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摘 要：船舶在航行期间，尤其是进出港、靠离码头过程中，很多时候需要航经浅水区域，因此船舶的运动会受到浅水效应的影响。本文旨在对浅水域航行进行分析，有针对性提出船舶操纵的要点，以确保船舶航行安全。
关键词：浅水域；浅水效应；影响；操纵要点；航行安全
中图分类号：U675.9 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0202-01
1 浅水水域的界定
对于船舶而言，水域深浅是个相对概念。目前国际尚无统一标准，但一般情况下认为：当船舶航经的水深与船舶吃水的比值h/d≤1.5时，船舶操纵会受到较为明显的影响，该水域应被视为浅水域。
2 浅水效应对船舶产生的影响
2.1 阻力增加，导致船舶降速
2.1.1 船舶的附加质量和附加惯矩增加
船舶航行于浅水域时，附加质量和附加惯矩均有明显增加，尤其当h/d≤1.5时，表现为急剧增大。故而船舶在受到相同的力或力矩作用下，所获得的加速度或角加速度相对较小。
2.1.2 横向阻力增加
水深变浅（尤其是存在岸壁效应时），横向水动力系数和水动力矩系数迅速增加，其横向阻力系数如图1所示。
2.1.3 纵向阻力增加并导致船速下降
浅水航行过程中，船底与水流之间的摩擦力及兴波阻力均有较大幅度增量，船体周围水压力亦发生较为明显变化，加之螺旋桨附近处涡流增强导致推进效率降低，进而引起船速下降。
2.2 船舶吃水及浮态发生改变
浅水域航行的船舶会出现船体下沉现象，与此同时，船舶纵倾也会发生变化。船速较低时，即会出现船体下沉，下沉的增加率随着船速的增加迅速增加，当水深不足，且上述数值变化较大时，存在船底擦碰海底的危险。下图为船舶在浅水域与深水正常航行时船首、船尾部的下沉比较：图2中横坐标为傅汝德数。
2.3 浅水对船舶操纵性能的影响
2.3.1 浅水对船舶旋回性的影响
实船试验表明：在相同航速及相等舵角条件下，船舶的旋回初径随水深变浅而增加，从而证实船舶的旋回性变差。
2.3.2 浅水对船舶追随性、航向稳定性的影响
Z形试验表明：船舶的转头惯性角（超越角）随水深变浅而减小。同时，螺旋试验表明：航向不稳定区也明显减小。由此可见，船舶的追随性和航向稳定性反而在浅水域变好。
2.3.3 浅水对停船性能的影响
结合前文所述：船舶在浅水域航行，因船体下沉、浮态发生改变、兴波增强及二维流速增强等原因，导致船体阻力增加。加之，又因螺旋桨的推进效率降低，均导致船舶冲程会有一定程度的减小。
2.3.4 浅水对舵力的影响
浅水中，伴流和涡流增强，因而引起船舶舵力下降。随着水深与船舶吃水比值的减小，舵力下降越发加剧。但另一方面，由于舵的整流作用得以加强，却会在一定程度上减缓了舵力降低的现象。因此，浅水中用舵，舵力降低，但并不非常显著。
3 浅水域航行时的操纵要点
3.1 提前备妥车、锚，做好应急准备
当船舶在进入浅水区之前时，即应提前通知机舱备好主机。在进入浅水区域时备车航行，及时实现船舶操纵。此外，亦应备好锚，加派瞭头，如突发紧急情况，应果断行动，抛锚避险。
3.2 如船舶采用自动舵模式，建议改为手操舵
前文已论述，在浅水中，船舶舵力呈一定程度下降，舵效必定相应变差，因此，此时切勿使用自动舵，如果正在使用过程中，要提前做好转舵的准备。在操舵过程中如需用到较大舵角时，必须立即改为手操舵模式，以确保船舶航行安全。
3.3 驾驶人员自主降速航行
船舶在浅水域航行，所受阻力增加，船舶驾驶人员宜主动降低主机转速从而降低船舶的航速。船速降低，不仅可以减少阻力对船舶的各种不利影响，并且还可节省燃油消耗，保护船舶主机。亦可防止船舶因发生较大的下沉可而能导致吸底或损坏螺旋桨等事故的发生，从而确保航行安全。
3.4 持续保持测深
在设计航线时，应使船舶尽可能航行于水深适宜的航路，原则上应保持具有一定的龙骨下富余水深，进而避免浅水效应，确保航行安全。当无可避免必须在浅水区航行时，应保持回声测深仪持续开启，时刻密切关注船舶航行水域的水深情况，并与海图水深。船舶驾驶员应注意采用多种手段勤测船位，保持船舶行驶于安全水深航路的中心或其附近水域，严防船舶偏离航道。并应随时调整船舶航速，确保航行安全。
3.5 正确对待浅水效应对停船性能的影响
前文已述，船舶在浅水域航行时，由于自身所受阻力增加，停船性能会有所提高。尤其当紧急停船时，浅水效应的作用会较为明显。但驾驶员不可因此就麻痹大意，过于乐观。绝不能对浅水效应对停船冲程的作用寄予过高预期。且应充分考虑到，当紧急停船时，由于倒轉推进器，螺旋桨的致偏作用会使船尾产生较大横向力，而此时由于没有舵效而无法采用操舵方式制止船舶发生偏转，因此船舶驾驶员必须谨慎驾驶，严防因盲目依靠浅水效应对停船冲程的作用而导致事故发生。
参考文献
[1]赵月林，薛福满.船舶操纵与避碰.大连海事大学出版社，2016.
