一種LNG船舶移動(dòng)安全區(qū)的仿真模擬研究

李龍煥

摘 要：采用大型船舶操縱模擬器，通過(guò)對(duì)珠江流域內(nèi)河160 m底寬航道的實(shí)際情況建模，在設(shè)定水域風(fēng)、流等參數(shù)下，模擬14.7萬(wàn)m3LNG船舶在滿載及壓載的通航情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，14.7萬(wàn)m3的LNG船舶在設(shè)定風(fēng)流條件下，平均航跡帶寬為57.0 m，滿足航道底寬為160 m的內(nèi)河航道通航要求。該實(shí)驗(yàn)對(duì)促進(jìn)內(nèi)河LNG船舶運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展有較大意義。

關(guān)鍵詞：液化天然氣 LNG 仿真模擬 航跡帶寬移動(dòng)安全區(qū)

中圖分類(lèi)號(hào)：TE978 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）03（b）-0057-02

隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，各類(lèi)能源的需求快速增長(zhǎng)，天然氣作為綠色、優(yōu)質(zhì)能源，在工業(yè)生產(chǎn)和居民生活中使用越來(lái)越廣，其中LNG內(nèi)河運(yùn)輸?shù)男枨髲?qiáng)烈。廣東作為改革開(kāi)放先驅(qū)，在2006年建成了我國(guó)第一座LNG接收站，目前正在研究?jī)?nèi)河開(kāi)展LNG船舶運(yùn)輸?shù)目尚行?。鑒于LNG船舶通航的危險(xiǎn)性及排他性，LNG船舶航行時(shí)需要設(shè)置移動(dòng)安全區(qū)，其具體尺度應(yīng)通過(guò)專(zhuān)題論證確定[1]。該文對(duì)14.7萬(wàn)m3的LNG船進(jìn)出內(nèi)河航道行開(kāi)展仿真模擬研究。

1 模擬實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要設(shè)備及系統(tǒng)

船舶操縱模擬器（中國(guó)船級(jí)社認(rèn)證）、ECDIS終端軟件（電子海圖）、CONNING軟件（綜合信息顯示處理系統(tǒng)）如圖1所示。

1.2 模擬參數(shù)

1.2.1 船舶條件

實(shí)驗(yàn)船型為14.7萬(wàn)m3的薄膜型LNG船，屬于LNG船舶中標(biāo)準(zhǔn)船型，其總載重為8.5萬(wàn)t、總長(zhǎng)為292.2 m、型寬為43.4 m、型深為26.3 m，滿載吃水為11.5 m、壓載吃水為9 m。

1.2.2 航道條件

實(shí)驗(yàn)?zāi)M的航道為廣州港42#～63#浮標(biāo)段的航道，航道底寬為160 m，底高為-13.0 m，為5萬(wàn)t級(jí)單向航道。航道示意圖見(jiàn)圖2。

1.2.3 風(fēng)向及風(fēng)力

模擬風(fēng)向選擇強(qiáng)風(fēng)向和常風(fēng)向。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，該區(qū)域常風(fēng)向?yàn)镹E，強(qiáng)風(fēng)向?yàn)镾W，模擬風(fēng)力選擇5級(jí)。

1.2.4 潮汐、流速

模擬實(shí)驗(yàn)選擇漲潮滿載進(jìn)港、落潮壓載離港。根據(jù)海事部門(mén)提供的海圖、水域海流等數(shù)據(jù)，模擬流速選擇該水域的極限流速2.9節(jié)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

模擬實(shí)驗(yàn)根據(jù)不同的外部條件，設(shè)置四組模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)船舶航行速度在6節(jié)內(nèi)。實(shí)驗(yàn)對(duì)船位、船向、航速等運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行記錄，獲得有關(guān)船舶操縱和船舶運(yùn)動(dòng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，然后對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，總結(jié)船舶操縱規(guī)律、評(píng)價(jià)船舶在航行中的安全性。

2.1 船舶狀態(tài)及外界條件

船舶狀態(tài)及外界條件（如表1）。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論

四組航行模擬實(shí)驗(yàn)分別為：漲潮順流進(jìn)港航行實(shí)驗(yàn)1、2號(hào)，落潮順流出港航行實(shí)驗(yàn)3、4號(hào)；風(fēng)向分別為NE和SW風(fēng)，風(fēng)力均為5級(jí)。四組模擬實(shí)驗(yàn)的航跡圖見(jiàn)圖3。

航跡帶寬度是船舶左右移動(dòng)的矢量與船體占用航道的寬度之和，是航道有效寬度的重要組成部分，對(duì)判斷船舶的移動(dòng)安全區(qū)有重要指導(dǎo)意義[3]。實(shí)驗(yàn)航跡帶寬度數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

從表2數(shù)據(jù)分析，模擬實(shí)驗(yàn)的平均航跡帶寬度為57.0 m，可推算左右兩邊的船岸富裕間距平均為51.5 m（1.2倍船寬）。船岸富裕寬度大于1倍船寬，符合《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)危險(xiǎn)品船舶船岸富裕寬度的要求。

58#～60#水域平均航跡帶寬度較大為63 m，主要原因是該航段的水流流向夾角達(dá)到15°，船體受到水流較大的壓力，影響了船舶航行的穩(wěn)定性。

42#～52#、61#～63#水域航跡帶寬度均在60 m及以上，可能的原因是此航段在航行模擬實(shí)驗(yàn)初期，駕駛?cè)藛T對(duì)航行模擬器、船舶操縱性能、外界風(fēng)流及航道水域情況不熟悉等原因。

3 結(jié)語(yǔ)

該文通過(guò)船舶操縱模擬器，采用了接近于極限風(fēng)、流的條件，模擬14.7萬(wàn)m3的LNG船舶在廣州港42#～63#浮標(biāo)航段航行。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，160 m寬的內(nèi)河航道在設(shè)定條件下滿足設(shè)計(jì)船型航行要求。

鑒于內(nèi)河航道水域情況復(fù)雜，風(fēng)、流變化大，為降低外部條件對(duì)LNG船舶航行的不利影響，建議LNG船舶進(jìn)出內(nèi)河航道時(shí)，需要請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的引航員指揮船舶。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬振霞.船舶操縱控制虛擬現(xiàn)實(shí)仿真的研究[D].大連海事大學(xué)，2013.

[2] 雷鵬華.變態(tài)船模操縱性能仿真模擬研究[D].重慶交通大學(xué)，2015.

[3] JST 165-5-2016，液化天然氣碼頭設(shè)計(jì)規(guī)范[S].人民交通出版社股份有限公司，2016.