10万吨级油船安全靠离天津大沽口9号泊位的模拟操纵

张云鹏　张吉平　章文俊

【摘 要】 随着天津港的快速发展，大沽口港区9号泊位5万吨级码头装卸能力难以满足航运市场的需求，现需要按照10万吨级码头靠泊能力完成其改造设计。通过设置不同工况下（风、流、浪等）的外界因素，开展油船靠离模拟操纵试验，总结分析不同工况下船舶靠离泊的安全作业条件及相应操纵要领，提出可行性建议，为以后营运期间实际操船提供参考依据。

【关键词】 10万吨级油船；靠离泊；船舶操纵；安全研究

0 引 言

天津港大沽口港区9号泊位码头于2013年启动建设，于2015年通过竣工验收。自投产运行以来，9号泊位码头经营良好。随着航运市场的需求变化及船舶大型化趋势的发展，由于目前的5万吨级码头能力难以满足客户需要，因此需要依法、依规地履行水运工程基本建设程序，进一步升级完善码头上部生产工艺和设备设施，对该码头进行改建，使其尽快具备10万吨级油船和化学品船的装卸能力。

船舶操纵模拟试验是确保码头工程营运后船舶进出港和靠离泊安全的可行性方法。本文针对同一船舶在不同载态、不同工况下（风、流、浪等）设置一系列试验，采用虚拟仿真技术，制定科学合理的模拟方案；通过操纵角度，总结分析10万吨级油船靠离泊期间的不利因素，提出可行性的安全作业条件，为以后营运期间实际操纵船舶提供参考。

1 船舶操纵模拟工程简介

1.1 码头工程简介

9号泊位位于天津港大沽口港区北侧岸线，西侧紧邻大沽口港区7～8号液体化工泊位，东侧为10～14号通用泊位。改造前，码头泊位长度为298.00 m，码头设计顶高程6.00 m，码头前沿设计底标高为14.00 m（新港理论低潮面起算），码头前沿停泊水域宽度为100.00 m，港池水域设计底标高为 12.50 m。改造后，码头泊位长度为329.50 m，码头顶高程6.00 m，码头前沿底高为 16.00 m，码头前沿停泊水域宽度为100.00 m，回旋水域直径为492.00 m，回旋水域及航道底标高 14.50 m。总平面布置如图1所示。

1.2 模拟试验船型参数

9號泊位原是油品液体化工码头，改建后码头装卸能力由5万吨级升级为10万吨级，可停靠1艘10万吨级油船或液体化工船，也可同时停靠1艘吨级化工船和1艘1万吨级油船。典型设计船型主尺度见表1；模拟试验选用10万吨级油船，主尺度见表2。

1.3 模拟试验条件

1.3.1 风力和风向选择

天津港海区常风向为北偏西北，次常风向为西风，强风向为东风，次强风向为东偏东北。根据当地引航员和船长的实践经验，综合考虑该码头附近风向、风力统计资料及码头泊位布置情况，模拟试验风力选择以7级风为主，8级风为辅。

1.3.2 流速和流向选择

本海区海流属非正规半日潮流，呈现往复流性质。根据水文资料统计，模拟试验选择涨落潮最大流速均为0.5 kn，流向基本与大沽沙航道轴线一致，涨潮流向设置为289埃涑绷飨蛏柚梦？09啊？

1.4 模拟试验方案

大沽口港区港池涨落潮流流速较小，对船舶进出港通航和靠离泊作业影响不大，模拟试验重点考虑风对10万吨级油船进出港和靠离泊作业的影响，试验方案如表3所示。

1.5 模拟试验结果分析

针对不同载态下的（满载、压载）不同工况，展开船舶操纵模拟试验，试验结果及相应操纵结论为：

（1） 风力7级，正常拖船配置（2艘3 528 kW），10万吨级油船在拢风、开风等情况下均能顺利完成靠离泊作业。

（2） 大型船舶船位受风时，船艏向上风侧偏转现象显著，船舶向下风侧转向效果差。在8级开风情况下离泊，正常拖船（2艘3 528 kW），船舶向下风方向调头（开阔水域方向调头）离泊失败。相同工况下，船舶向上风侧方向调头（码头方向迎风调头）离泊成功。综上所述，当强开风调头离泊时，向码头方向迎风调头优于向开阔水域方向顺风调头。

（3） 在风力9级情况下，10万吨级油船压载离泊，先后使用2艘3 528 kW拖船、1艘3 528 kW和1艘3 969 kW拖船、1艘3 528 kW和1艘4 630 kW拖船协助。配置的拖船全力倒拖15～20 min，仍不能将船舶拖离泊位1/4船宽处，无法完成离泊作业。如使用3艘3 528 kW拖船协助，方可完成离泊作业，但航道航行较困难。

（4） 在风力9级情况下，使用2艘3 528 kW拖船，满载油船拢风、开风均可完成离泊作业；除拢风条件外，压载油船在开风、偏拢风等条件下也可完成离泊作业，但调头和航道航行较困难。

