張?jiān)迄i　張吉平　章文俊

【摘 要】 隨著天津港的快速發(fā)展，大沽口港區(qū)9號泊位5萬噸級碼頭裝卸能力難以滿足航運(yùn)市場的需求，現(xiàn)需要按照10萬噸級碼頭靠泊能力完成其改造設(shè)計(jì)。通過設(shè)置不同工況下（風(fēng)、流、浪等）的外界因素，開展油船靠離模擬操縱試驗(yàn)，總結(jié)分析不同工況下船舶靠離泊的安全作業(yè)條件及相應(yīng)操縱要領(lǐng)，提出可行性建議，為以后營運(yùn)期間實(shí)際操船提供參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 10萬噸級油船；靠離泊；船舶操縱；安全研究

0 引 言

天津港大沽口港區(qū)9號泊位碼頭于2013年啟動建設(shè)，于2015年通過竣工驗(yàn)收。自投產(chǎn)運(yùn)行以來，9號泊位碼頭經(jīng)營良好。隨著航運(yùn)市場的需求變化及船舶大型化趨勢的發(fā)展，由于目前的5萬噸級碼頭能力難以滿足客戶需要，因此需要依法、依規(guī)地履行水運(yùn)工程基本建設(shè)程序，進(jìn)一步升級完善碼頭上部生產(chǎn)工藝和設(shè)備設(shè)施，對該碼頭進(jìn)行改建，使其盡快具備10萬噸級油船和化學(xué)品船的裝卸能力。

船舶操縱模擬試驗(yàn)是確保碼頭工程營運(yùn)后船舶進(jìn)出港和靠離泊安全的可行性方法。本文針對同一船舶在不同載態(tài)、不同工況下（風(fēng)、流、浪等）設(shè)置一系列試驗(yàn)，采用虛擬仿真技術(shù)，制定科學(xué)合理的模擬方案；通過操縱角度，總結(jié)分析10萬噸級油船靠離泊期間的不利因素，提出可行性的安全作業(yè)條件，為以后營運(yùn)期間實(shí)際操縱船舶提供參考。

1 船舶操縱模擬工程簡介

1.1 碼頭工程簡介

9號泊位位于天津港大沽口港區(qū)北側(cè)岸線，西側(cè)緊鄰大沽口港區(qū)7～8號液體化工泊位，東側(cè)為10～14號通用泊位。改造前，碼頭泊位長度為298.00 m，碼頭設(shè)計(jì)頂高程6.00 m，碼頭前沿設(shè)計(jì)底標(biāo)高為14.00 m（新港理論低潮面起算），碼頭前沿停泊水域?qū)挾葹?00.00 m，港池水域設(shè)計(jì)底標(biāo)高為 12.50 m。改造后，碼頭泊位長度為329.50 m，碼頭頂高程6.00 m，碼頭前沿底高為 16.00 m，碼頭前沿停泊水域?qū)挾葹?00.00 m，回旋水域直徑為492.00 m，回旋水域及航道底標(biāo)高 14.50 m?？偲矫娌贾萌鐖D1所示。

1.2 模擬試驗(yàn)船型參數(shù)

9號泊位原是油品液體化工碼頭，改建后碼頭裝卸能力由5萬噸級升級為10萬噸級，可?？?艘10萬噸級油船或液體化工船，也可同時?？?艘噸級化工船和1艘1萬噸級油船。典型設(shè)計(jì)船型主尺度見表1；模擬試驗(yàn)選用10萬噸級油船，主尺度見表2。

1.3 模擬試驗(yàn)條件

1.3.1 風(fēng)力和風(fēng)向選擇

天津港海區(qū)常風(fēng)向?yàn)楸逼鞅保纬ｏL(fēng)向?yàn)槲黠L(fēng)，強(qiáng)風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)，次強(qiáng)風(fēng)向?yàn)闁|偏東北。根據(jù)當(dāng)?shù)匾絾T和船長的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮該碼頭附近風(fēng)向、風(fēng)力統(tǒng)計(jì)資料及碼頭泊位布置情況，模擬試驗(yàn)風(fēng)力選擇以7級風(fēng)為主，8級風(fēng)為輔。

1.3.2 流速和流向選擇

本海區(qū)海流屬非正規(guī)半日潮流，呈現(xiàn)往復(fù)流性質(zhì)。根據(jù)水文資料統(tǒng)計(jì)，模擬試驗(yàn)選擇漲落潮最大流速均為0.5 kn，流向基本與大沽沙航道軸線一致，漲潮流向設(shè)置為289埃涑繃饗蟶柚夢？09??？

