一種LNG船舶移動安全區的仿真模擬研究

李龍煥

摘 要：采用大型船舶操縱模擬器，通過對珠江流域內河160 m底寬航道的實際情況建模，在設定水域風、流等參數下，模擬14.7萬m3LNG船舶在滿載及壓載的通航情況。實驗結果表明，14.7萬m3的LNG船舶在設定風流條件下，平均航跡帶寬為57.0 m，滿足航道底寬為160 m的內河航道通航要求。該實驗對促進內河LNG船舶運輸事業的發展有較大意義。

關鍵詞：液化天然氣 LNG 仿真模擬 航跡帶寬移動安全區

中圖分類號：TE978 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）03（b）-0057-02

隨著經濟高速發展，各類能源的需求快速增長，天然氣作為綠色、優質能源，在工業生產和居民生活中使用越來越廣，其中LNG內河運輸的需求強烈。廣東作為改革開放先驅，在2006年建成了我國第一座LNG接收站，目前正在研究內河開展LNG船舶運輸的可行性。鑒于LNG船舶通航的危險性及排他性，LNG船舶航行時需要設置移動安全區，其具體尺度應通過專題論證確定[1]。該文對14.7萬m3的LNG船進出內河航道行開展仿真模擬研究。

1 模擬實驗部分

1.1 主要設備及系統

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

1.2 模擬參數

1.2.1 船舶條件

實驗船型為14.7萬m3的薄膜型LNG船，屬于LNG船舶中標準船型，其總載重為8.5萬t、總長為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

實驗模擬的航道為廣州港42#～63#浮標段的航道，航道底寬為160 m，底高為-13.0 m，為5萬t級單向航道。航道示意圖見圖2。

1.2.3 風向及風力

模擬風向選擇強風向和常風向。根據測量數據，該區域常風向為NE，強風向為SW，模擬風力選擇5級。

1.2.4 潮汐、流速

模擬實驗選擇漲潮滿載進港、落潮壓載離港。根據海事部門提供的海圖、水域海流等數據，模擬流速選擇該水域的極限流速2.9節。

2 實驗結果及討論

模擬實驗根據不同的外部條件，設置四組模擬實驗，實驗船舶航行速度在6節內。實驗對船位、船向、航速等運動參數進行記錄，獲得有關船舶操縱和船舶運動的相關數據，然后對實驗數據進行分析，總結船舶操縱規律、評價船舶在航行中的安全性。

2.1 船舶狀態及外界條件

船舶狀態及外界條件（如表1）。

2.2 實驗結果討論

四組航行模擬實驗分別為：漲潮順流進港航行實驗1、2號，落潮順流出港航行實驗3、4號；風向分別為NE和SW風，風力均為5級。四組模擬實驗的航跡圖見圖3。

航跡帶寬度是船舶左右移動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，對判斷船舶的移動安全區有重要指導意義[3]。實驗航跡帶寬度數據見表2。

從表2數據分析，模擬實驗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《海港總體設計規范》中對危險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到15°，船體受到水流較大的壓力，影響了船舶航行的穩定性。

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驗初期，駕駛人員對航行模擬器、船舶操縱性能、外界風流及航道水域情況不熟悉等原因。

3 結語

該文通過船舶操縱模擬器，采用了接近于極限風、流的條件，模擬14.7萬m3的LNG船舶在廣州港42#～63#浮標航段航行。實驗結果表明，160 m寬的內河航道在設定條件下滿足設計船型航行要求。

鑒于內河航道水域情況復雜，風、流變化大，為降低外部條件對LNG船舶航行的不利影響，建議LNG船舶進出內河航道時，需要請有經驗的引航員指揮船舶。

參考文獻

[1] 馬振霞.船舶操縱控制虛擬現實仿真的研究[D].大連海事大學，2013.

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

[3] JST 165-5-2016，液化天然氣碼頭設計規范[S].人民交通出版社股份有限公司，2016.