LNG碼頭泊位設(shè)計長度合理性分析研究

張文太

摘 要：國內(nèi)外對于碼頭長度的計算方法在規(guī)范上有所不同，《液化天然氣碼頭設(shè)計規(guī)范》中泊位長度計算建議按照1.0～1.3倍船長進行估算，必要時應(yīng)通過模型試驗優(yōu)化確定，《開散式碼頭設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)程》中泊位長度建議按照1.4～1.5倍船長進行估算，兩個規(guī)范計算出來的泊位長度相差很大。利用OPTIMOOR軟件對船舶停靠LNG碼頭不同長度系泊狀態(tài)（380米和398米）和系纜方式進行模擬，從均衡纜繩張力角度以及減少斷纜危險系數(shù)出發(fā)，應(yīng)當適當減少泊位長度，對改善船舶運動量和橫纜受力有明顯效果。因此，本文在確保船舶靠泊安全前提下對LNG碼頭泊位長度作進一步優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：LNG;碼頭;泊位長度;OPTIMOOR軟件

中圖分類號：U651? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2022）02-0094-02

從我國未來能源利用與發(fā)展趨勢看，將大力開發(fā)和利用清潔能源，提高天然氣等清潔能源比重。我國沿海城市經(jīng)濟發(fā)達，能源消耗量在全國各省市中位居前列，提高天然氣的用量對于緩解沿海城市能源緊缺，改善環(huán)境質(zhì)量有著積極的作用。進一步擴大LNG的進口量，更好地為沿海城市經(jīng)濟發(fā)展服務(wù)。本文以國內(nèi)某LNG項目碼頭（簡稱LNG項目）為例，利用OPTIMOOR軟件對船舶?？縇NG碼頭不同長度系泊狀態(tài)（380米和398米）和系纜方式，對LNG碼頭泊位長度進行復(fù)核性分析。

1 LNG項目概況

資料顯示，世界各LNG出口港的水深一般可滿足 14.5萬m3～27萬m3船（滿載吃水12m）的到港裝貨?？山蛹{滿載吃水13.5m以上大型船的至少有卡塔爾、阿曼、印尼、馬來西亞、澳大利亞等LNG出口港。根據(jù)對國內(nèi)外LNG船舶發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢分析，為適應(yīng)船舶大型化的趨勢，綜合考慮本項目設(shè)計代表船型為液貨艙容21.5萬m3LNG船，兼顧船型范圍為8.0～26.6萬m3LNG船。

另外為配合LNG接收站的建設(shè)，接運所需的設(shè)備和器材等，以及日后接收站的維護，需要配套建設(shè)一個重件碼頭，泊位等級應(yīng)滿足通常的件雜貨船或?qū)I(yè)特種船（運輸設(shè)備等）?？浚鶕?jù)分析按3000噸級考慮。本項目設(shè)計代表船型見表1所示。

根據(jù)工程可行性研究報告，LNG項目碼頭工程推薦方案為開敞式布置，碼頭平面采用“蝶”型布置方式，碼頭泊位長度為398m，布置于-9m等深線。碼頭基本對稱布置，兼靠船型8.43～26.6萬m3，港池水域主要尺度按26.6萬m3LNG船型設(shè)計。LNG碼頭停泊水域布置在碼頭前沿，寬110m，底標高為-14.80m。回旋水域布置在碼頭前方，直徑不小于2.5倍的設(shè)計船長，為860m，設(shè)計底標高為-14.80m。

2 泊位長度分析

根據(jù)《液化天然氣碼頭設(shè)計規(guī)范》中泊位長度計算建議按照1.0～1.2倍船長進行估算，《開散式碼頭設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)程》中泊位長度建議按照1.4～1.5倍船長進行估算，也可通過模擬試驗確定。本工程兼顧船型26.6萬m3 LNG船舶，所需泊位長度：

Lb=（1.0～1.3）L=345～517.4m

Lb=（1.4～1.5）L=483～517.5m

式中：Lb——碼頭泊位長度;L——船長;

本工程LNG泊位長度設(shè)計為398m，船舶所需泊位長度超出了規(guī)范對現(xiàn)有碼頭泊位長度。

根據(jù)“中華人民共和國工程建設(shè)標準強制性條文水運工程部分”可知，“開敞式碼頭泊位長度的估算”不是強制性條文。

規(guī)范中對條文的解釋，通過國內(nèi)外28座開敞式碼頭泊位尺度的實際資料，由泊位各系纜索與系纜軸線的水平夾角，以及首尾纜繩長度和泊位長度與船長關(guān)系，經(jīng)歸納分析表明，泊位長與船長比的變化幅度為1.2～1.7之間。為保證開敞式碼頭方位，選定合理的系泊纜墩布置，并應(yīng)通過系泊模擬試驗，最終確定泊位平面布置及其泊位長度。

3 利用OPTIMOOR軟件模擬分析

碼頭兼靠船型8.43～26.6萬m3，港口水域主要尺度按26.6萬m3LNG船型設(shè)計，運用“OPTIMOOR Mooring Analysis Computer Program”軟件對LNG項目碼頭泊位長度進行模擬分析。

在最不利橫向荷載時，在設(shè)計高水位、滿載的情況下，對不同長度泊位在泊船舶系纜情況利用OPTIMOOR軟件進行分析比較。如圖1-圖3所示，圖中橫軸為纜繩編號（依次為艉纜、艉橫纜、艉倒纜、艏倒纜、艏橫纜、艏纜），縱軸為纜繩所受張力（單位：t）。從圖中曲線分布可以看出，隨著泊位長度的縮短，纜繩受力趨于均勻。

以下給出在最不利橫向荷載、設(shè)計高水位、滿載情況下，泊位長度為398m時26.6萬m3、21.7萬m3、8.43萬m3LNG船的OPTIMOOR軟件計算成果。計算得到的船舶運動量均可滿足卸料臂安全操作的需要。

結(jié)合OCIMF（石油公司國際海事論壇）系泊指南，艏艉系纜點應(yīng)位于船長的15°夾角范圍內(nèi)，由此推算，對26.6萬m3LNG船，艏艉系纜點間距應(yīng)在372m以內(nèi)，泊位長度應(yīng)在385m以內(nèi)。

由目前的計算結(jié)果分析，泊位長度為380m和398m時纜繩的受力比較接近。因此在現(xiàn)階段推薦泊位長度為398m是滿足船舶靠泊時對泊位長度的要求。

4 安全對策建議

根據(jù)規(guī)范，如果加強倒纜或調(diào)整系纜系統(tǒng)布置則可以適當縮短泊位長度。本工程采用的圖4系纜方式，雖然398m泊位長度略短，但通過系纜方式的改變也是可行的。即原有碼頭泊位長度（398m），能夠滿足26.6萬m3LNG船舶的安全在港系泊要求。

船舶停泊時，應(yīng)加強對纜繩受力觀測，并及時按需調(diào)整纜繩，避免單根纜繩過于緊張或松弛，以確保船舶安全。

作業(yè)中嚴格監(jiān)控船舶的運動量和纜繩受力，必要的時候停止裝卸貨作業(yè)，根據(jù)情況變化，確定船舶是否離開泊位，并逐漸修正應(yīng)急離泊條件保證生產(chǎn)安全。

參考文獻：

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