【摘 要】 為對(duì)在液化天然氣（LNG）終端投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)前須進(jìn)行的船舶操縱模擬試驗(yàn)（FMBS）有清晰的認(rèn)識(shí)，通過(guò)對(duì)FMBS實(shí)施流程和關(guān)鍵控制點(diǎn)的分析，結(jié)合唐山LNG終端碼頭及附近水域?qū)嶋H情況，設(shè)計(jì)模擬試驗(yàn)方案。結(jié)果表明，模擬試驗(yàn)結(jié)果對(duì)實(shí)際操船有一定的指導(dǎo)作用。歸納船舶操縱要點(diǎn)，進(jìn)一步保證LNG船舶靠離泊碼頭的安全。

【關(guān)鍵詞】 船舶操縱模擬試驗(yàn)（FMBS）；液化天然氣（LNG）船舶；靠泊；離泊

1 船舶操縱模擬試驗(yàn)（FMBS）概述

1.1 FMBS的目的

按照國(guó)際行業(yè)慣例，試運(yùn)投產(chǎn)、裝（卸）液化天然氣（LNG）首船的LNG終端須完成由船舶所有人和（或）租船方、貨主等代表參加的FMBS。 FMBS的順利完成，為下一步進(jìn)行船岸界面匹配和盡職調(diào)查奠定了基礎(chǔ)。

為確保大型LNG船舶（Q-Flex/Q-Max船型）進(jìn)出港及靠離泊安全，擬通過(guò)對(duì)船舶在不同工況（風(fēng)、浪、流等）環(huán)境下的操縱模擬試驗(yàn)，了解在各種環(huán)境條件下船舶進(jìn)出港及靠離泊安全情況，并據(jù)此制訂科學(xué)的進(jìn)出港及靠離泊方案。FMBS對(duì)指導(dǎo)船舶安全靠離碼頭具有重要意義，是LNG終端試運(yùn)投產(chǎn)前的重要環(huán)節(jié)。

FMBS目的是為了對(duì)Q-Flex/Q-Max船型在碼頭各種工況下靠離泊的模擬驗(yàn)證，分析影響船舶安全航行及靠離泊的不利因素，提出靠離泊安全作業(yè)條件。

1.2 FMBS的實(shí)施流程

唐山LNG終端試運(yùn)投產(chǎn)前的FMBS由當(dāng)?shù)匾絾T主持，拖船船長(zhǎng)根據(jù)港址相關(guān)氣象水文資料，以及引航員的經(jīng)驗(yàn)制訂試驗(yàn)方案。在預(yù)設(shè)工況條件下，通過(guò)對(duì)Q-Flex和Q-Max型LNG船舶進(jìn)出唐山LNG終端碼頭的模擬試驗(yàn)，從船舶操縱角度驗(yàn)證碼頭泊位、進(jìn)出港水域的合理性和可行性?？偨Y(jié)操作過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)，為以后實(shí)際操船提供參考。

1.3 FMBS的關(guān)鍵控制點(diǎn)分析

（1）通過(guò)試驗(yàn)船型進(jìn)出唐山LNG終端碼頭附近水域的航行和靠離泊模擬試驗(yàn)，研究LNG船舶航行和靠離泊的運(yùn)動(dòng)軌跡及操作要點(diǎn)（包括在各航段的航速控制范圍），確定LNG船舶靠離泊的極限條件及其安全對(duì)策，確定各種條件下的港作拖船配置。

（2）通過(guò)本港口水域交通條件的實(shí)景模擬，分析水域環(huán)境安全現(xiàn)狀，提出改善安全管理的措施。

（3）運(yùn)用船舶操縱模擬技術(shù)，模擬Q-Flex和Q-Max船型航行，分析在不同的風(fēng)、流、浪等環(huán)境因素影響下，以及相應(yīng)的拖船配合下，進(jìn)出該水域的可行性和安全性。

