唐山LNG终端船舶操纵模拟试验

【摘 要】 为对在液化天然气（LNG）终端投产运营前须进行的船舶操纵模拟试验（FMBS）有清晰的认识，通过对FMBS实施流程和关键控制点的分析，结合唐山LNG终端码头及附近水域实际情况，设计模拟试验方案。结果表明，模拟试验结果对实际操船有一定的指导作用。归纳船舶操纵要点，进一步保证LNG船舶靠离泊码头的安全。

【关键词】 船舶操纵模拟试验（FMBS）；液化天然气（LNG）船舶；靠泊；离泊

1 船舶操纵模拟试验（FMBS）概述

1.1 FMBS的目的

按照国际行业惯例，试运投产、装（卸）液化天然气（LNG）首船的LNG终端须完成由船舶所有人和（或）租船方、货主等代表参加的FMBS。 FMBS的顺利完成，为下一步进行船岸界面匹配和尽职调查奠定了基础。

为确保大型LNG船舶（Q-Flex/Q-Max船型）进出港及靠离泊安全，拟通过对船舶在不同工况（风、浪、流等）环境下的操纵模拟试验，了解在各种环境条件下船舶进出港及靠离泊安全情况，并据此制订科学的进出港及靠离泊方案。FMBS对指导船舶安全靠离码头具有重要意义，是LNG终端试运投产前的重要环节。

FMBS目的是为了对Q-Flex/Q-Max船型在码头各种工况下靠离泊的模拟验证，分析影响船舶安全航行及靠离泊的不利因素，提出靠离泊安全作业条件。

1.2 FMBS的实施流程

唐山LNG终端试运投产前的FMBS由当地引航员主持，拖船船长根据港址相关气象水文资料，以及引航员的经验制订试验方案。在预设工况条件下，通过对Q-Flex和Q-Max型LNG船舶进出唐山LNG终端码头的模拟试验，从船舶操纵角度验证码头泊位、进出港水域的合理性和可行性。总结操作过程中的经验，为以后实际操船提供参考。

1.3 FMBS的关键控制点分析

（1）通过试验船型进出唐山LNG终端码头附近水域的航行和靠离泊模拟试验，研究LNG船舶航行和靠离泊的运动轨迹及操作要点（包括在各航段的航速控制范围），确定LNG船舶靠离泊的极限条件及其安全对策，确定各种条件下的港作拖船配置。

（2）通过本港口水域交通条件的实景模拟，分析水域环境安全现状，提出改善安全管理的措施。

（3）运用船舶操纵模拟技术，模拟Q-Flex和Q-Max船型航行，分析在不同的风、流、浪等环境因素影响下，以及相应的拖船配合下，进出该水域的可行性和安全性。

（4）引航员和拖船船员进行模拟驾驶及操纵配合，了解Q-Flex和Q-Max船型航行、靠离泊要点。

（5）船舶模拟靠泊试验可为唐山LNG终端码头安全运营提供科学依据，为相关主管部门制订决策提供支持。

2 FMBS的应用

2.1 码头工程简介

曹妃甸港区位于唐山市南部海域，地理坐标北纬38€？5'，东经118€？0'；西距天津港38 n mile，东北距秦皇岛港92 n mile，距京唐港33 n mile。

终端码头作为一个LNG船专用卸船泊位，可接收舱容量为27万m3（兼顾舱容量介于8万～27万m3）的船型。LNG码头布置在终端 15 m等深线区域，总体位于曹妃甸港区东南侧已建的30万吨级原油泊位东。码头轴线为68€啊？48€啊U磺糯怪庇诔∏ぐ叮艹ざ？ 899 m。

泊位总长度410 m，采用“蝶”形墩台式平面布置型式，设置工作平台1座、靠船墩4座、系缆墩6座，另按照工艺要求在工作平台后紧邻栈桥设控制平台1座。在码头最外侧的两座系缆墩上分别安装灯桩各1座，回旋水域东侧灯浮1座（1号灯浮）（见图1）。

2.2 设计模拟船型参数

设计模拟船型见表1。

图1 码头前沿布置

表1 设计模拟船型具体参数

2.3 FMBS方案设计

根据《液化天然气码头设计规范》，LNG船舶作业条件标准参数见表2。

表2 LNG船舶作业条件标准参数

根据《曹妃甸港区LNG船舶进出港方案的讨论》[1]，码头前沿水域及航道附近最浅水深为 ，考虑到LNG最大船舶满载吃水为12 m，故当LNG船舶靠离唐山LNG终端码头时，无需乘潮作业。考虑到潮汐的影响，码头前沿水域最大流速小于1.25 m/s；风、浪因素在设计模拟试验方案时均考虑到《液化天然气码头设计规范》中规定的极端值。

经参加FMBS的专家讨论，考虑到码头前沿装有1号灯浮，若LNG船舶采用旋回掉头右舷靠泊码头，引航员心理压力加大，不利于船舶操纵安全。因此，只考虑LNG船舶左舷靠离泊码头。具体模拟试验方案见表3。

表3 LNG船舶靠离泊模拟试验方案

3 FMBS结果及分析

3.1 风对船舶靠离泊的影响

风对船舶满载进港航行操纵的影响不是很明显（见图2），对靠泊操纵有一定的影响（见图3）。风对满载LNG船舶靠泊的影响主要体现在风流共同作用上。对于船舶操纵来说，风流作用于同一舷侧的情况要比风流作用于不同舷侧的情况困难。