1.4 模擬試驗(yàn)方案

大沽口港區(qū)港池漲落潮流流速較小，對船舶進(jìn)出港通航和靠離泊作業(yè)影響不大，模擬試驗(yàn)重點(diǎn)考慮風(fēng)對10萬噸級油船進(jìn)出港和靠離泊作業(yè)的影響，試驗(yàn)方案如表3所示。

1.5 模擬試驗(yàn)結(jié)果分析

針對不同載態(tài)下的（滿載、壓載）不同工況，展開船舶操縱模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果及相應(yīng)操縱結(jié)論為：

（1） 風(fēng)力7級，正常拖船配置（2艘3 528 kW），10萬噸級油船在攏風(fēng)、開風(fēng)等情況下均能順利完成靠離泊作業(yè)。

（2） 大型船舶船位受風(fēng)時，船艏向上風(fēng)側(cè)偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象顯著，船舶向下風(fēng)側(cè)轉(zhuǎn)向效果差。在8級開風(fēng)情況下離泊，正常拖船（2艘3 528 kW），船舶向下風(fēng)方向調(diào)頭（開闊水域方向調(diào)頭）離泊失敗。相同工況下，船舶向上風(fēng)側(cè)方向調(diào)頭（碼頭方向迎風(fēng)調(diào)頭）離泊成功。綜上所述，當(dāng)強(qiáng)開風(fēng)調(diào)頭離泊時，向碼頭方向迎風(fēng)調(diào)頭優(yōu)于向開闊水域方向順風(fēng)調(diào)頭。

（3） 在風(fēng)力9級情況下，10萬噸級油船壓載離泊，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拖船協(xié)助。配置的拖船全力倒拖15～20 min，仍不能將船舶拖離泊位1/4船寬處，無法完成離泊作業(yè)。如使用3艘3 528 kW拖船協(xié)助，方可完成離泊作業(yè)，但航道航行較困難。

（4） 在風(fēng)力9級情況下，使用2艘3 528 kW拖船，滿載油船攏風(fēng)、開風(fēng)均可完成離泊作業(yè)；除攏風(fēng)條件外，壓載油船在開風(fēng)、偏攏風(fēng)等條件下也可完成離泊作業(yè)，但調(diào)頭和航道航行較困難。

2 操縱模擬試驗(yàn)結(jié)論及建議

2.1 模擬試驗(yàn)條件

綜合分析在不同載態(tài)和風(fēng)力7～9級條件下的靠離泊作業(yè)模擬試驗(yàn)結(jié)果，得出以下主要結(jié)論。

（1） 通航風(fēng)力限制條件。① 拖船正常數(shù)量和功率配備下，10萬噸級油船靠離泊風(fēng)力≤7級； ② 10萬噸級油船應(yīng)急離泊風(fēng)力＜9級，如船舶應(yīng)急離泊，需在風(fēng)力達(dá)到9級前完成應(yīng)急撤離； ③ 特殊情況下，事先與相關(guān)部門溝通和協(xié)調(diào)，確保航道清爽，使用3艘3 528 kW及以上的拖船協(xié)助，10萬噸級油船在風(fēng)力8級時可進(jìn)港靠泊，船舶駕駛?cè)藛T應(yīng)加強(qiáng)瞭望，注意周圍船舶動態(tài)，及時采取有效措施避免與他船觸碰。

（2） 拖船配備。正常情況下（風(fēng)力≤7級），10萬噸級油船至少配備2艘3 528 kW拖船協(xié)助靠離泊作業(yè)，強(qiáng)順風(fēng)（偏順風(fēng)）進(jìn)港靠泊，船尾可增加1艘3 528 kW拖船協(xié)助船舶控制船速。對于強(qiáng)攏風(fēng)情況下的應(yīng)急離泊，應(yīng)至少配備2艘3 675～4 042 kW的拖船協(xié)助離泊操作。

（3） 靠離泊方式。一般情況下，在天津港10萬噸級滿載油船采用順靠方式，即進(jìn)港船舶采用左舷直靠方式靠泊，出港船舶采用掉離方式離泊。

（4） 調(diào)頭作業(yè)。一般情況下，港池內(nèi)水流流速較小，船舶靠離泊調(diào)頭作業(yè)主要受風(fēng)影響，壓載狀態(tài)下更加明顯，靠離泊調(diào)頭作業(yè)應(yīng)特別注意風(fēng)對船舶漂移的影響。