收稿日期：2018-8-11
作者简介：郭 滨（1972-），男，天津人，副教授，硕士，中国航海学会会员，高级船长，主要从事航海技术研究工作。
关键词：浅水域；浅水效应；影响；操纵要点；航行安全
中图分类号：U675.9 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0202-01
1 浅水水域的界定
对于船舶而言，水域深浅是个相对概念。目前国际尚无统一标准，但一般情况下认为：当船舶航经的水深与船舶吃水的比值h/d≤1.5时，船舶操纵会受到较为明显的影响，该水域应被视为浅水域。
2 浅水效应对船舶产生的影响
2.1 阻力增加，导致船舶降速
2.1.1 船舶的附加质量和附加惯矩增加
船舶航行于浅水域时，附加质量和附加惯矩均有明显增加，尤其当h/d≤1.5时，表现为急剧增大。故而船舶在受到相同的力或力矩作用下，所获得的加速度或角加速度相对较小。
2.1.2 横向阻力增加
水深变浅（尤其是存在岸壁效应时），横向水动力系数和水动力矩系数迅速增加，其横向阻力系数如图1所示。
2.1.3 纵向阻力增加并导致船速下降
浅水航行过程中，船底与水流之间的摩擦力及兴波阻力均有较大幅度增量，船体周围水压力亦发生较为明显变化，加之螺旋桨附近处涡流增强导致推进效率降低，进而引起船速下降。
2.2 船舶吃水及浮态发生改变
浅水域航行的船舶会出现船体下沉现象，与此同时，船舶纵倾也会发生变化。船速较低时，即会出现船体下沉，下沉的增加率随着船速的增加迅速增加，当水深不足，且上述数值变化较大时，存在船底擦碰海底的危险。下图为船舶在浅水域与深水正常航行时船首、船尾部的下沉比较：图2中横坐标为傅汝德数。
2.3 浅水对船舶操纵性能的影响
2.3.1 浅水对船舶旋回性的影响
实船试验表明：在相同航速及相等舵角条件下，船舶的旋回初径随水深变浅而增加，从而证实船舶的旋回性变差。
2.3.2 浅水对船舶追随性、航向稳定性的影响
Z形试验表明：船舶的转头惯性角（超越角）随水深变浅而减小。同时，螺旋试验表明：航向不稳定区也明显减小。由此可见，船舶的追随性和航向稳定性反而在浅水域变好。
2.3.3 浅水对停船性能的影响
结合前文所述：船舶在浅水域航行，因船体下沉、浮态发生改变、兴波增强及二维流速增强等原因，导致船体阻力增加。加之，又因螺旋桨的推进效率降低，均导致船舶冲程会有一定程度的减小。
2.3.4 浅水对舵力的影响
浅水中，伴流和涡流增强，因而引起船舶舵力下降。随着水深与船舶吃水比值的减小，舵力下降越发加剧。但另一方面，由于舵的整流作用得以加强，却会在一定程度上减缓了舵力降低的现象。因此，浅水中用舵，舵力降低，但并不非常显著。
3 浅水域航行时的操纵要点
3.1 提前备妥车、锚，做好应急准备
当船舶在进入浅水区之前时，即应提前通知机舱备好主机。在进入浅水区域时备车航行，及时实现船舶操纵。此外，亦应备好锚，加派瞭头，如突发紧急情况，应果断行动，抛锚避险。
3.2 如船舶采用自动舵模式，建议改为手操舵
前文已论述，在浅水中，船舶舵力呈一定程度下降，舵效必定相应变差，因此，此时切勿使用自动舵，如果正在使用过程中，要提前做好转舵的准备。在操舵过程中如需用到较大舵角时，必须立即改为手操舵模式，以确保船舶航行安全。
3.3 驾驶人员自主降速航行
船舶在浅水域航行，所受阻力增加，船舶驾驶人员宜主动降低主机转速从而降低船舶的航速。船速降低，不仅可以减少阻力对船舶的各种不利影响，并且还可节省燃油消耗，保护船舶主机。亦可防止船舶因发生较大的下沉可而能导致吸底或损坏螺旋桨等事故的发生，从而确保航行安全。
3.4 持续保持测深
在设计航线时，应使船舶尽可能航行于水深适宜的航路，原则上应保持具有一定的龙骨下富余水深，进而避免浅水效应，确保航行安全。当无可避免必须在浅水区航行时，应保持回声测深仪持续开启，时刻密切关注船舶航行水域的水深情况，并与海图水深。船舶驾驶员应注意采用多种手段勤测船位，保持船舶行驶于安全水深航路的中心或其附近水域，严防船舶偏离航道。并应随时调整船舶航速，确保航行安全。
3.5 正确对待浅水效应对停船性能的影响
前文已述，船舶在浅水域航行时，由于自身所受阻力增加，停船性能会有所提高。尤其当紧急停船时，浅水效应的作用会较为明显。但驾驶员不可因此就麻痹大意，过于乐观。绝不能对浅水效应对停船冲程的作用寄予过高预期。且应充分考虑到，当紧急停船时，由于倒轉推进器，螺旋桨的致偏作用会使船尾产生较大横向力，而此时由于没有舵效而无法采用操舵方式制止船舶发生偏转，因此船舶驾驶员必须谨慎驾驶，严防因盲目依靠浅水效应对停船冲程的作用而导致事故发生。
参考文献
[1]赵月林，薛福满.船舶操纵与避碰.大连海事大学出版社，2016.
收稿日期：2018-8-11
作者简介：郭 滨（1972-），男，天津人，副教授，硕士，中国航海学会会员，高级船长，主要从事航海技术研究工作。