图2 试验1

图3 试验5

模拟试验表明，在风力不大于6级时，船舶能够安全地进行满载左舷靠泊和压载离泊操作。

3.2 流对船舶靠离泊的影响

3.2.1 涨流靠泊

船舶航行至航道末端时需适当降速，船速应控制在3 kn左右；至回旋水域，逐步向右转向，船速较慢，流的影响较大，注意调整受流角度，借助流、拖船、车、舵，控制船舶的横移速度，在抵达停泊水域前，平行靠泊。在涨流靠泊时，船舶应掌握好转向入泊横距、入泊角度、入泊余速以及靠泊的法向速度。

入泊横距可控制在3倍船宽左右，距泊位1倍船长时，余速控制在1～2 kn以下，注意保持合适的受流角度，以控制横移速度，使船舶缓慢靠向码头。

在船舶接近停泊水域时，应提前将船拉平。在贴靠码头时，建议法向靠岸速度控制在10 cm/s以下，靠泊角度不超过5€埃云叫锌坎次恕？

考虑到本码头航道之外为开阔水域，水深能够满足最大船型通航要求，根据当地习惯做法，可考虑进行大旋回自主掉头顺岸靠泊（见图4）。此时，船舶航速、入泊角度、入泊横距相对较容易控制，安全性相对较高。

在距泊位约1 n mile实施大旋回自主掉头，掉头后保持0.5 n mile左右的横距顺岸靠泊，利用风、流、车、舵，在拖船协助下缓慢靠向码头（见图5）。

图5 试验2

3.2.2 涨流和落流离泊

船舶利用拖船平行出泊，然后开艏，左舷受流，在涨流与拖船的共同作用下，使船舶离开码头。当船舶离开码头约0.5倍船长后，向右转向掉头（见图6）。

图6 试验3

船舶在向右转向时，可借助开艏时向右的转向角速度，且掉头过程中始终保持左舷受流，有益于船舶远离码头，操纵相对容易。在掉头过程中，应注意利用车、舵及拖船控制船舶的前冲、后缩，保持与码头的安全距离。因在掉头过程中左舷受流，船舶将会向右舷方向漂移，拖船应尽可能向上流用力，使船舶抢占上流位置。船舶在转向后，预配足够的风流压差，逐步加车，离开码头出港。

船舶利用拖船平行出泊，然后开艉，左舷受流，在落流与拖船的共同作用下，离开码头，并适当倒车以抢占上流。当船舶离开泊位0.5倍船长以上时，逐步向右转向（见图7）。若船舶离开码头的横距不足，向右转向时，右舷受流，艉易被压向码头。船舶向右转向后，右舷受横流影响向东漂移，此时应尽可能利用拖船向上流方向用力。拖船应具备足够的功率，船舶在离泊过程中注意利用车、舵及拖船控制其前冲、后缩，保持与码头以及1号灯浮的安全距离。

图7 试验4

模拟试验表明，在涨潮流最大流速为1.4 m/s或落潮流最大流速为1.1 m/s及风力不大于6级时，船舶能够安全地进行满载左舷靠泊和压载离泊。

3.3应急情况靠离泊

3.3.1 紧急离泊

在码头失火、LNG发生不可控泄漏、台风等情况出现时，船舶需紧急离泊。

图8 试验7

在模拟试验（见图8）中吹拢风（南风）8级（18.9 m/s）、涨流流速1.4 m/s时，4艘 kW（马力）拖船基本能够协助船舶安全离泊，但此时浪高应小于1.0 m，才能保证拖船发挥其作用。

3.3.2 船舶主机失灵后又恢复情况下的靠泊

在模拟试验南风6级、涨流流速1.4 m/s的情况下，Q-Max船型进港左舷靠泊。在船舶接近回旋水域时，主机失灵，此时可考察引航员的应变能力。

当主机失灵时，船速约3 kn。引航员发现主机失灵后，果断利用拖船协助向右转向，拟将船舶拖至应急锚地锚泊检修。当船舶尚在回旋水域内时，主机修复，此时船舶可继续靠泊（见图9）。试验表明，引航员所采取的措施果断、正确。

图9 试验8

4 FMBS的主要结论及建议

4.1 主要结论

（1）根据本工程码头的模拟试验结果，在指定工况下，Q-Flex和Q-Max船型进出港航行、左舷满载靠泊、左舷压载离泊均能安全完成。

（2）满载进港船舶从进港水域到码头的制动距离足够，船舶抵达泊位时的余速能够得到有效控制。码头附近水域开阔，水深充足，船舶进出港航行不仅限于设计航道，亦可进行大旋回自主掉头顺岸靠泊。

（3）码头轴线方向与涨落潮流基本一致，流对靠离泊船舶的影响相对较小，在靠离泊时可充分加以利用。

（4）横流对操纵安全影响较大，尤其是当流速较大和（或）低速航行时，船舶横向漂移显著，因而应预配合适的风流压差，以便于船舶操纵。

（5）模拟试验结果表明，本码头的掉头回旋水域能够满足设计船型靠离泊操纵的要求。

4.2 建 议

（1）大型船舶在本港区进出港时，须由2名港区资深引航员进行引航。

（2）在通航环境允许条件下，船舶可大旋回自主掉头靠泊。

（3）LNG船舶在进出港、靠离泊操作时，应熟知港口信息，严格遵守码头管理规定，保证安全靠离泊操作。

（4）船舶在靠离泊时，应充分考虑当时的实际气象和水文情况，并充分注意船舶操纵模拟器模拟结果的局限性及与实际情况的差异。

（5）密切注视涌浪对泊稳的影响。在靠泊期间，随时监控码头附近气象、海况，并根据气象部门发布的天气预报，当风力或码头水域涌浪超过规定作业范围时，应果断停止靠泊作业，择机靠泊。紧急离港时，应确保码头和船舶安全。

参考文献：

[1] 张鹏飞，李宝玉.LNG船舶进出曹妃甸港区方案选择及船舶操纵要领[J].水运管理，2015（9）：9-12.