受限水域LNG船舶航行通航宽度研究

孟贝贝，田五六，甘兆斌，万红

（1.钦州学院，广西 钦州 535000；2.钦州市海上通航与防污重点实验室，广西 钦州 535000）

LNG船舶在受限水域航行时最关键的是要有足够的通航宽度，通航宽度的确定必须充分考虑该水域风、流、浪和能见度等自然条件的影响。其中风、流对于受限水域LNG 船舶航行通航宽度的确定是最为重要的参数[1]-[4]。

1 受限水域船舶航行通航宽度计算模型

1.1 规范下关于船舶通航宽度计算

根据我国颁布的《海港总体设计规范》[5]，其中关于对通航尺度的计算有着如下的计算公式：

式中：n-船舶漂移倍数；c-船舶与航道底边富裕宽度；γ-风、流压角；b-船舶间富裕宽度。其中b、c的取值视所研究的对象而定。

1.2 基于风、流作用下的船舶通航宽度计算

船舶在航行过程中，我们可以认为航道通航宽度是由以下三部分组成的：船舶在无风、无流情况下的航迹带宽度、受风作用下而产生的风致漂移以及受流作用下而产生的流致漂移量。在此前提下，就可以得出所要研究对象在风、流作用下所需要的通航宽度，我们可以利用下式进行计算[6]-[7]：

船舶通航宽度：

风致漂移量：

式中：L-船长；α-船舶偏航角；c-船舶与航道边界安全距离；T-船舶航行时间；Vs-航速；β-流压角；Vc-流速；Va-风速。

2 规范下和基于风、流作用下LNG船舶航行通航宽度计算

本文计算以26.7万m3LNG船舶为例，船型参数如表1所示：

表1 26.7万m3LNG船舶船型参数表

规范下，LNG船舶在出入受限水域航行时按照单向通航考虑，分别计算在航速≤6kn、＞6kn，风速不大于13.8 m/s，流速取 0.1～0.25m/s、0.25～0.5m/s、0.5～0.75m/s、0.75～1.0m/s 条 件 下的所需要的通航宽度，如表2所示：

表2 航速≤6kn、＞6kn，不同流速条件下的通航宽度

基于风、流作用下计算LNG船舶通航宽度，在航速取8kn、10kn，流压角取24°，航偏角取5°，流速取0.8 m/s，风速取7.6 m/s、10 m/s、13.8 m/s时，所需通航宽度，如表3所示：

表3 航速8kn、10kn，不同风速下的通航宽度

依据本文计算公式，结合所要研究LNG船舶自身特征参数，利用MATLAB制作了受限水域LNG船舶航行时，所需通航宽度的计算软件，通过改变其中某一参数，我们可以得到相应的通航宽度曲线。

图1 航速8kn，风速7.6m/s，航行长度1～6的通航宽度曲线图

图2 航速8kn，风速10m/s，航行长度1～6的通航宽度曲线图

图3 航速8kn，风速13.8m/s，航行长度1～6的通航宽度曲线图

图4 航速10kn，风速7.6m/s，航行长度1～6的通航宽度曲线图

图5 航速10kn，风速10m/s，航行长度1～6的通航宽度曲线图

图6 航速10kn，风速13.8m/s，航行长度1～6的通航宽度曲线图

由以上图、表分析可知：

（1）规范下，外界因素确定时，所获得通航宽度是一定值；在同等条件下，利用本文计算公式为一系列动态值；

（2）船舶在固定航速情况下，风速越大，在同等航行长度的条件下，船舶所需通航宽度越大；

（3）船舶在固定航速、风速情况下，在不同航行长度的条件下，定向航行距离越长，船舶所需通航宽度越大；

（4）船舶在固定风速情况下，航速越大，在同等航行长度的条件下，船舶所需通航宽度越小。

图7 航速8kn，航行长度为4，风速7.6～13.8m/s的通航宽度曲线图

图8 航速8kn，航行长度为4，流压角15～25°的通航宽度曲线图

图9 航速8kn，航行长度为4，航偏角2～8°的通航宽度曲线图

图10 航速8kn，航行长度为4，流速0.5～1m/s的通航宽度曲线图

由图分析可知：船舶在固定航速、航行长度情况下，风速（流压角、航偏角、流速）越大，船舶所需通航宽度越大。

通过以上分析可知，受限水域LNG船舶在出入港航行当中，受风、流等因素的作用进而导致船舶所需要通航宽度发生变化，因此船舶在航行的过程中，应密切关注风、流等条件的变化，及时调整航向及风、流压角，确保船舶不偏离航道。

3 不同船舶条件下所需通航宽度对比

为了比较不同船型间所需通航宽度的差异，现选取5种不同船型（船长相近）进行对比，结果如表4所示：

表4 不同船型通航宽度对比

从表4可知，在船长相近的情况下，控制风速、流速、航偏角等相关量，在航行一定距离的情况下，客船所需通航宽度最大，其次为LNG船，散货船最小，这与不同船型所具有的受风面积及船宽有关。LNG船舶满载情况下较之其他船舶水线上横向受风面积较大，在航行时受风影响产生较大的横向漂移，因而所需通航宽度较大。

4 结语

本文分别通过现行规范和风、流漂移作用下计算受限水域LNG船舶通航宽度并进行对比分析，得出风、流因素的作用导致LNG船舶所需要通航宽度发生变化，是一个动态的过程，船舶在航行过程中可通过调整航向或风、流压角，减小船舶漂移量，进而降低船舶所需通航宽度；并通过对比船长相近条件下，不同船型所需通航宽度与受风面积及船宽有关。