劉軼華 肖英杰

（上海海事大學(xué)商船學(xué)院 上海 200135）

0 引 言

液化天然氣（LNG）作為一種清潔能源，越來(lái)越受到世界各國(guó)的青睞.我國(guó)作為能源消耗大國(guó)，正在對(duì)國(guó)內(nèi)能源消耗的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，其中LNG能源就是重要的一環(huán).江蘇洋口港LNG項(xiàng)目就在此背景下產(chǎn)生的.LNG船舶事故統(tǒng)計(jì)資料表明，LNG船舶80%的風(fēng)險(xiǎn)存在于港內(nèi)作業(yè)期間［1－4］.作為 LNG 港口、碼頭管理者和租船人，提供一個(gè)安全的港口是其應(yīng)盡的責(zé)任和義務(wù).因此在LNG項(xiàng)目可行性研究過(guò)程中，有必要對(duì)LNG船舶的港內(nèi)作業(yè)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以采取相應(yīng)措施規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)［5－7］.文中基于大型模擬器對(duì)Q－MAX型LNG船舶靠離洋口港LNG碼頭進(jìn)行的風(fēng)險(xiǎn)分析，通過(guò)對(duì)該LNG船舶進(jìn)行的靠離泊和應(yīng)急撤離模擬演練，以確定該船型在港內(nèi)的靠離泊作業(yè)操作方案和作業(yè)限制條件.

1 系統(tǒng)構(gòu)建

為了評(píng)價(jià)船舶靠離泊的風(fēng)險(xiǎn)，在大型船舶操縱模擬器的系統(tǒng)中，需構(gòu)建3個(gè)子系統(tǒng)：本船子系統(tǒng)、環(huán)境子系統(tǒng)和拖船子系統(tǒng).整個(gè)系統(tǒng)的核心部分為本船子系統(tǒng)，即在滿(mǎn)足試驗(yàn)精度前提下盡量使模擬船型更接近實(shí)船的操縱性能，實(shí)船的基本資料見(jiàn)表1.

表1 26.6萬(wàn)m3 LNG船 “MOZAH”船舶基本資料

對(duì)于靠離泊的船舶來(lái)說(shuō)主要表現(xiàn)在船舶受外力作用時(shí)的船舶運(yùn)動(dòng)響應(yīng).在掌握翔實(shí)海試資料的基礎(chǔ)上完成船舶建模，經(jīng)過(guò)反復(fù)地測(cè)試，模擬船型各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到試驗(yàn)的要求后再進(jìn)行模擬試驗(yàn)，實(shí)船操縱資料見(jiàn)圖1～2.經(jīng)過(guò)船型驗(yàn)證：所建立的模型船在船舶尺度、船舶操縱特性（時(shí)間和距離）等方面與所選實(shí)船基本一致，其中沖時(shí)上的小誤差不影響船舶操縱性能預(yù)報(bào)的正確性.考慮到原型船性能參數(shù)反映的是實(shí)船試驗(yàn)時(shí)情況，而模型船則反映較為理想環(huán)境條件下的情況，二者存在較小的差異也是符合邏輯的.模型船還考慮了船舶的偏轉(zhuǎn)效應(yīng)、淺水等影響因素，因此其模擬結(jié)果在某種程度上較實(shí)船的參數(shù)更具有普遍性.模擬結(jié)果具有相當(dāng)可信度.

圖1 “MOZAH”壓載回旋試驗(yàn)要素圖

圖2 “MOZAH”滿(mǎn)載回旋試驗(yàn)要素圖

圖3 模擬試驗(yàn)的流程

環(huán)境子系統(tǒng)主要有風(fēng)流浪等水文氣象要素組成，根據(jù)試驗(yàn)的工況進(jìn)行設(shè)置.

