1.4 规划航线时,需要考虑哪些环境因素?
海上环境比陆地上复杂多了。在陆地上,好歹地面多是平坦的,而且,遇到恶劣天气你可以选择不出车。
而在海上,影响航行的因素就复杂多了:大气和海洋都在不停运动,有时甚至相当激烈,船被困其中如沧海一粟,更有那些看也看不到的海底地貌,都在时刻考验人的警惕性。
所以,为了航行的顺利和安全,我们需要研究每一种环境因素对船的影响。接下来会主要介绍的是:风、海浪、洋流、雾、海冰和冰山等各种条件,以及在不同条件下如何选定合适的航线。
风
风是航海者最关心的气象要素之一。自帆船时代,水手们就要格外关注风,他们要清楚什么时候可以乘风而行,什么时候要降帆躲避恶风。
风会改变船的速度和方向。一般情况下,船顶风减速,顺风增速。当风速小于20节时,顶风约减速5%,顺风约增速2%。而当风速较大时,风引起的中大浪(浪高在1.25米到2.5米之间称为中浪,在2.5米到4米间称为大浪)就会成为对船影响最大的因素,此时船无论顺风还是逆风,速度都会减小。
海浪和海流其实也是风的间接表现。比如,一艘船速为20节的船遇到舷角(风向与船首向之间的夹角)60°的7级风,且有4米高的大浪,这时,船速会下降大约20%,也就是降到16节;同时为了防止海浪冲击船体,船长可能会下令降低主机转速,让船速更慢。
一般而言,当风舷角相同时,不同船舶因为船体形状和结构等影响,受风面积不相同,一般情况下,客船受风影响最大,货船次之,油船受风影响最小。
海浪
海浪的本质,是发生在海洋中的一种波动。海水每日往复做着这种运动,呈现出自然界的奇妙美景。
但对于船和船员来说,这种自然美景却可能意味着麻烦,因为海浪会给船的航行带来各种负面的影响,比如摇摆、偏荡、砰击、上浪或失速。
和风一样,当浪比较小时,顶浪航行时船速会降低,顺浪则会稍微增加船速。但是,当浪变成中大浪甚至更大,船会在大浪里产生偏荡运动,不管顺浪或顶浪航行都会让船速变小。
而当浪变成了5米到9米的狂浪,船不仅会减速,还会产生纵摇、横摇和升降运动,每一种都可能给船带来破坏——
横摇过大,会造成船上货物的位移,危及船的安全,如果是航母遇到这种情况,还可能导致船上的舰载机损坏。当船的横摇周期与波浪周期相同,还会发生共振产生谐摇,严重时会导致船的倾覆;
大的纵摇会产生严重的船首入水撞击船体(在风暴条件下,浪的冲击力可超过20吨),有时会造成“打空车”(剧烈的纵摇和垂荡会使螺旋桨的一部分或全部周期性地露岀水而,发生螺旋桨空转现象,俗称“打空车”),降低舵效,损害推进设备,严重时甚至会使船断裂。此外,浅水区的升降运动也会对船构成极大的威胁。
上述这些情况,不但危险,而且极影响船速,耽搁时间:因为它们不仅本身会导致船速降低,同时,为了减少不利影响,船长还会主动降低船速或改变航向,导致航行的路线和时间变长。
理论和实践证明,对于“上层建筑”(指甲板以上的各种围蔽建筑物)不太臃肿和主机功率较大的现代船舶来说,因风的阻碍引起的失速占全部失速率的三分之一,而海浪引起的附加阻力导致的则占三分之二。由此可见,海浪是船失速和危及航行安全的最主要因素。
洋流
洋流是海水具有稳定流向、流速的水平流动。它主要受大气环流的影响,同时还受海底地貌、海陆岸形和岛屿等因素的影响。
洋流主要会影响船的航速和航迹。
对船来说,从一处到另一处,归根到底是看它相对于海底位置走了多远,或者说能走多快——而这个“能走多快”,是同时取决于船自己的速度以及洋流的速度,简单说就是:顺流增加船速,逆流降低船速。极端一点举例,如果是逆水行舟又水流湍急,就像搭上反方向的扶梯,船明明努力往前开,实际上却在向后退。
除了顺流或逆流会造成“前后”方向的船速变化,不同角度的洋流还会影响船的航迹。像横流主要影响航迹,会让船偏离原来的航线;而其他角度的洋流,会既影响航速又影响航迹。
雾
雾是影响海上能见度的主要因素之一。我们知道,在陆地上开车,如果遇到雾天也会更容易发生追尾等事故;在海上航行,如果遇到雾,也会增加很多风险,稍有不慎,就会发生偏航、触礁、搁浅或碰撞的危险。
英国伦敦航海学校的一位船长曾统计了1958-1974年间的所有海上碰撞事故,发现在这2000次事故中,有70%以上是发生在有雾且能见度不到1海里的情况下。因此,在跨洋航线的选择中,雾是需要着重避开的因素之一。
可是,某些海域可能全年都有雾,跨洋航线要想完全避开这些雾区又不可能;另外,大雾一般发生在冷热气流相交的地方,可这种带有大量水汽的暖流与寒流交汇不仅会产生雾,还可能会造就营养丰盛之处,所以也往往是大渔场的所在地。鱼汛期间,渔船云集,加上雾滴浓密,会让航行条件变得更加恶劣——要完全避离雾区并不现实,所以在任何航行条件下都要有短时的雾航准备。
海冰和冰山
冬季,船在高纬度航行时,常常会受到海冰(由海水冰冻而成,是咸水冰,冰点随盐度增加而下降)和冰山(一般在陆地上形成,是淡水冰)的影响。
海冰密度比海水小,会漂浮在海面上,看上去可能不大,但其实,在水下的体积远大于水面上的体积,因此对船的威胁很大,轻则会使船体、推进器和舵装置受到损伤,严重时还会造成船的倾覆。
极地附近的冰川断裂后,会产生很多冰块,其中那些高出海面5米以上的冰块,就是我们说的“冰山”。冰山可以是漂浮的,也可以是搁浅的,形状不一,有的看起来像个尖顶,有的看起来像个小岛。
生活中,我们会用“冰山一角”来做比喻,形容看不见的问题比看得见的问题更大——而在真实的冰山这里,也确实如此:那些露出海面的冰山高度,一般只占总高度的五分之一甚至七分之一,换句话说,海面底下的冰山高度是露出海面的4倍甚至6倍,而且潜伏在水下的冰山会像暗礁或浅滩一样伸展得很远,可能看起来离冰山还有很长一段距离,其实在海面之下,船已经很接近甚至可能撞上了冰山的底部。所以说,接近冰山航行是非常危险的,航行中应尽量避开冰山。
你看,我们在规划航线的时候,除了要考虑自身的需求,还要服从大自然的规律和随之而来的各种环境因素,就像我们之所以是现在的样子,也是自身和环境互相作用的结果。规划人生航线如此,规划海上航线也一样。
来源: 海军大连舰艇学院
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