一种LNG船舶移动安全区的仿真模拟研究

李龙焕

摘 要：采用大型船舶操纵模拟器，通过对珠江流域内河160 m底宽航道的实际情况建模，在设定水域风、流等参数下，模拟14.7万m3LNG船舶在满载及压载的通航情况。实验结果表明，14.7万m3的LNG船舶在设定风流条件下，平均航迹带宽为57.0 m，满足航道底宽为160 m的内河航道通航要求。该实验对促进内河LNG船舶运输事业的发展有较大意义。

关键词：液化天然气 LNG 仿真模拟 航迹带宽移动安全区

中图分类号：TE978 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（b）-0057-02

随着经济高速发展，各类能源的需求快速增长，天然气作为绿色、优质能源，在工业生产和居民生活中使用越来越广，其中LNG内河运输的需求强烈。广东作为改革开放先驱，在2006年建成了我国第一座LNG接收站，目前正在研究内河开展LNG船舶运输的可行性。鉴于LNG船舶通航的危险性及排他性，LNG船舶航行时需要设置移动安全区，其具体尺度应通过专题论证确定[1]。该文对14.7万m3的LNG船进出内河航道行开展仿真模拟研究。

1 模拟实验部分

1.1 主要设备及系统

船舶操纵模拟器（中国船级社认证）、ECDIS终端软件（电子海图）、CONNING软件（综合信息显示处理系统）如图1所示。

1.2 模拟参数

1.2.1 船舶条件

实验船型为14.7万m3的薄膜型LNG船，属于LNG船舶中标准船型，其总载重为8.5万t、总长为292.2 m、型宽为43.4 m、型深为26.3 m，满载吃水为11.5 m、压载吃水为9 m。

1.2.2 航道条件

实验模拟的航道为广州港42#～63#浮标段的航道，航道底宽为160 m，底高为-13.0 m，为5万t级单向航道。航道示意图见图2。

1.2.3 风向及风力

模拟风向选择强风向和常风向。根据测量数据，该区域常风向为NE，强风向为SW，模拟风力选择5级。

1.2.4 潮汐、流速

模拟实验选择涨潮满载进港、落潮压载离港。根据海事部门提供的海图、水域海流等数据，模拟流速选择该水域的极限流速2.9节。

2 实验结果及讨论

模拟实验根据不同的外部条件，设置四组模拟实验，实验船舶航行速度在6节内。实验对船位、船向、航速等运动参数进行记录，获得有关船舶操纵和船舶运动的相关数据，然后对实验数据进行分析，总结船舶操纵规律、评价船舶在航行中的安全性。

2.1 船舶状态及外界条件

船舶状态及外界条件（如表1）。

2.2 实验结果讨论

四组航行模拟实验分别为：涨潮顺流进港航行实验1、2号，落潮顺流出港航行实验3、4号；风向分别为NE和SW风，风力均为5级。四组模拟实验的航迹图见图3。

航迹带宽度是船舶左右移动的矢量与船体占用航道的宽度之和，是航道有效宽度的重要组成部分，对判断船舶的移动安全区有重要指导意义[3]。实验航迹带宽度数据见表2。

从表2数据分析，模拟实验的平均航迹带宽度为57.0 m，可推算左右兩边的船岸富裕间距平均为51.5 m（1.2倍船宽）。船岸富裕宽度大于1倍船宽，符合《海港总体设计规范》中对危险品船舶船岸富裕宽度的要求。

58#～60#水域平均航迹带宽度较大为63 m，主要原因是该航段的水流流向夹角达到15°，船体受到水流较大的压力，影响了船舶航行的稳定性。

42#～52#、61#～63#水域航迹带宽度均在60 m及以上，可能的原因是此航段在航行模拟实验初期，驾驶人员对航行模拟器、船舶操纵性能、外界风流及航道水域情况不熟悉等原因。

3 结语

该文通过船舶操纵模拟器，采用了接近于极限风、流的条件，模拟14.7万m3的LNG船舶在广州港42#～63#浮标航段航行。实验结果表明，160 m宽的内河航道在设定条件下满足设计船型航行要求。

鉴于内河航道水域情况复杂，风、流变化大，为降低外部条件对LNG船舶航行的不利影响，建议LNG船舶进出内河航道时，需要请有经验的引航员指挥船舶。

参考文献

[1] 马振霞.船舶操纵控制虚拟现实仿真的研究[D].大连海事大学，2013.

[2] 雷鹏华.变态船模操纵性能仿真模拟研究[D].重庆交通大学，2015.

[3] JST 165-5-2016，液化天然气码头设计规范[S].人民交通出版社股份有限公司，2016.