超大型LPG船舶福州江陰港區靠泊操縱

摘要： 5萬噸級LPG船舶其噸位大、操縱性特殊、對于通航環境的要求較高，其進出港靠泊的安全性始終是引航部門、海事機構等關注的重點。在介紹超大型LPG船舶操縱特性以及福州江陰港區泊位概況的基礎上，分析靠泊的可行性及操縱限制條件。以“菖蒲（AYAME）”輪靠泊操縱為例，從靠泊方案、各航段速度控制、主機使用、拖船配備、靠泊操縱注意事項等方面分析5萬噸級LPG船舶滿載靠泊操縱，以期為超大型LPG船舶靠泊操縱提供參考。

關鍵詞：LPG船舶；江陰港區；靠泊操縱

0 引 言

液化石油氣（Liquefied Petroleum Gas， LPG）是一種清潔能源產品，其在全球市場占有率逐年上升[1]。我國對于LPG的需求在快速增長，LPG的進口量也在不斷增加。大部分LPG進口通過船舶運輸完成。由于LPG本身的特殊性，對于LPG船舶本身的安全性以及船舶引航操縱安全性的要求更高。

1 超大型LPG船舶特點

1.1 超大型LPG船舶特點

（1）超大型LPG船舶方形系數大，VLPG一般為2種船型長度225 m、寬36 m；長度230 m、寬37 m；滿載吃水10 ～ 11.8 m。

（2）質量大，慣性大，單位排水量小，啟動、制動、停船的性能差。

（3）旋回性好，追隨性好，航向穩定性差。舵面積與船縱向面積比小，舵力與水動力之比小，克服船舶偏轉所需時間長。操舵要領：早用舵、用大舵角、早回舵、早壓舵。

（4）船舶尺度大，受淺水效應和岸壁效應影響大，淌航中喪失舵效的時刻出現較早，淌航時約4 kn船速以下已無舵效。

（5）受風流影響大，船舷受風面積大。

1.2 超大型LPG船舶靠泊操縱限制條件

基于超大型LPG船舶的特點，靠泊操縱的條件限制為：白天、風力6級以下、能見度2 000 m以上、潮流較緩。根據靠泊時的環境條件，適當選擇拖船的數量和功率。對于靠攏碼頭時相關參數的控制：靠攏速度不大于10 cm/s；靠攏角度應平行靠泊，建議不大于3°。

2 江陰港區概況及水文氣象特點

2.1 航道概況

江陰港區航道從興化水道口外小月嶼附近沿興化水道深槽穿過路嶼航門至江陰港區，航道全長約48.61 km，進港航路規劃及重要浮標位置如圖1所示。主航道水深大于23 m，流向基本與航道軸線走向一致。路嶼航門區域平均寬度600 m左右，其余區域較寬闊。除路嶼航門外，其他航段漲潮流最大流速為0.74 m/s，落潮流最大流速為0.71 m/s。5萬噸級化學品船需要乘潮通航。計劃航線分段描述如下：

（1）3#浮到5#浮，進港航向為289°，航程長5.3 nm。

（2）5#浮到7#浮，進港航向為265°，航程長3 nm，駛入路嶼與雞蛋嶼之間的路嶼航門，該航門水深流急，漲落潮最大流速達3.5 kn，大潮時有競潮。

（3）7#浮到9#浮，進港航向為303°，航程長5.1 nm。

（4）9#浮到11#浮，進港航向295°，航程長4 nm。

（5）11#浮到14#浮，進港航向為305°，航程長2.5 nm。

（6）14#浮到15#浮，進港航向為310°，航程長0.6 nm。

12#浮以外航道設計底寬360 m，長44.42 km，最小水深16.2 m，設計為吃水不大于13.8 m的10萬噸級集裝箱船不乘潮通航單向航道，同時滿足15萬噸級散貨船和15萬噸級集裝箱船乘潮單向通航，5萬噸級集裝箱船舶不乘潮雙向通航要求。12#浮至14#浮航道寬300 m，長2.99 km，最小水深16.2 m，可不乘潮雙向通航5萬噸級集裝箱船舶，乘潮單向通航15萬噸級船舶。14#浮至15#浮航道寬200 m，長1.2 km，最小水深14.8 m（2019年疏浚后），可全潮單向通航5萬噸級化學品船舶。

2.2 碼頭概況

5萬噸級（結構10萬）液化碼頭（如圖2中12#泊位），315 m，其中靠船平臺206 m，旋回水域為直徑460 m的圓形水深15.2 m，停泊水域最小水深14.7 m，方位角為117°，系纜平臺在碼頭下2 m，設置2*1 500 kN快速脫纜鉤或1 500 kN系纜樁。

2.3 氣象水文條件

2.3.1風況

江陰港區冬季風向是北北東向，頻率達27.8%，夏季風向是南風，頻率為2.7%。平均風速為5.9 m/s，最大風速19.4 m/s，極大風速31.6 m/s，風玫圖如圖3所示。臺風是影響該地區主要的氣象災害之一，6-10月份為臺風季節，最近10年影響該地區的臺風平均每年5個左右，霧多發生在1-5月，年最多霧日數為24天。

