超大型LPG船舶福州江阴港区靠泊操纵

摘要： 5万吨级LPG船舶其吨位大、操纵性特殊、对于通航环境的要求较高，其进出港靠泊的安全性始终是引航部门、海事机构等关注的重点。在介绍超大型LPG船舶操纵特性以及福州江阴港区泊位概况的基础上，分析靠泊的可行性及操纵限制条件。以“菖蒲（AYAME）”轮靠泊操纵为例，从靠泊方案、各航段速度控制、主机使用、拖船配备、靠泊操纵注意事项等方面分析5万吨级LPG船舶满载靠泊操纵，以期为超大型LPG船舶靠泊操纵提供参考。

关键词：LPG船舶；江阴港区；靠泊操纵

0 引 言

液化石油气（Liquefied Petroleum Gas， LPG）是一种清洁能源产品，其在全球市场占有率逐年上升[1]。我国对于LPG的需求在快速增长，LPG的进口量也在不断增加。大部分LPG进口通过船舶运输完成。由于LPG本身的特殊性，对于LPG船舶本身的安全性以及船舶引航操纵安全性的要求更高。

1 超大型LPG船舶特点

1.1 超大型LPG船舶特点

（1）超大型LPG船舶方形系数大，VLPG一般为2种船型长度225 m、宽36 m；长度230 m、宽37 m；满载吃水10 ～ 11.8 m。

（2）质量大，惯性大，单位排水量小，启动、制动、停船的性能差。

（3）旋回性好，追随性好，航向稳定性差。舵面积与船纵向面积比小，舵力与水动力之比小，克服船舶偏转所需时间长。操舵要领：早用舵、用大舵角、早回舵、早压舵。

（4）船舶尺度大，受浅水效应和岸壁效应影响大，淌航中丧失舵效的时刻出现较早，淌航时约4 kn船速以下已无舵效。

（5）受风流影响大，船舷受风面积大。

1.2 超大型LPG船舶靠泊操縱限制条件

基于超大型LPG船舶的特点，靠泊操纵的条件限制为：白天、风力6级以下、能见度2 000 m以上、潮流较缓。根据靠泊时的环境条件，适当选择拖船的数量和功率。对于靠拢码头时相关参数的控制：靠拢速度不大于10 cm/s；靠拢角度应平行靠泊，建议不大于3°。

2 江阴港区概况及水文气象特点

2.1 航道概况

江阴港区航道从兴化水道口外小月屿附近沿兴化水道深槽穿过路屿航门至江阴港区，航道全长约48.61 km，进港航路规划及重要浮标位置如图1所示。主航道水深大于23 m，流向基本与航道轴线走向一致。路屿航门区域平均宽度600 m左右，其余区域较宽阔。除路屿航门外，其他航段涨潮流最大流速为0.74 m/s，落潮流最大流速为0.71 m/s。5万吨级化学品船需要乘潮通航。计划航线分段描述如下：

（1）3#浮到5#浮，进港航向为289°，航程长5.3 nm。

（2）5#浮到7#浮，进港航向为265°，航程长3 nm，驶入路屿与鸡蛋屿之间的路屿航门，该航门水深流急，涨落潮最大流速达3.5 kn，大潮时有竞潮。

（3）7#浮到9#浮，进港航向为303°，航程长5.1 nm。

（4）9#浮到11#浮，进港航向295°，航程长4 nm。

（5）11#浮到14#浮，进港航向为305°，航程长2.5 nm。

（6）14#浮到15#浮，进港航向为310°，航程长0.6 nm。

12#浮以外航道设计底宽360 m，长44.42 km，最小水深16.2 m，设计为吃水不大于13.8 m的10万吨级集装箱船不乘潮通航单向航道，同时满足15万吨级散货船和15万吨级集装箱船乘潮单向通航，5万吨级集装箱船舶不乘潮双向通航要求。12#浮至14#浮航道宽300 m，长2.99 km，最小水深16.2 m，可不乘潮双向通航5万吨级集装箱船舶，乘潮单向通航15万吨级船舶。14#浮至15#浮航道宽200 m，长1.2 km，最小水深14.8 m（2019年疏浚后），可全潮单向通航5万吨级化学品船舶。

2.2 码头概况

5万吨级（结构10万）液化码头（如图2中12#泊位），315 m，其中靠船平台206 m，旋回水域为直径460 m的圆形水深15.2 m，停泊水域最小水深14.7 m，方位角为117°，系缆平台在码头下2 m，设置2*1 500 kN快速脱缆钩或1 500 kN系缆桩。

2.3 气象水文条件

2.3.1风况

江阴港区冬季风向是北北东向，频率达27.8%，夏季风向是南风，频率为2.7%。平均风速为5.9 m/s，最大风速19.4 m/s，极大风速31.6 m/s，风玫图如图3所示。台风是影响该地区主要的气象灾害之一，6-10月份为台风季节，最近10年影响该地区的台风平均每年5个左右，雾多发生在1-5月，年最多雾日数为24天。

