及其原因，以及在浅水中
航行时经常采取的措施，浅水航行时的注意事项等。

总之，船舶航行时，驾驶员发现螺旋桨转速下降，舵效降低，回转性能变坏，
甚至船尾有泥沙翻滚现象。应引起足够的重视。因为此时船舶很有可能驶入浅水
域。驾驶员要充分运用良好的船艺，保证船舶的安全。

参考文献
[1]赵月林，船舶操纵[J].大连海事大学出版社，1996.