1、NAVIGATION航海26Marine Technology航海技术超大型 LPG 船舶福州江阴港区靠泊操纵超大型 LPG 船舶福州江阴港区靠泊操纵廖冬捷（福州引航站，福建福州 350007）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 LP
2、G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（LiquefiedPetroleumGas,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 225m、宽 36m；长度 230m、宽 37m；满载吃水 1011.8m。（2）质量
3、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 4kn 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 船舶靠泊操纵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 2000m 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
4、于 10cm/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 48.61km，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 23m，流向基本与航道轴线走向一致。路屿航门区域平均宽度 600m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 0.74m/s，落潮流最大流速为 0.71m/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 5.3nm。（2）5#浮到 7#浮，进港航向为 265，
5、航程长 3nm，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 3.5kn，大潮时有竞潮。（3）7#浮到 9#浮，进港航向为 303，航程长 5.1nm。（4）9#浮到 11#浮，进港航向 295，航程长 4nm。（5）11#浮到14#浮，进港航向为305，航程长2.5nm。（6）14#浮到15#浮，进港航向为310，航程长0.6nm。12#浮以外航道设计底宽 360m，长 44.42km，最小水深16.2m，设计为吃水不大于 13.8m 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
6、向通航要求。12#浮至14#浮航道宽300m，长2.99km，最小水深16.2m，NAVIGATION航海27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 200m，长 1.2km，最小水深 14.8m（2019 年疏浚后），可全潮单向通航 5 万吨级化学品船舶。图 1 进港航路示意图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），315m，其中靠船平台 206m，旋回水域为直径 460m 的圆形水深 15.2m，停泊水域最小水深 14.7m，方位角为 117，系缆平台在码头下 2m，设置 2*1500kN
7、 快速脱缆钩或 1500kN 系缆桩。图 2 5 万吨级液化码头泊位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 5.9m/s，最大风速19.4m/s，极大风速 31.6m/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。051015202530NNNEENENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNW?图 3 风玫图2.3.2 潮汐江阴港区潮汐属正规半日潮
8、，其潮位特征值见表 1。表 1 江阴港区潮汐特征值潮位潮高潮位潮高最高潮位7.77m最大潮差7.51m最低潮位0.22m最小潮差2.95m平均高潮位6.68m平均潮差5.22m平均低潮位1.46m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 63.9cm/s，小潮实测最大流速平均 52.4cm/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。表 2 江阴港区拖船配置要求油船、化学品船、液化气体船船舶总长（LOA）范围拖船配
9、备LOA120m1 艘拖船120m LOA220m2 艘拖船220m LOA260m3 艘拖船，至少 1 拖 5000hp3 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 1h 或低潮前 1h，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：?222cossin2FCv?aaaaaaAB（1）其中：Fa为风压力（N）；NAVIGATION航海28Marine Technology航海技术a为空气密度，取 1.226kg/m3；Ca为风动压力系数；va为相对风速（m/s）；Aa为水线以上船
10、体正面投影面积（m2）；Ba为水线以上船体侧面投影面积（m2）；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：?2FCv2aamaxaaaB （2）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 994m3；水线以上船体侧面投影面积Ba取3470m3；靠泊限制风速为6级，极限风速值为13.8m/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 810kN。3.2.2 流压力估算最大横流压力估算公
11、式为3：22dYCv?amaxwwywL （3）其中：Yamax为最大横流压力；w为水密度，取 1025kg/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 63.9cm/s，考虑到缓流时靠泊，流速取 0.3m/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 230m，满载吃水 12.1m。经计
12、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为 616kN。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 1426kN。3.3 拖船使用分析对于 4000hp 的 z 型拖船，顶推力为 490kN，拉力为431kN；对于 5000hp 的 z 型拖船，顶推力为 655kN，拉力为 576kN。使用 3 艘 5000hp 的 z 型拖船，总顶推力为1965kN，总拉力为 1728kN；使用 3 艘 4000hp 的 z 型拖船，总顶推力为 1470kN，总拉力为 1293kN；使用 2 艘4000h
13、p 的 z 型拖船和 1 艘 5000hp 的 z 型拖船，总顶推力为 1635kN，总拉力为 1438kN。满载 5 万吨级 LPG 船舶极限风流合力为 1426kN，经上述计算，配备3艘拖船，且其中至少有1艘5000hp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
14、）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
15、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 305s。单独开启 1#舵机满舵到满舵的应舵时间为 24s，单独开启 2#舵机应舵时间为 24s，2 个舵机同时开启应舵时间为 16s。图 4 为实船图片。表 3 船舶参数总吨47985t载重吨 DWT55076t净吨1439
16、6t夏季满载排水量74072tNAVIGATION航海29船长（LOA）230m最大吃水11.6m船宽36.6m净空高度35m建造年份2010表 4 主机操纵特征车种令AHEAD转数满载速度压载速度FULLSEA98.516.718FULL6811.612.1HALF559.410SLOW386.47DEADSLOW3055.5图 4 菖蒲轮（AYAME）实船图片“菖蒲”轮（AYAME）船长 230m，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 0.2kn；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。表 5 各航段速度控制情况编号重点航段速度限制注意事项13#浮-4#浮8kn引航员登轮点25#浮-路屿航门1214kn潮流湍急，船舶交会机会多3至 12#浮前89kn带拖船4正横江阴集装箱 5#泊位 6kn 左右停车淌航514#浮-15#浮46kn短暂进车稳定航向6至建滔码头4kn短暂进车稳定航向7船艏到达中江码头下游降速开始倒车（2）拖船的配备和带拖