2.3.2 潮汐

江陰港區潮汐屬正規半日潮，其潮位特征值見表1。

該海區潮流屬半日潮流，并呈往復流動。漲、落潮流向基本平行于深槽走向，且隨時間的變幅不大，基本都保持在一定的方向上，潮流的旋轉性很小。港池區大潮實測最大流速平均63.9 cm/s，小潮實測最大流速平均52.4 cm/s。

2.4拖船配備要求

江陰港區來往船只，在引航的過程中，對于使用拖船的船舶，拖船使用配置相關規定見表2。

3 靠離泊可行性分析

3.1 靠泊時間窗口分析

由于流對于船舶靠泊的影響相對較大，因此，靠泊時間通常選擇在高潮后1 h或低潮前1 h，此時流水較緩，有利于船舶的靠泊操縱。

3.2 風流影響分析

3.2.1 風壓力估算

風壓力估算公式[2]：

其中：Fa為風壓力（N）；

ρa為空氣密度，取1.226 kg/m3；

Ca為風動壓力系數；

va為相對風速（m/s）；

Aa為水線以上船體正面投影面積（m2）；

Ba為水線以上船體側面投影面積（m2）；

θ為風舷角（°）。

當船舶受到最不利橫風影響時，風舷角可取90°，此時，風壓力為最大風壓力Famax，估算公式簡化為：

根據經驗估算，滿載5萬噸級（艙容10萬m3）LPG船舶風壓力各參數取值為：風動壓力系數Ca取1.0；水線以上船體正面投影面積Aa取994 m3；水線以上船體側面投影面積Ba取3 470 m3；靠泊限制風速為6級，極限風速值為13.8 m/s。

經計算，5萬噸級滿載LPG船舶在6級風速下，極限風壓力Famax為810 kN。

3.2.2 流壓力估算

最大橫流壓力估算公式為[3]：

其中：Yamax為最大橫流壓力；

ρw為水密度，取1 025 kg/m3；

Cwy為流壓力橫向分力系數；

vw為水對船的相對流速（m/s）；

L為船舶兩柱間長（m）；

d為船舶吃水（m）。

根據經驗估算，滿載5萬噸級（艙容10萬m3）LPG船舶流壓力各參數取值為：泊位附近以最不利的橫流計算，漂角取90°；泊位附近實測最大流速63.9 cm/s，考慮到緩流時靠泊，流速取0.3 m/s；根據水深吃水比情況，由經驗圖表可以得到Cwy數值為4.8；查《海港總體設計規范》[4]標準船型數據，5萬噸級LPG船舶，船長取230 m，滿載吃水12.1 m。

經計算，5萬噸級滿載LPG船舶在最大橫流作用下，泊位區域極限流壓力Yamax為616 kN。

綜上，5萬噸級滿載LPG船舶在最不利的風流條件下（橫風橫流），所受合力Fmax= Famax+Yamax為1 426 kN。

3.3 拖船使用分析

對于4 000 hp的z型拖船，頂推力為490 kN，拉力為431 kN；對于5 000 hp的z型拖船，頂推力為655 kN，拉力為576 kN。使用3艘5 000 hp的z型拖船，總頂推力為1 965 kN，總拉力為1 728 kN；使用3艘4 000 hp的z型拖船，總頂推力為1 470 kN，總拉力為1 293 kN；使用2艘4 000 hp的z型拖船和1艘5 000 hp的z型拖船，總頂推力為1 635 kN，總拉力為1 438 kN。

滿載5萬噸級LPG船舶極限風流合力為1 426 kN，經上述計算，配備3艘拖船，且其中至少有1艘5 000 hp的拖船，可以滿足靠泊所需總功率要求。即總拉力為極限風流合力的114.6%，總推力為極限風流合力的100.8%。

4 靠泊操縱實例

4.1 靠泊風險分析

風對船舶操縱的影響主要表現為風致漂移，導致船舶偏轉、影響船舶保向性。對于壓載船舶在大風中靠泊操縱，由于船速較低，使得漂移速度變大，增加船舶碰撞、擱淺的風險[2]。江陰港區12#泊位附近全年風力較大，常風向（NNE、NE）和強風向（S）會構成較大的吹攏風和吹開風，這種條件對于船舶靠泊操縱非常不利[5]。船舶在壓載狀態下的靠離泊操縱以及旋回時，風對船舶的影響更加明顯，駕引人員應充分注意這種風險，并提前做出預判、采取相應措施降低風險。

流主要影響船舶速度、船舶慣性沖程、舵效、舵力、船舶旋回性等，進而影響到船舶的靠泊操縱。當船舶旋回操縱時，旋回方向的選擇與流的影響直接相關。流對船舶操縱的影響貫穿船舶航行直至靠泊結束的全過程，尤其是在旋回掉頭及靠泊過程中應對流的影響做充分的估計，預留足夠的水域，選擇適當時機操舵、使用主機和拖船。如果流速太大，船舶應預配較大的流壓差角，并根據具體情況提高船速，降低操縱風險。