（4）引航員和拖船船員進(jìn)行模擬駕駛及操縱配合，了解Q-Flex和Q-Max船型航行、靠離泊要點(diǎn)。

（5）船舶模擬靠泊試驗(yàn)可為唐山LNG終端碼頭安全運(yùn)營(yíng)提供科學(xué)依據(jù)，為相關(guān)主管部門制訂決策提供支持。

2 FMBS的應(yīng)用

2.1 碼頭工程簡(jiǎn)介

曹妃甸港區(qū)位于唐山市南部海域，地理坐標(biāo)北緯38€？5'，東經(jīng)118€？0'；西距天津港38 n mile，東北距秦皇島港92 n mile，距京唐港33 n mile。

終端碼頭作為一個(gè)LNG船專用卸船泊位，可接收艙容量為27萬(wàn)m3（兼顧艙容量介于8萬(wàn)～27萬(wàn)m3）的船型。LNG碼頭布置在終端 15 m等深線區(qū)域，總體位于曹妃甸港區(qū)東南側(cè)已建的30萬(wàn)噸級(jí)原油泊位東。碼頭軸線為68€啊？48€啊U磺糯怪庇誄∏ぐ叮艸ざ？ 899 m。

泊位總長(zhǎng)度410 m，采用“蝶”形墩臺(tái)式平面布置型式，設(shè)置工作平臺(tái)1座、靠船墩4座、系纜墩6座，另按照工藝要求在工作平臺(tái)后緊鄰棧橋設(shè)控制平臺(tái)1座。在碼頭最外側(cè)的兩座系纜墩上分別安裝燈樁各1座，回旋水域東側(cè)燈浮1座（1號(hào)燈浮）（見(jiàn)圖1）。

2.2 設(shè)計(jì)模擬船型參數(shù)

設(shè)計(jì)模擬船型見(jiàn)表1。

圖1 碼頭前沿布置

表1 設(shè)計(jì)模擬船型具體參數(shù)

2.3 FMBS方案設(shè)計(jì)

根據(jù)《液化天然氣碼頭設(shè)計(jì)規(guī)范》，LNG船舶作業(yè)條件標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 LNG船舶作業(yè)條件標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)

根據(jù)《曹妃甸港區(qū)LNG船舶進(jìn)出港方案的討論》[1]，碼頭前沿水域及航道附近最淺水深為 ，考慮到LNG最大船舶滿載吃水為12 m，故當(dāng)LNG船舶靠離唐山LNG終端碼頭時(shí)，無(wú)需乘潮作業(yè)?？紤]到潮汐的影響，碼頭前沿水域最大流速小于1.25 m/s；風(fēng)、浪因素在設(shè)計(jì)模擬試驗(yàn)方案時(shí)均考慮到《液化天然氣碼頭設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的極端值。

經(jīng)參加FMBS的專家討論，考慮到碼頭前沿裝有1號(hào)燈浮，若LNG船舶采用旋回掉頭右舷靠泊碼頭，引航員心理壓力加大，不利于船舶操縱安全。因此，只考慮LNG船舶左舷靠離泊碼頭。具體模擬試驗(yàn)方案見(jiàn)表3。

表3 LNG船舶靠離泊模擬試驗(yàn)方案

3 FMBS結(jié)果及分析

3.1 風(fēng)對(duì)船舶靠離泊的影響

風(fēng)對(duì)船舶滿載進(jìn)港航行操縱的影響不是很明顯（見(jiàn)圖2），對(duì)靠泊操縱有一定的影響（見(jiàn)圖3）。風(fēng)對(duì)滿載LNG船舶靠泊的影響主要體現(xiàn)在風(fēng)流共同作用上。對(duì)于船舶操縱來(lái)說(shuō)，風(fēng)流作用于同一舷側(cè)的情況要比風(fēng)流作用于不同舷側(cè)的情況困難。

圖2 試驗(yàn)1

圖3 試驗(yàn)5

模擬試驗(yàn)表明，在風(fēng)力不大于6級(jí)時(shí)，船舶能夠安全地進(jìn)行滿載左舷靠泊和壓載離泊操作。

3.2 流對(duì)船舶靠離泊的影響

3.2.1 漲流靠泊

船舶航行至航道末端時(shí)需適當(dāng)降速，船速應(yīng)控制在3 kn左右；至回旋水域，逐步向右轉(zhuǎn)向，船速較慢，流的影響較大，注意調(diào)整受流角度，借助流、拖船、車、舵，控制船舶的橫移速度，在抵達(dá)停泊水域前，平行靠泊。在漲流靠泊時(shí)，船舶應(yīng)掌握好轉(zhuǎn)向入泊橫距、入泊角度、入泊余速以及靠泊的法向速度。