2.3.2 潮汐

江阴港区潮汐属正规半日潮，其潮位特征值见表1。

该海区潮流属半日潮流，并呈往复流动。涨、落潮流向基本平行于深槽走向，且随时间的变幅不大，基本都保持在一定的方向上，潮流的旋转性很小。港池区大潮实测最大流速平均63.9 cm/s，小潮实测最大流速平均52.4 cm/s。

2.4拖船配备要求

江阴港区来往船只，在引航的过程中，对于使用拖船的船舶，拖船使用配置相关规定见表2。

3 靠离泊可行性分析

3.1 靠泊时间窗口分析

由于流对于船舶靠泊的影响相对较大，因此，靠泊时间通常选择在高潮后1 h或低潮前1 h，此时流水较缓，有利于船舶的靠泊操纵。

3.2 风流影响分析

3.2.1 风压力估算

风压力估算公式[2]：

其中：Fa为风压力（N）；

ρa为空气密度，取1.226 kg/m3；

Ca为风动压力系数；

va为相对风速（m/s）；

Aa为水线以上船体正面投影面积（m2）；

Ba为水线以上船体侧面投影面积（m2）；

θ为风舷角（°）。

当船舶受到最不利横风影响时，风舷角可取90°，此时，风压力为最大风压力Famax，估算公式简化为：

根据经验估算，满载5万吨级（舱容10万m3）LPG船舶风压力各参数取值为：风动压力系数Ca取1.0；水线以上船体正面投影面积Aa取994 m3；水线以上船体侧面投影面积Ba取3 470 m3；靠泊限制风速为6级，极限风速值为13.8 m/s。

经计算，5万吨级满载LPG船舶在6级风速下，极限风压力Famax为810 kN。

3.2.2 流压力估算

最大横流压力估算公式为[3]：

其中：Yamax为最大横流压力；

ρw为水密度，取1 025 kg/m3；

Cwy为流压力横向分力系数；

vw为水对船的相对流速（m/s）；

L为船舶两柱间长（m）；

d为船舶吃水（m）。

根据经验估算，满载5万吨级（舱容10万m3）LPG船舶流压力各参数取值为：泊位附近以最不利的横流计算，漂角取90°；泊位附近实测最大流速63.9 cm/s，考虑到缓流时靠泊，流速取0.3 m/s；根据水深吃水比情况，由经验图表可以得到Cwy数值为4.8；查《海港总体设计规范》[4]标准船型数据，5万吨级LPG船舶，船长取230 m，满载吃水12.1 m。

经计算，5万吨级满载LPG船舶在最大横流作用下，泊位区域极限流压力Yamax為616 kN。

综上，5万吨级满载LPG船舶在最不利的风流条件下（横风横流），所受合力Fmax= Famax+Yamax为1 426 kN。

3.3 拖船使用分析

对于4 000 hp的z型拖船，顶推力为490 kN，拉力为431 kN；对于5 000 hp的z型拖船，顶推力为655 kN，拉力为576 kN。使用3艘5 000 hp的z型拖船，总顶推力为1 965 kN，总拉力为1 728 kN；使用3艘4 000 hp的z型拖船，总顶推力为1 470 kN，总拉力为1 293 kN；使用2艘4 000 hp的z型拖船和1艘5 000 hp的z型拖船，总顶推力为1 635 kN，总拉力为1 438 kN。

满载5万吨级LPG船舶极限风流合力为1 426 kN，经上述计算，配备3艘拖船，且其中至少有1艘5 000 hp的拖船，可以满足靠泊所需总功率要求。即总拉力为极限风流合力的114.6%，总推力为极限风流合力的100.8%。

4 靠泊操纵实例

4.1 靠泊风险分析

风对船舶操纵的影响主要表现为风致漂移，导致船舶偏转、影响船舶保向性。对于压载船舶在大风中靠泊操纵，由于船速较低，使得漂移速度变大，增加船舶碰撞、搁浅的风险[2]。江阴港区12#泊位附近全年风力较大，常风向（NNE、NE）和强风向（S）会构成较大的吹拢风和吹开风，这种条件对于船舶靠泊操纵非常不利[5]。船舶在压载状态下的靠离泊操纵以及旋回时，风对船舶的影响更加明显，驾引人员应充分注意这种风险，并提前做出预判、采取相应措施降低风险。

流主要影响船舶速度、船舶惯性冲程、舵效、舵力、船舶旋回性等，进而影响到船舶的靠泊操纵。当船舶旋回操纵时，旋回方向的选择与流的影响直接相关。流对船舶操纵的影响贯穿船舶航行直至靠泊结束的全过程，尤其是在旋回掉头及靠泊过程中应对流的影响做充分的估计，预留足够的水域，选择适当时机操舵、使用主机和拖船。如果流速太大，船舶应预配较大的流压差角，并根据具体情况提高船速，降低操纵风险。