興化灣內水產養殖業比較發達，漁船較多，常見漂浮的漁具。漁船及漂浮的漁具對于船舶航行造成一定的風險。

雞蛋島附近水流較急航道較窄，交會存在風險盡量避免在此處交會。

4.2 靠泊操縱

以“菖蒲”輪（AYAME）為例，論述5萬噸級LPG船舶靠泊操縱過程及要領。

4.2.1 船舶資料

“菖蒲”輪（AYAME）是1艘5萬噸級低溫液化氣貨輪，船舶參數及主機操縱特征分別如表3和4所示。主機全速前進到全速后退用時305 s。單獨開啟1#舵機滿舵到滿舵的應舵時間為24 s，單獨開啟2#舵機應舵時間為24 s，2個舵機同時開啟應舵時間為16 s。圖4為實船圖片。

“菖蒲”輪（AYAME）船長230 m，是迄今為止靠泊該碼頭的最大船舶，也是江陰港區第1艘5萬噸級低溫液化氣貨輪。靠泊水文氣象條件為：流向126.9°，流速0.2 kn；風向N，風速6級。

4.2.2 操縱過程

（1）速度控制

船舶操縱過程中，各航段速度控制情況見表5。

（2）拖船的配備和帶拖纜位置和時機

過12#浮進入集裝箱碼頭港池內以后帶拖船。使用3艘拖船協助靠泊，船艏帶2艘拖船：左舷首樓甲板上帶1艘拖船；主甲板上靠近1艙位置帶1艘拖船。船艉1艘拖船，即靠近尾部帶1艘拖船。

（3）纜繩布置

船舶靠泊后位置如圖5所示。

靠泊需要14根纜繩，分別為4根頭纜、4根尾纜、2根首橫纜、2根尾橫纜、2根首倒纜、2根尾倒纜，出纜繩的順序為倒纜、首尾纜、橫纜。

（4）主機使用

航道航行及靠泊操縱過程中，船舶主機使用的情況如圖6所示。每時刻主機變化情況可以在曲線中清晰看出。航道航行過程中，主機基本不變；臨近泊位開始降速；適時用車穩定航向、調整靠泊角度；臨近泊位時使用車來調整靠泊前后位置。

4.3? 靠泊操縱注意事項

對于大型LPG船舶在福州江陰港區操縱需要注意以下幾點：

（1）重載船一般選擇頂流靠泊，時機為潮流較緩的初落或者落末時段。由于船舶受風面積大，風對船舶產生的風壓力導致船舶偏轉、風致漂移以及影響船舶保向性，當東羅盤島風力超過8級時，應及時與引航站聯系確認是否繼續執行靠泊計劃。

（2）船舶在興化3#-4#浮引航點上引水，沿著興化水道行駛。

（3）5#浮轉向后來到最窄的野馬門（路嶼航門），此處潮流湍急，航門寬度僅為0.5 nm，船舶交會機會多，在漁季大量漁船聚集于此處，因此在此航段航行應特別謹慎，做好提前預判工作。

（4）由于液化氣船同油輪一樣慣性極大，到達興化12#浮時速度宜控制在8 ～ 9 kn，并準備帶拖船，到達正橫江陰集裝箱5#泊位時速度宜控制在6 kn左右，而后停車淌航，14#浮至15#浮航道寬僅200 m如遇風力強勁時，要注意風流的影響，避免偏航造成擱淺事故的發生，可短暫用車來調整航向，淌航至建滔碼頭速度宜控制在4 kn以內，如速度過快，可使用船艉拖船適當放纜平行船首尾線向后拖，以達到減速的效果，船艏到達中江碼頭下游時開始倒車，此時在沉深橫向力的作用下船艏開始向右偏轉，使用船艏2拖船一拉一頂來控制偏轉速率，船艉也適時配合頂拉，當距離碼頭1個船寬時降低橫移速度和減小靠攏角度，平行且緩慢靠上碼頭。

5 結 論

結合福州江陰港區的實際情況，以及5萬噸級LPG船舶的特點，該船型可以在該港區安全靠泊。靠泊前需要制定詳細的靠泊方案，熟悉泊位附近風流變化規律，掌握超大型LPG船舶的操縱特性?？坎催^程中，合理使用拖船，精準控制船舶位置、靠攏角度及靠攏速度等，并留有足夠的安全余量。

參考文獻

[1] 徐凱. 我國LPG行業現狀與未來市場預測[J]. 中國市場，2020，27：1-3.

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[3] 王宏標， 謝廣偉. 超大型油輪復雜水文條件下靠泊方案探討[J]. 世界海運，2019，42（6）：41-45.

[4] JTS 165-2013.海港總體平面設計規范[S]. 北京：人民交通出版社，2014.

[5] 韓孝鑾， 黃海曦. 3000噸級LPG船靠離福州港江陰港區12#內港池泊位操縱[J]. 中國水運， 2018，07：61-62.

作者簡介：

廖冬捷，本科、一級引航員，（E-mail）14283056@qq.com，15060178980