拖船子系統(tǒng)先按3 728kW（5 000HP）拖船4艘進(jìn)行模擬試驗(yàn)，在確認(rèn)為困難工況的情況下替換2艘5 000HP拖船為2艘4 474kW（6 000 HP）的拖船，逐漸縮小模擬試驗(yàn)范圍，評(píng)價(jià)靠離泊風(fēng)險(xiǎn)，并在此基礎(chǔ)上確定靠離泊的限制條件，規(guī)避惡劣工況下LNG船舶靠離泊作業(yè)風(fēng)險(xiǎn).見(jiàn)圖3.

2 試驗(yàn)及其舉例

根據(jù)洋口港的自然條件，結(jié)合碼頭前沿和航道的實(shí)測(cè)流資料，碼頭布置見(jiàn)圖4.一般情況下LNG船舶進(jìn)港靠泊的難度大于離泊出港的難度，以下以Q－MAX型LNG進(jìn)港靠泊為例進(jìn)行模擬試驗(yàn).離泊和應(yīng)急撤離的模擬操縱過(guò)程類(lèi)似.

圖4 碼頭平面布置

大型LNG船舶實(shí)際靠泊作業(yè)過(guò)程中，一般采用3＋1的模式，即1艘拖船配置在船艉，用來(lái)降速，同時(shí)也可控制船艏的偏轉(zhuǎn)，以應(yīng)對(duì)主機(jī)失控帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)；3艘拖船用于船舶的左右舷進(jìn)行助操，拖船的配置位置見(jiàn)圖5.為此專(zhuān)程去深圳大鵬灣LNG基地調(diào)研考察，并對(duì)LNG船舶實(shí)際靠離泊操作進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，在此基礎(chǔ)上使模擬試驗(yàn)操縱方式和方法盡量和實(shí)際相符合.對(duì)工況組合進(jìn)行模擬，在初次模擬的基礎(chǔ)上確定對(duì)船舶靠泊較為困難的工況進(jìn)行再進(jìn)行多次模擬，若還是比較困難，就替換2艘5 000HP拖船為2艘6 000 HP馬力的拖船再進(jìn)行模擬試驗(yàn)，如此循環(huán)進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果如表2.

圖5 拖船助操配置示意圖

從試驗(yàn)的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：在4艘5 000HP拖船助操情況下，NE和SE風(fēng)、漲潮流和落急流時(shí)，模擬靠泊作業(yè)有失敗的存在，特別是在極限風(fēng)流浪的影響較大時(shí)，船舶靠泊風(fēng)險(xiǎn)較大，在模擬靠泊過(guò)程中也有碰撞碼頭的例子.但4艘5 000HP拖船可滿(mǎn)足其他常規(guī)工況Q－MAX型LNG船舶安全靠泊的要求，但是拖船的剩余拖船功率很小，不能滿(mǎn)足稍惡劣工況時(shí)安全靠泊的要求，見(jiàn)圖6.根據(jù)上述的模擬操縱結(jié)果，對(duì)存在有風(fēng)險(xiǎn)的工況運(yùn)用2×5 000HP＋2×6 000HP拖船配置再進(jìn)行靠泊模擬試驗(yàn)，從試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，除在SE風(fēng)漲潮3.0kn的情況下，船舶模擬靠泊作業(yè)中還存在較大的風(fēng)險(xiǎn)外，這樣的配置可滿(mǎn)足正常情況下Q－MAX型LNG船舶安全靠泊的要求，拖船功率有一定的富裕量見(jiàn)圖7.

表2 在不同拖船配置助操情況下LNG船舶靠離泊試驗(yàn)工況和結(jié)果（波浪）

按照以上的模擬試驗(yàn)過(guò)程，分別進(jìn)行離泊作業(yè)和應(yīng)急撤離的模擬試驗(yàn)，在所有離泊或應(yīng)急撤離的試驗(yàn)中，也存在SE風(fēng)漲潮3.0kn時(shí)，船舶在掉頭區(qū)的船舶航跡過(guò)分靠近回旋水域的邊界.但是基本可滿(mǎn)足其安全作業(yè)的需要.