入泊橫距可控制在3倍船寬左右，距泊位1倍船長(zhǎng)時(shí)，余速控制在1～2 kn以下，注意保持合適的受流角度，以控制橫移速度，使船舶緩慢靠向碼頭。

在船舶接近停泊水域時(shí)，應(yīng)提前將船拉平。在貼靠碼頭時(shí)，建議法向靠岸速度控制在10 cm/s以下，靠泊角度不超過(guò)5€埃云叫鋅坎次恕？

考慮到本碼頭航道之外為開闊水域，水深能夠滿足最大船型通航要求，根據(jù)當(dāng)?shù)亓?xí)慣做法，可考慮進(jìn)行大旋回自主掉頭順岸靠泊（見(jiàn)圖4）。此時(shí)，船舶航速、入泊角度、入泊橫距相對(duì)較容易控制，安全性相對(duì)較高。

在距泊位約1 n mile實(shí)施大旋回自主掉頭，掉頭后保持0.5 n mile左右的橫距順岸靠泊，利用風(fēng)、流、車、舵，在拖船協(xié)助下緩慢靠向碼頭（見(jiàn)圖5）。

圖5 試驗(yàn)2

3.2.2 漲流和落流離泊

船舶利用拖船平行出泊，然后開艏，左舷受流，在漲流與拖船的共同作用下，使船舶離開碼頭。當(dāng)船舶離開碼頭約0.5倍船長(zhǎng)后，向右轉(zhuǎn)向掉頭（見(jiàn)圖6）。

圖6 試驗(yàn)3

船舶在向右轉(zhuǎn)向時(shí)，可借助開艏時(shí)向右的轉(zhuǎn)向角速度，且掉頭過(guò)程中始終保持左舷受流，有益于船舶遠(yuǎn)離碼頭，操縱相對(duì)容易。在掉頭過(guò)程中，應(yīng)注意利用車、舵及拖船控制船舶的前沖、后縮，保持與碼頭的安全距離。因在掉頭過(guò)程中左舷受流，船舶將會(huì)向右舷方向漂移，拖船應(yīng)盡可能向上流用力，使船舶搶占上流位置。船舶在轉(zhuǎn)向后，預(yù)配足夠的風(fēng)流壓差，逐步加車，離開碼頭出港。

船舶利用拖船平行出泊，然后開艉，左舷受流，在落流與拖船的共同作用下，離開碼頭，并適當(dāng)?shù)管囈該屨忌狭?。?dāng)船舶離開泊位0.5倍船長(zhǎng)以上時(shí)，逐步向右轉(zhuǎn)向（見(jiàn)圖7）。若船舶離開碼頭的橫距不足，向右轉(zhuǎn)向時(shí)，右舷受流，艉易被壓向碼頭。船舶向右轉(zhuǎn)向后，右舷受橫流影響向東漂移，此時(shí)應(yīng)盡可能利用拖船向上流方向用力。拖船應(yīng)具備足夠的功率，船舶在離泊過(guò)程中注意利用車、舵及拖船控制其前沖、后縮，保持與碼頭以及1號(hào)燈浮的安全距離。

圖7 試驗(yàn)4

模擬試驗(yàn)表明，在漲潮流最大流速為1.4 m/s或落潮流最大流速為1.1 m/s及風(fēng)力不大于6級(jí)時(shí)，船舶能夠安全地進(jìn)行滿載左舷靠泊和壓載離泊。