（5） 風(fēng)的影響。① 風(fēng)力7級，10萬噸油船各種工況下，使用2艘3 528 kW拖船協(xié)助，均可順利完成靠離泊作業(yè)；強(qiáng)橫風(fēng)條件下，船舶進(jìn)出港航行和靠離泊作業(yè)相對困難，需要適當(dāng)增加拖船功率和數(shù)量協(xié)助靠離泊，合理使用車、舵有效控制船舶位置和位移。② 風(fēng)力8級，10萬噸級油船可完成進(jìn)出港靠離泊作業(yè)，但強(qiáng)橫風(fēng)條件下，進(jìn)港船舶控車、控速航行期間漂移向下風(fēng)側(cè)漂移顯著，船舶保向困難。 ③ 風(fēng)力9級，10萬噸級油船使用2～3艘3 528 kW拖船協(xié)助，可完成離泊作業(yè)，船舶調(diào)頭作業(yè)和航道航行都比較困難，潛在風(fēng)險較大。

（6） 靠泊操縱。① 攏風(fēng)靠泊。入泊角度不宜過大，靠泊過程中要密切關(guān)注攏風(fēng)對船舶橫移的影響，充分利用拖船控制好靠岸速度，防止壓攏速度過快而觸碰碼頭。 ② 開風(fēng)靠泊。應(yīng)注意搶占上風(fēng)位置，盡量減少開風(fēng)對船舶橫移的影響，充分利用車、舵和拖船控制好船位、航速以及船舶姿態(tài)，使船舶緩慢地平行靠上碼頭。

（7） 離泊操縱。① 攏風(fēng)離泊。應(yīng)將船舶平拉開泊位1.5倍船寬后方可調(diào)頭，并注意首尾與碼頭的距離。② 開風(fēng)離泊。應(yīng)把船位控制在上風(fēng)側(cè)，防止因船速過慢被壓向下風(fēng)側(cè)。如強(qiáng)開風(fēng)離泊時，宜采用迎風(fēng)調(diào)頭方式離泊。

2.2 建 議

通過模擬船舶操縱，由當(dāng)?shù)匾絾T根據(jù)實(shí)際情況確定船舶進(jìn)出港拖船配置及航行中的速度控制，提出以下建議。

（1） 拖船配置建議： ① 正常情況下（7級風(fēng)及以下），10萬噸級油船或化學(xué)品船至少配置2艘3 528 kW拖船協(xié)助靠離泊作業(yè)； ② 強(qiáng)順風(fēng)（偏順風(fēng)）情況下進(jìn)港靠泊，船尾可增加1艘約2 940 kW的拖船協(xié)助船舶合理控制船速； ③ 強(qiáng)攏風(fēng)情況下應(yīng)急離泊，應(yīng)至少配備2艘3 675～4 042 kW的拖船協(xié)助離泊操作。

在實(shí)際工作中，考慮到短時間強(qiáng)陣風(fēng)等突發(fā)因素的影響，以及風(fēng)流、波浪對拖船的影響等，應(yīng)適當(dāng)增加拖船功率和數(shù)量，拖船實(shí)際所能發(fā)揮的功率可按拖船主機(jī)功率的60%～90%計(jì)算。

（2） 正常情況下，進(jìn)港船舶在距離泊位0.5 n mile （重載船舶距離泊位1.0 n mile）之前，應(yīng)帶妥所有助泊拖船，以便及時協(xié)助船舶靠離操縱；在強(qiáng)橫風(fēng)等情況下，應(yīng)適當(dāng)提前帶妥拖船。

（3） 大型船舶距離泊位1.5 n mile左右，船速控制在6 kn左右； 距泊位1.0 n mile時，控制船速在6 kn以下，將重載船舶控制在5.0 kn以下；距泊位1倍船長時，控制船速在2 kn以下，重載船舶控制在1.5 kn以下。頂流或開風(fēng)靠泊時，可適當(dāng)提高上述船速；順風(fēng)順流重載進(jìn)港時，注意提前合理降速。

3 結(jié) 語

隨著天津港航運(yùn)事業(yè)不斷發(fā)展，港口船舶大型化勢在必行。本文根據(jù)大沽口9號泊位設(shè)施的改造升級計(jì)劃，將5萬噸級泊位改建為可靠泊10萬噸級油船的泊位。通過設(shè)置不同工況（風(fēng)、流、浪等）外界因素，采用虛擬仿真技術(shù)和航海船舶操縱模擬器，還原實(shí)際船舶操縱實(shí)景，得到10萬噸級油船航道航行及靠離泊作業(yè)的安全條件和操縱要領(lǐng)，并提出了可行性建議，有助于為營運(yùn)期船舶靠離該泊位提供安全保障。