圖6 4艘拖船助操時(shí)拖船用車(chē)序列圖

圖7 4艘拖船助操時(shí)拖船用車(chē)序列圖

3 風(fēng)險(xiǎn)分析和評(píng)價(jià)

從以上的模擬試驗(yàn)結(jié)果可以看出，從船舶操縱的角度來(lái)看，在4艘5 000HP拖船的協(xié)助下，LNG船舶在SE風(fēng)6級(jí)且漲潮流3.0kn的條件下存在很高的風(fēng)險(xiǎn)、在S風(fēng)6級(jí)且落潮流3.7kn時(shí)風(fēng)險(xiǎn)次之、在次就是SE風(fēng)6級(jí)且漲潮流2.0kn時(shí)；在2艘5 000HP＋2艘6 000HP拖船的協(xié)助下，LNG船舶在SE風(fēng)6級(jí)且漲潮流3.0kn的條件下存在很高的風(fēng)險(xiǎn)、在其他情況下的有限次試驗(yàn)中并鮮有失敗的例子，但是在靠離碼頭的時(shí)間花費(fèi)上還是比較的長(zhǎng)，不利于LNG船舶靠離泊作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)控制.

Q－MAX型LNG船舶靠離洋口港的風(fēng)險(xiǎn)主要存在當(dāng)風(fēng)流作用力同向的時(shí)候，由于碼頭前沿水域的漲落潮基本是往復(fù)流，且均為吹開(kāi)流，同時(shí)考慮到LNG船舶一般橫向受風(fēng)面積較大，因此在靠離泊過(guò)程中要充分認(rèn)識(shí)到風(fēng)，特別是風(fēng)向?qū)侩x泊過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)的影響.

在風(fēng)速一定的前提下，當(dāng)風(fēng)的作用力和吹開(kāi)流疊加增強(qiáng)后，對(duì)船舶靠離泊作業(yè)主要存在以下的影響：增加LNG船舶靠離泊的難度和增加船舶靠離泊作業(yè)的時(shí)間.由于LNG船舶靠離泊作業(yè)還涉及其他岸上部門(mén)的協(xié)作，過(guò)長(zhǎng)的靠離泊過(guò)程本身就會(huì)增加系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn).因此應(yīng)該將模擬試驗(yàn)中失敗的工況作為靠離泊作業(yè)的限制條件的參考，確定船舶靠離泊作業(yè)的限制條件.

4 結(jié)束語(yǔ)

Q－MAX型LNG船舶靠離洋口港的在特定的條件下風(fēng)險(xiǎn)是存在的，4艘5 000HP拖船對(duì)于該船型來(lái)說(shuō)略顯不足，以2×5 000HP＋2×6 000 HP配置拖船時(shí)可以勝任絕大部分的工況，若經(jīng)濟(jì)上可行，適當(dāng)增加拖船配置的總功率是有效減低風(fēng)險(xiǎn)的方法.另一方面，在不增加拖船配置總功率的情況下，也可借助試驗(yàn)確定的極限工況作為靠離泊限制條件，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn).當(dāng)然模擬試驗(yàn)也存在局限性，如不能真實(shí)反映駕引人員的心理負(fù)擔(dān)等，在實(shí)際的船舶操作應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗟?本文只是基于船舶操縱模擬器從航海的角度去評(píng)價(jià)LNG船舶的靠離泊風(fēng)險(xiǎn)，并建議靠離泊作業(yè)的限制條件和拖船配置.希望該項(xiàng)研究成果能夠?yàn)檠罂贚NG碼頭未來(lái)安全運(yùn)營(yíng)提供參考.下一步的研究方向?qū)⑹呛痛耙贺洸僮黠L(fēng)險(xiǎn)相結(jié)合，評(píng)價(jià)LNG船舶在港內(nèi)作業(yè)的整體風(fēng)險(xiǎn).

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