引言

船舶停车淌航的运动轨迹，在船舶操纵以及船舶应急事故处理中有着极其重要的意义。基于船舶停车后运动中所受到的风流的纵向力、横向力的作用，本文通过建立理想的运动模型，在预设的条件下，对船舶停车淌航的轨迹作出分析和探讨。结果表明，特定的船舶在特定条件下的停车淌航，在风流均匀稳定的水域内，其运动轨迹是可以预判的。以一艘400米长，吃水13米的大型满载集装箱船为例，验证其在实际操船中的应用。

船舶在抵达目的地之前的一段时间，或船舶失控后的一段时间，船舶要做停车淌航的运动，在风流的作用下，做与船首向有一定夹角的线性运动（能够把定航向）。当船速降低，舵力不足以把定时，船舶将向逆风流方向旋转，最终船速相对于水静止，船首向接近正横风流向，随风流漂移。那么船舶淌航整个过程的运动轨迹如何预计？在实践中如何合理利用船舶运动的轨迹规律，使之有利于我们的船舶操纵？本文将就此作探讨。

首先，为方便理论分析，建立一个理想的船舶运动场域：

（1）水深足够，非受限水域；

（2）风流满足基本均匀稳定的条件；

（3）停车后，舵仍然可以使用。

为了方便表述，我们建立一个显示船舶位置的平面坐标系。x轴为船舶停车后，船舶沿原船首向方向前进的位移；y轴为船舶受横向力作用时，沿垂直于船首向的法向方向的位移；点O为停车淌航的起始点。如图1。

图1

2.1 船舶能够保向的情况

当船舶停车后，船舶在X轴的运动方向上，受风及流的阻尼力影响，我们可以得出船舶在X轴方向的位移。船舶的受力关系式：

船舶在x轴的位移为x

由公式（2）可以看出，船舶速度衰减期间，所航行的距离也是时间的对数函数式。下面我们就探讨距离随速度变化而变化的规律。

设船舶停车淌航时船速为 V0, 那么速度降为1/2时，其航行的距离

假设船舶在法向上的速度为Vy,则船舶在Y轴方向的位移

由公式（2）（4）,我们可以得出对应于任意时间t的船位坐标｛m/k*ln(kV0t/m +1) ，Vy.t｝如图2

图2

为了更直观地绘制船位轨迹图，我们可以找出船速每次减半所对应的船位，然后用平滑的曲线连结各点，即为船位的轨迹曲线。

根据公式（3）（4）我们可以得出下述船位

压角；n为x轴上的非负实数,其意义为第n次速度减半；a为该船速度减半的距离单位，其数值可以从操船中统计数值获取。对于某一特定状态下的船舶，a为定值。船位

据此，在坐标系上画出船位的轨迹。假设船舶右舷受风流横向力的作用，轨迹如图3：

图3

2.2 船舶不能保向的情况

当船速降低，船舶在横向受风流的作用而产生力矩。当舵的力矩已经不能保向时，船舶将发生旋转运动。

由于风流动力产生的力矩大于舵的力矩，船舶将向逆流的方向旋转，并将顶流继续做减速运动。由于船的侧面积远大于正向面积，所以风流产生的力的作用点，最终在重心对应的船舷附近，方向接近正横，并导致船舶横向迎风流沿风流共同作用的方向漂移。

在这个运动过程中，由于船速、航向、风流在船体的作用点及方向等在时刻变化中，准确描述对应于每一时间的船位比较繁琐困难；由于船速慢，船舶运动主要服从于漂移，我们可以把船舶不能把定后的运动轨迹当做一个随风流漂移中有缓慢旋转的复合运动描绘。对于操船者而言，更习惯于把这类状态归于失控的概念。其轨迹如图4

图4

青岛港大型满载集装箱船靠泊83区。

大型集装箱船从青岛港引航员登船点至83区的航行过程中，较为关键的操作是大风天气时，停车淌航至码头泊位的这一段航程操作。既要把定船舶航向，又要保持利于靠泊的船位。为了便于描述，我们选择整个船舶操纵期间都处于北风状态，吹开风，并且这一段时间内为相对稳定。

集装箱船船长400米，吃水13.0米。

在入泊期间，船舶始终右舷受风，计划入泊横距150米，入泊速度3节。根据实践和计算，可以得出该轮的速度v衰减一半的距离a是1.5海里。以此倒推，距离泊位1.5海里时，速度以6.0节为宜，并且停车淌航。停车前，通过雷达观测风流压角为5度。将150米横距线置于船舶轨迹线，可得

Tanɸ=1.45*tanθ=0.13

ɸ=8

ɸ为船首向与150米横距线的夹角

由船舶船位与150米横距线连线航向为225度，所以船舶预配角为233度，即可保持停车航向，使船位航行轨迹至预计位置。

当船舶速度较低时，船舶将难于保持航向。由于右舷受风，船舶将有向右旋转的趋势，所以要配备一艘拖轮伴航协助。拖轮置于船尾左侧，适时顶推，可以保持船舶航向。抵近泊位时，可以调整船首向，使船舶入泊角度处于一种安全状态。

在操船过程中，由于不同的船首向对应的风压角不同，所以我们在停车前要做较准确的预判。小角度的微调（5度以内）误差较小，如果需调整较图4大的角度，就要做两次观测，做出较准确的预配角估算。这样操作，可以较准确地预画出停车淌航的轨迹，大型船舶可以持续稳定航行，航向不做过多的调整，容易操作。

船舶停车淌航，整个过程分为两个阶段。第一阶段是能够保持航向的阶段。船舶的轨迹是一个指数函数曲线，即横向移动的位移是纵向移动位移的指数函数。纵向位移是时间的对数函数。第二阶段是船舶不能保向的阶段。该阶段是一个旋转漂移的过程。我们需要通过操船实践，较精确地掌握每一类船舶的速度衰减一半的距离a，即可精确预画出船舶的停航轨迹。这对大型船舶的操作有极大的帮助。当然，由于流的不均匀性和航区的复杂性，永远都要给自己留有较大的余地，根据实际情况，趋利避害。