浅析船舶在大风浪条件下如何安全航行

第17卷 第8期 中 国 水 运 Vol.17 No.8 2017年 8月 China Water Transport August 2017

收稿日期：2017-06-01

作者简介：刘 洋，男，大连海事大学，交通运输管理学院研究生。

基金项目：国家自然科学基金资助（71303026）；中国博士后科学基金资助（2015M580128）；辽宁省自然科学基金资

助（2015020074）；辽宁省高等教育内涵发展专项资金（协同创新中心）资助（20110116102）。

浅析船舶在大风浪条件下如何安全航行

刘 洋，刘 琳，郭大斌，胡 燕

（大连海事大学，辽宁 大连 116026 ）

摘 要：在海上，空气的运动产生风，海水的运动产生海流、潮汐、波浪等。水面船舶在海上航行时，其运动状态无时不受到这些气象、水文要素的影响。风、流都将会影响船舶的航行效率。因此，船舶操纵的安全性不但涉及船舶操纵性能，而且还要考虑各种航行环境的影响。对于在水面航行的船舶，由于船体水面以上暴漏在空气中，因而受到风压力的作用，从而改变了船舶在静水中的航行状态，进而影响船舶操纵的安全性。近年来，有很多海上事故证明风浪对船舶的安全航行起着关键的作用，有时甚至是决定性的作用，例如发生火灾时，船舶受风方向将对能否及时扑灭火灾或是能否彻底灭火起到关键性的作用，其次，船舶靠离泊时风向对如何操纵有重要的影响。要减少船舶在风浪中的航行困难，保证船舶的安全，应充分掌握风浪对船舶的影响规律，并在此基础上采取正确的操纵方法。本文讨论风浪对操纵性能的主要影响因素，并探讨船舶在风浪中的操纵方法。 关键词：风浪；操纵性能；安全；操纵方法

中图分类号：U676.1 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2017）08-0035-02

一、引言

安全是海上航行的首要任务，随着船舶越来越智能化以及船员素质不断提高，海船事故数量逐年减少。据调查研究，其中大部分原因是由于人为因素所导致的，恶劣天气是造成事故的主要诱因，如大风浪、海啸、极地航行等等。本文主要根据大风浪中海船航行的特点以及船舶运动规律，分析在不同情况下风浪对船体造成的后果，借以提出相应对策，希望能够对海上安全航行有所帮助。

二、风浪对船舶的影响

风浪对船舶安全航行的影响中，横摇、纵摇和垂荡对船舶的不利影响最大。冬季的台湾海峡、渤海海域等，都是大风浪发生的高发期，风浪造成的波也是不规则的，所以造成的影响与船体大小有关，一般船舶载重吨数越大，抗风浪能力越强。此外，也与船舶处在海浪的不同地点有关，海浪中心比海浪边缘造成的危害更大。

1．横摇

船舶在波浪中航行时，会产生摇摆运动，这是外界波浪的推动作用和船舶本身的摇摆相结合而形成的一种运动。其中，最大的单元波对船舶造成的影响最大，当波长比船宽大很多时，船舶的横摇角度θ可表示如下：

2

e 022

2e 00

41???? ??T +???

????????? ??T -=

τμταθ

0α最大波面角；T 0船舶横摇周期；e τ波浪相遇周期。

从上式可知，船舶在波浪中横摇幅度除与最大波面角有关外，主要取决于船舶横摇周期与波浪相遇周期的比值。

（1）当船舶横摇周期与波浪相遇周期的比值小于1时，船舶横摇较快，对船舶所造成影响不大；

（2）当船舶横摇周期与波浪相遇周期的比值大于1时，船舶摇摆缓慢，海浪较易冲击船体，造成甲板面上浪严重；

（3）当船舶横摇周期与波浪相遇周期的比值等于1时，这种情况对船舶造成的影响最大，极其容易造成船舶倾覆。

2．船舶失速

船舶失速可以理解为由于恶劣海况的影响，使螺旋桨空转、甲板上浪等，使船舶的航行速度小于船舶在静水中的速度。船舶在风浪中航行，船舶失速百分数可用如下方法进行粗略估算：蒲氏风级5级时失速百分数取900/L+2，6级时取1,300/L 十6，7级时取2,100/L+11，8级时取3,600+18，如果要比较准确计算失速，可用前苏联中央海运科学研究院推荐的公式：

()()

06-01035.1-0.1qh 257.0-h 75.0-DV V V ?=

式中：0V —净水船速；D—排水量；q—波向；h—波高。 对于排水量在5,000~25,000T，船速在9节~20节之间的船，且波高不超过5m 的情况都适用。据研究，波高在0~5m 情况下，船速误差不到±1.0kn，但波高在5~8m，误差达±3kn。

三、风作用下的船舶转动

与船舶在静水中的运动比较，风作用下的船舶运动实质上就是风压力改变了船舶的平面运动状态。也就是说，船舶