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自然环境对船舶操纵影响与控制综述

1.水运交通的优点

水运工程是基于江、河、海等水域面之上的交通方式,其相对于陆地交通具有明显的优势。首先,水路建设的成本耗资较低,仅需配备相应规模的船舶即可开始运行;其次,船舶在水运过程中很少出现拥堵现象,加快了船舶运行的速度。近几年来,国家积极推广了水运运输方式,让企业在保证货物正常运送的前提下,节约一大笔运输成本的开支。另一方面,船舶在操纵时也易受到外界环境的影响,处理不当会引发诸多意外事故。因此,发展水上交通运输还需考虑外界因素对船舶行驶造成的干扰。

2.船舶操纵的主要工作

船舶操作是控制船舶在水中运动的技术,其要求操作者掌握熟练的操作技术,以协调船舶在水域上的运行状态。一般情况下,船舶操纵由专业技术人员完成,主要工作内容是按照船舶的操纵性能和车、舵效应,结合风、流和水域等客观条件,运用船舶推进器、舵、锚、缆、拖船等,以保持或改变船舶运动状态。交通事业是保障我国经济发展的关键因素,依赖于先进的交通环境才能带动一个区域现代化建设。科学发展观指导下,我国开始关注水运交通工程的建设,以缓解陆地交通引起的各种压力。水运交通运输线路日趋发达,使船舶操作的工作价值越来越显著,也对船舶运行提供了切实可行的指导作用,水运管理部门应注重船舶操作过程的分析及管理。

3.自然环境对船舶操纵的影响

船舶运输自古以来就是我国交通运行的重要方式,其不仅有效利用了水域面积的交通价值,也实现了对自然条件的合理利用。尽管水运交通的成本投入较低,无需配备其它相关的辅助设施,但船舶在操作时依旧面临着诸多潜在的风险隐患。我国海上运输的事故发生率每年保持在15%左右的比例,直接或间接造成经济损失大数百万。调查显示,自然环境是阻碍船舶操纵的一个关键因素。其主要影响如下:

3.1风的影响

风是自然界常见的现象之一,也是影响船舶操纵的关键因素,由其是强风条件下,船舶控制的难度更大,从而约束了人员操纵的便捷性。如:风对船舶水线以上部分产生的回转力矩大于舵力产生的回转力矩时,船就失去控制。这种现象往往发生于压载不足的船舶。当水线上下侧面积的比值接近3时,遇5级风操纵已感困难,遇6级风就有失控可能。为改善空载船舶的操纵性能,对压载舱容量的分布、车叶浸水、吃水差等均有规定。

3.2流的影响

船舶行驶依赖于海域中的水流运动,当水流发生异常运动时必将阻碍着船舶操纵的稳定性。水流对船舶控制影响的表现:水线以下船身上下部分受到不均匀水流作用时将影响船舶操纵;浅水航道,船身下部接近水底,流速较慢,产生的力矩使船首向下游一侧偏转;河港航道狭窄,流速分布复杂,主流流速大于两侧,上层流速大于下层的;弯道内深水急流偏在弯顶一侧,横向分布不匀;这些都会阻碍船舶操纵流程的执行。

3.3水的影响

除了水流运动速度的影响外,船舶也易受到水域深度大小的影响,特别是深浅水域交替时船舶操纵的难度更大。水深与吃水比小于1.3时称为浅水,船舶驶进浅水区时操纵性能受到显著影响:①船体下沉。由于船底过水断面变小,流速加大,压力下降,导致船体下沉。②推进效率骤减。船底流速加大和船体浸水体积因船体下沉而增大都使摩擦阻力增加。由于航行阻力大增,船速可降低30%。

3.4雾的影响

雾对于小河流域的船舶行驶不会造成过多干扰,驾驶人员通过四周观察则可判断出船舶的行驶位置。但是,近年来我国水运交通逐渐朝着大面积海域发展,人员观察已经无法判断出船舶周围的运行情况。大雾天气对船舶的不利影响甚大,主要表现:大雾遮挡了操作人员的视线,无法准确地判断出船舶的停靠位置;误导了船舶行驶的方向,原先设计的运输路线失去航运指导作用。

4.防范自然环境风险的控制措施

新时期我国各项事业呈现出了良好的发展趋势,完善水运交通设施的建设改造,不仅充分利用了水域资源的优势,也极大地环节了陆地交通运输的压力。国家每年投资巨额资金以辅助水运工程,其目的就是建立“水陆”两条线路的交通模式,带动国内海上经济的可持续发展。自然环境对船舶操纵造成了诸多方面的不良影响,“风、流、水、雾”等四大气候环境的影响更为典型。针对这些情况,海事局应加强船舶作业的指导工作,从根本上解决船舶操纵面临的环境风险。

4.1环境监测

积极完善现有的船舶操纵系统,如图2,能够从多个方面避免环境风险对船舶操作造成的不良影响。海事局应成立专业技术小组,建立持续24h的自然环境监测体系,持续对海上水域环境变化实施监控,一旦发生异常立即给予报警,提醒船舶操作人员做出有效地决策。当前,比较监测的海域监测系统是由GPS技术为核心,用计算机操作系统作为监控平台,对自然环境监测数据进行自动化处理,通过数字运算获得自然环境的实际情况,为传播操纵提供科学的指导。

4.2操作管理

海事局是水运交通管理的主要部门,应对船舶操纵行为采取综合性的管理措施,严格防范各种风险事故的发生。笔者认为,船舶驾驶人员及引航人员要互相协作,共同完成船舶的起航、停岸、调控等工作,从而降低了自然环境对船舶带来的各种风险。如:操纵人员利用GPS定位仪,掌握船舶所处位置后才能对船舶推进器、舵、锚、缆、拖船等进行操作。管理人员必须严格考察操纵人员的作业环节,针对违规操纵现象给予严格的处罚,积极规范船舶操纵的行为。

5.结论

总之,自然环境对船舶操作造成了诸多潜在的风险隐患,不仅阻碍了船舶航行的安全运行,也容易破坏海上交通的正常秩序。海事局是水运交通的总管理部门,其应安排相关人员做好环境监测工作,借助全球定位系统及计算机操作平台等先进技术,从多个角度指导船舶操纵工作,减少由环境因素引发的交通事故。

作者:陈永勇 单位:浙江省舟山引航站


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