兴化湾内水产养殖业比较发达，渔船较多，常见漂浮的渔具。渔船及漂浮的渔具对于船舶航行造成一定的风险。

鸡蛋岛附近水流较急航道较窄，交会存在风险尽量避免在此处交会。

4.2 靠泊操纵

以“菖蒲”轮（AYAME）为例，论述5万吨级LPG船舶靠泊操纵过程及要领。

4.2.1 船舶资料

“菖蒲”轮（AYAME）是1艘5万吨级低温液化气货轮，船舶参数及主机操纵特征分别如表3和4所示。主机全速前进到全速后退用时305 s。单独开启1#舵机满舵到满舵的应舵时间为24 s，单独开启2#舵机应舵时间为24 s，2个舵机同时开启应舵时间为16 s。图4为实船图片。

“菖蒲”轮（AYAME）船长230 m，是迄今为止靠泊该码头的最大船舶，也是江阴港区第1艘5万吨级低温液化气货轮。靠泊水文气象条件为：流向126.9°，流速0.2 kn；风向N，风速6级。

4.2.2 操纵过程

（1）速度控制

船舶操纵过程中，各航段速度控制情况见表5。

（2）拖船的配备和带拖缆位置和时机

过12#浮进入集装箱码头港池内以后带拖船。使用3艘拖船协助靠泊，船艏带2艘拖船：左舷首楼甲板上带1艘拖船；主甲板上靠近1舱位置带1艘拖船。船艉1艘拖船，即靠近尾部带1艘拖船。

（3）缆绳布置

船舶靠泊后位置如图5所示。

靠泊需要14根缆绳，分别为4根头缆、4根尾缆、2根首横缆、2根尾横缆、2根首倒缆、2根尾倒缆，出缆绳的顺序为倒缆、首尾缆、横缆。

（4）主机使用

航道航行及靠泊操纵过程中，船舶主机使用的情况如图6所示。每时刻主机变化情况可以在曲线中清晰看出。航道航行过程中，主机基本不变；临近泊位开始降速；适时用车稳定航向、调整靠泊角度；临近泊位时使用车来调整靠泊前后位置。

4.3  靠泊操纵注意事项

对于大型LPG船舶在福州江阴港区操纵需要注意以下几点：

（1）重载船一般选择顶流靠泊，时机为潮流较缓的初落或者落末时段。由于船舶受风面积大，风对船舶产生的风压力导致船舶偏转、风致漂移以及影响船舶保向性，当东罗盘岛风力超过8级时，应及时与引航站联系确认是否继续执行靠泊计划。

（2）船舶在兴化3#-4#浮引航点上引水，沿着兴化水道行驶。

（3）5#浮转向后来到最窄的野马门（路屿航门），此处潮流湍急，航门宽度仅为0.5 nm，船舶交会机会多，在渔季大量渔船聚集于此处，因此在此航段航行应特别谨慎，做好提前预判工作。

（4）由于液化气船同油轮一样惯性极大，到达兴化12#浮时速度宜控制在8 ～ 9 kn，并准备带拖船，到达正横江阴集装箱5#泊位时速度宜控制在6 kn左右，而后停车淌航，14#浮至15#浮航道宽仅200 m如遇风力强劲时，要注意风流的影响，避免偏航造成搁浅事故的发生，可短暂用车来调整航向，淌航至建滔码头速度宜控制在4 kn以内，如速度过快，可使用船艉拖船适当放缆平行船首尾线向后拖，以达到减速的效果，船艏到达中江码头下游时开始倒车，此时在沉深横向力的作用下船艏开始向右偏转，使用船艏2拖船一拉一顶来控制偏转速率，船艉也适时配合顶拉，当距离码头1个船宽时降低横移速度和减小靠拢角度，平行且缓慢靠上码头。

5 结 论

结合福州江阴港区的实际情况，以及5万吨级LPG船舶的特点，该船型可以在该港区安全靠泊。靠泊前需要制定详细的靠泊方案，熟悉泊位附近风流变化规律，掌握超大型LPG船舶的操纵特性。靠泊过程中，合理使用拖船，精准控制船舶位置、靠拢角度及靠拢速度等，并留有足够的安全余量。

參考文献

[1] 徐凯. 我国LPG行业现状与未来市场预测[J]. 中国市场，2020，27：1-3.

[2] 洪碧光. 船舶操纵[M]. 大连：大连海事大学出版社，2016.

[3] 王宏标， 谢广伟. 超大型油轮复杂水文条件下靠泊方案探讨[J]. 世界海运，2019，42（6）：41-45.

[4] JTS 165-2013.海港总体平面设计规范[S]. 北京：人民交通出版社，2014.

[5] 韩孝銮， 黄海曦. 3000吨级LPG船靠离福州港江阴港区12#内港池泊位操纵[J]. 中国水运， 2018，07：61-62.

作者简介：

廖冬捷，本科、一级引航员，（E-mail）14283056@qq.com，15060178980