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一种LNG船舶移动安全区的仿真模拟研究

2017-05-18李龙焕

科技资讯 2017年8期
关键词:仿真模拟液化天然气

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.

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