船舶操縱模擬試驗在航道設計方案比選中的應用

■聶文華 ■安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088

航海技術涉及到傳統的方式主要是對船舶的運動的空間問題。例如，進港航道的尺度等等，這些問題的確定，一般都是根據相關的規范與航海者的實際經驗來進行確定的。傳統的船舶操縱方對不同環境因素對船舶操縱安全性與合理性有著不利的影響，不能很好的做出評價，特別是一些環境因素結合在一起的時候，對船舶從總的消極影響更加嚴重，這也就使船舶運動的角度對港口與航道的優化設計受到了阻礙。

1 實例分析

本文以天津LNG液化天然氣項目航道的設計方案比選為背景，通過對全任務大型船舶模擬器的有效應用，對航道航行的水域進行科學、合理的模擬試驗，不同的風力、風向、以及水的流行與水的流速等環境因素，對各個不同方案對船舶操縱安全性的影響進行有效的研究，分析出每個方案的有效性，同時，根據試驗的結果來選定方案。

天津LNG液化天然氣項目需要重新建立兩個液化天然氣泊位，一個泊位用來停靠液化天然氣船，進行液化天然氣的接卸，另一個泊位用來停靠浮式接受儲存氣化裝置，浮式接受儲存氣化裝置就是帶有氣化裝置的液化天然氣船。液化天然氣與浮式接受儲存氣化船的泊位采用的是蝶形的墩臺式的布置方式，每個泊位設置1座工作平臺，靠船墩4座，以及系纜墩6座，液化天然氣與浮式接受儲存氣化船泊位之間的距離為50米，泊位的長度都為400米，碼頭總的長度為850米，靠船墩頂面的海拔與系纜墩頂面的海拔一致，為850米，工作平臺的頂面海拔為8米，碼頭前面停泊水域的寬度為150米，停泊水域的設計底的海拔為－14.5米，回旋圈的直徑為865米，回旋圈的設計底的海拔為－15.0米。

該項目航道的連接港池區域對兩個設計方案進行考慮，這兩個設計方案存在著較大的差異，如在船舶的操縱方面、通航的安全方面、航道的投資方面等等都存在著較大的差異，這就需要進行方案的比選，最終確定一個最有效、最合適的設計方案。航行水域的寬度大小、水深情況、以及通航的條件等，是航道設計時的要求指標，這些指標中會受到船速、船舶的操作性能、風速、浪潮等一些外界條件的影響，以及船舶操縱人員技能水平高低的影響，同時，還會受到各個指標之間相互結合的影響。所以，通過本次對船舶操縱模擬試驗，根據模擬的結果，來獲取更多的相關數據以及資料，對各個航道的設計方案的一些確定以及不確定的因素進行評估，確定的因素包括航行水域的寬度大小、水深高度、通航的條件等等，不確定的因素包括船舶操縱的性能、風速、浪潮等等，分析出各個設計方案的有效性、科學性、合理性，最終確定方案進行實施。

2 方案簡介

2.1 方案一

根據出鋼口的方向為基礎，碼頭的方向為107度，港池的方向為148度，口門的內航道與外航道為別為109度、126度，船舶的回旋水域在碼頭的前方的直徑為865米。

2.2 方案二

對港池的疏浚北邊線進行了有效的擴寬，對航道進行了切角，航道與港池的接觸處呈現出了類似喇叭口的形狀，類似喇叭口的上、下口寬度分別為635米、375米，喇叭口的下口與外航道之間的角度為8度。

3 船舶操縱模擬試驗的方案

本次船舶操縱模擬試驗采用的全任務大型船舶操縱模擬器，是英國某公司的Navi－Trainer型，全任務大型船舶操縱模擬器符合國際海事組織以及國家海事局的相關規定要求，并且獲得了挪威、英國等權威機構的認證。此系統的構成主要有船舶控制模板雷達模板、電子海圖顯示模板、導航儀器模板等等。同時，還包括教練監控軟件、船舶動態軟件等等。

全任務大型船舶操縱模擬器具有的功能主要體現在以下幾個方面:一是，對于不同的天氣狀況、不同的能見度情況、不同的海域情況、不同的時間等條件下，都可以進行航行與船舶的操縱模擬。二是，通過導航儀器、雷達、電子海圖顯示系統與信息系統等多種信息儀器相結合，進行綜合性的職能導航模擬。三是，船舶交通服務模擬，以及搜救行動模擬。四是，采用前后，左右，橫、縱搖，垂蕩、船首向變化自由度船舶水動力數學模型，進行有效的模擬本船在水域中的水動力學的相關特征，如潮汐等的影響，切實的模擬本船在受限制的水域中的水動力學特征，例如，船間效應等，能夠有效的模擬本船在車、纜等作用的情況下的一些響應。

在全任務大型船舶操縱模擬器上配置了拖輪的子系統，拖輪的具體操作可以對主本船或者副本船進行有效的指定。船舶操作人員可以在制定的拖輪操作船臺上，像操作主本船那樣進行操作，也可以與被拖帶的船舶之間運用對講機等通信設備，從而有效的盡心信息的交互與聯動。在指定的目標拖輪上采用三維120度或者是270度的視景顯示。在力學模型上，拖輪的子系統與靠離泊的子系統中，可以根據實際的風速等海域狀況，進行有效的計算每個拖輪與每個纜繩的受力大小。

選擇天津LNG項目液化天然氣一期主力145000立方米液化天然氣船，參加此次釋氧的人員也都是本地區的高級引航員、液化天然氣船船長等等。根據本地區的水文氣象統計資料與相關人員的實際工作經驗，選擇東北風、西南風，風速在6－7級之間，漲潮，流速在0.3—1.2千米的試驗情況。根據實際的現場情況，以及高級引航員的工作經驗，船舶入港靠泊在液化天然氣船東側泊位的時候，比較不易操作，而且航道的要求也比較高。所以，本次是根基船舶入港靠泊液化天然氣船泊位的試驗為主要的研究狀況。

4 試驗結果

通過試驗的結果表明，方案一的兩組試驗，在漲潮的時候，而且是東北風的情況下，引航員還是可以勉強的進行操作，但是在漲潮的時候，而且是西南風的情況下，引航員就不能操作船舶來克服西南風的影響，而且，很容易導致事故的發生，通過方案一的兩組試驗結果，我們可以明顯的看出方案一存在一定的問題，船舶操作相對比較困難，而且容易出現事故。

方案二對港池與航道接觸處進行了切角，航道與港池的接觸處在切角后形成了喇叭口狀，喇叭口的上、下口寬度分別為635米、375米，喇叭口與外航道之間的角度為8度，這使的船舶在行駛在該區域的時候可以安全通過，方案二在既定的風流條件為基礎下，船舶進出港口都是比較安全、容易的。

5 結論

根據試驗的結果顯示表明，方案一存在一定的安全隱患，不建議使用;方案二在喇叭口處擴寬后，可以有利于船舶在該區域的安全通行，可見，對港池與航道接觸處喇叭口的擴寬是十分必要的，方案二也滿足了其他條件影響下的靠離泊的相關要求，所以，方案二試驗比較成功，推薦使用。

6 總結

在船舶操縱模擬試驗在傳道設計方案的比選過程中，要高薪聘請一些既了解本地區的水文氣象特點的引航員，又要有著豐富的銀行經驗的引航員，同時，還要掌握船舶操縱的特性船長，來參與到船舶操縱模擬試驗中，根據具體的實際情況出發，來獲取相關的數據與資料，從而確定出推薦的方案，使得航道的相關設計有效的符合實際的操作特征，同時，還要保證設計的方案要滿足水上交通安全的相關要求。

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