3.3應(yīng)急情況靠離泊

3.3.1 緊急離泊

在碼頭失火、LNG發(fā)生不可控泄漏、臺(tái)風(fēng)等情況出現(xiàn)時(shí)，船舶需緊急離泊。

圖8 試驗(yàn)7

在模擬試驗(yàn)（見(jiàn)圖8）中吹攏風(fēng)（南風(fēng)）8級(jí)（18.9 m/s）、漲流流速1.4 m/s時(shí)，4艘 kW（馬力）拖船基本能夠協(xié)助船舶安全離泊，但此時(shí)浪高應(yīng)小于1.0 m，才能保證拖船發(fā)揮其作用。

3.3.2 船舶主機(jī)失靈后又恢復(fù)情況下的靠泊

在模擬試驗(yàn)?zāi)巷L(fēng)6級(jí)、漲流流速1.4 m/s的情況下，Q-Max船型進(jìn)港左舷靠泊。在船舶接近回旋水域時(shí)，主機(jī)失靈，此時(shí)可考察引航員的應(yīng)變能力。

當(dāng)主機(jī)失靈時(shí)，船速約3 kn。引航員發(fā)現(xiàn)主機(jī)失靈后，果斷利用拖船協(xié)助向右轉(zhuǎn)向，擬將船舶拖至應(yīng)急錨地錨泊檢修。當(dāng)船舶尚在回旋水域內(nèi)時(shí)，主機(jī)修復(fù)，此時(shí)船舶可繼續(xù)靠泊（見(jiàn)圖9）。試驗(yàn)表明，引航員所采取的措施果斷、正確。

圖9 試驗(yàn)8

4 FMBS的主要結(jié)論及建議

4.1 主要結(jié)論

（1）根據(jù)本工程碼頭的模擬試驗(yàn)結(jié)果，在指定工況下，Q-Flex和Q-Max船型進(jìn)出港航行、左舷滿載靠泊、左舷壓載離泊均能安全完成。

（2）滿載進(jìn)港船舶從進(jìn)港水域到碼頭的制動(dòng)距離足夠，船舶抵達(dá)泊位時(shí)的余速能夠得到有效控制。碼頭附近水域開闊，水深充足，船舶進(jìn)出港航行不僅限于設(shè)計(jì)航道，亦可進(jìn)行大旋回自主掉頭順岸靠泊。

（3）碼頭軸線方向與漲落潮流基本一致，流對(duì)靠離泊船舶的影響相對(duì)較小，在靠離泊時(shí)可充分加以利用。

（4）橫流對(duì)操縱安全影響較大，尤其是當(dāng)流速較大和（或）低速航行時(shí)，船舶橫向漂移顯著，因而應(yīng)預(yù)配合適的風(fēng)流壓差，以便于船舶操縱。

（5）模擬試驗(yàn)結(jié)果表明，本碼頭的掉頭回旋水域能夠滿足設(shè)計(jì)船型靠離泊操縱的要求。

4.2 建 議

（1）大型船舶在本港區(qū)進(jìn)出港時(shí)，須由2名港區(qū)資深引航員進(jìn)行引航。

（2）在通航環(huán)境允許條件下，船舶可大旋回自主掉頭靠泊。

（3）LNG船舶在進(jìn)出港、靠離泊操作時(shí)，應(yīng)熟知港口信息，嚴(yán)格遵守碼頭管理規(guī)定，保證安全靠離泊操作。

（4）船舶在靠離泊時(shí)，應(yīng)充分考慮當(dāng)時(shí)的實(shí)際氣象和水文情況，并充分注意船舶操縱模擬器模擬結(jié)果的局限性及與實(shí)際情況的差異。

（5）密切注視涌浪對(duì)泊穩(wěn)的影響。在靠泊期間，隨時(shí)監(jiān)控碼頭附近氣象、海況，并根據(jù)氣象部門發(fā)布的天氣預(yù)報(bào)，當(dāng)風(fēng)力或碼頭水域涌浪超過(guò)規(guī)定作業(yè)范圍時(shí)，應(yīng)果斷停止靠泊作業(yè)，擇機(jī)靠泊。緊急離港時(shí)，應(yīng)確保碼頭和船舶安全。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張鵬飛，李寶玉.LNG船舶進(jìn)出曹妃甸港區(qū)方案選擇及船舶操縱要領(lǐng)[J].水運(yùn)管理，2015（9）：9-12.