2 操纵模拟试验结论及建议

2.1 模拟试验条件

综合分析在不同载态和风力7～9级条件下的靠离泊作业模拟试验结果，得出以下主要结论。

（1） 通航风力限制条件。① 拖船正常数量和功率配备下，10万吨级油船靠离泊风力≤7级； ② 10万吨级油船应急离泊风力＜9级，如船舶应急离泊，需在风力达到9级前完成应急撤离； ③ 特殊情况下，事先与相关部门沟通和协调，确保航道清爽，使用3艘3 528 kW及以上的拖船协助，10万吨级油船在风力8级时可进港靠泊，船舶驾驶人员应加强瞭望，注意周围船舶动态，及时采取有效措施避免与他船触碰。

（2） 拖船配备。正常情况下（风力≤7级），10万吨级油船至少配备2艘3 528 kW拖船协助靠离泊作业，强顺风（偏顺风）进港靠泊，船尾可增加1艘3 528 kW拖船协助船舶控制船速。对于强拢风情况下的应急离泊，应至少配备2艘3 675～4 042 kW的拖船协助离泊操作。

（3） 靠离泊方式。一般情况下，在天津港10万吨级满载油船采用顺靠方式，即进港船舶采用左舷直靠方式靠泊，出港船舶采用掉离方式离泊。

（4） 调头作业。一般情况下，港池内水流流速较小，船舶靠离泊调头作业主要受风影响，压载状态下更加明显，靠离泊调头作业应特别注意风对船舶漂移的影响。

（5） 风的影响。① 风力7级，10万吨油船各种工况下，使用2艘3 528 kW拖船协助，均可顺利完成靠离泊作业；强横风条件下，船舶进出港航行和靠离泊作业相对困难，需要适当增加拖船功率和数量协助靠离泊，合理使用车、舵有效控制船舶位置和位移。② 风力8级，10万吨级油船可完成进出港靠离泊作业，但强横风条件下，进港船舶控车、控速航行期间漂移向下风侧漂移显著，船舶保向困难。 ③ 风力9级，10万吨级油船使用2～3艘3 528 kW拖船协助，可完成离泊作业，船舶调头作业和航道航行都比较困难，潜在风险较大。

（6） 靠泊操纵。① 拢风靠泊。入泊角度不宜过大，靠泊过程中要密切关注拢风对船舶横移的影响，充分利用拖船控制好靠岸速度，防止压拢速度过快而触碰码头。 ② 开风靠泊。应注意抢占上风位置，尽量减少开风对船舶横移的影响，充分利用车、舵和拖船控制好船位、航速以及船舶姿态，使船舶缓慢地平行靠上码头。

（7） 离泊操纵。① 拢风离泊。应将船舶平拉开泊位1.5倍船宽后方可调头，并注意首尾与码头的距离。② 开风离泊。应把船位控制在上风侧，防止因船速过慢被压向下风侧。如强开风离泊时，宜采用迎风调头方式离泊。

2.2 建 议

通过模拟船舶操纵，由当地引航员根据实际情况确定船舶进出港拖船配置及航行中的速度控制，提出以下建议。

（1） 拖船配置建议： ① 正常情况下（7级风及以下），10万吨级油船或化学品船至少配置2艘3 528 kW拖船协助靠离泊作业； ② 强顺风（偏顺风）情况下进港靠泊，船尾可增加1艘约2 940 kW的拖船协助船舶合理控制船速； ③ 强拢风情况下应急离泊，应至少配备2艘3 675～4 042 kW的拖船协助离泊操作。

在实际工作中，考虑到短时间强阵风等突发因素的影响，以及风流、波浪对拖船的影响等，应适当增加拖船功率和数量，拖船实际所能发挥的功率可按拖船主机功率的60%～90%计算。

（2） 正常情况下，进港船舶在距离泊位0.5 n mile （重载船舶距离泊位1.0 n mile）之前，应带妥所有助泊拖船，以便及时协助船舶靠离操縱；在强横风等情况下，应适当提前带妥拖船。

（3） 大型船舶距离泊位1.5 n mile左右，船速控制在6 kn左右； 距泊位1.0 n mile时，控制船速在6 kn以下，将重载船舶控制在5.0 kn以下；距泊位1倍船长时，控制船速在2 kn以下，重载船舶控制在1.5 kn以下。顶流或开风靠泊时，可适当提高上述船速；顺风顺流重载进港时，注意提前合理降速。

3 结 语

随着天津港航运事业不断发展，港口船舶大型化势在必行。本文根据大沽口9号泊位设施的改造升级计划，将5万吨级泊位改建为可靠泊10万吨级油船的泊位。通过设置不同工况（风、流、浪等）外界因素，采用虚拟仿真技术和航海船舶操纵模拟器，还原实际船舶操纵实景，得到10万吨级油船航道航行及靠离泊作业的安全条件和操纵要领，并提出了可行性建议，有助于为营运期船舶靠离该泊位提供安全保障。