LNG船对船过驳作业碰垫分析研究

    齐奎利

    

    

    

    摘 要：本文梳理了船对船过驳作业两船靠泊产生碰撞能量的计算原理，根据水上LNG行业标准给出了碰垫快速选取和碰垫碰撞能量校核的方法，通过对某东南亚锚地LNG船对船过驳作业碰垫进行分析研究，验证了碰垫快速选取表和碰垫碰撞能量校核方法的适用性。

    关键词：过驳;碰垫;母船;子船

    中图分类号：U674.13+3.3? ? ? ? ? ?文献标识码：A? ? ? ? ? ? 文章编号：1006—7973（2019）09-0054-02

    1前言

    作为全球最大天然气贸易进口国 [1]，中国进口LNG途径主要是大型LNG运输船从国外LNG液化工厂接受LNG，运输至国内沿海港口，靠泊LNG码头，将LNG货物卸载至陆上LNG接收站储罐。由于码头泊位紧张和港口水深不适合大型船舶靠港等因素，大型LNG运输船（母船）需要通过船对船过驳方式将货物卸载到小型LNG运输船（子船），然后子船驶入沿海LNG接收站码头进行卸货或采取其他方式进行分销，如水深较浅的珠江口水域。

    由于LNG具有深冷易燃易爆等特性，目前国内外行业规范标准[2，3]要求，LNG船对船过驳作业使用的碰垫应满足作业使用要求。本文对东南亚某港湾锚地LNG船对船过驳作业开展碰垫选取和性能校核分析研究。

    2碰垫选型和校核方法

    2.1 碰垫

    船对船过驳作业通常采用充气碰垫，充气碰垫飘浮在水面上，吸收子船靠泊母船时的碰撞能量，保持两船之间合适的平衡距离。对于船对船过驳作业，碰垫选型关键在于确定碰垫系统需要吸收碰撞能量值。

    2.2 碰撞能量计算

    对于子船自航抵靠母船进行系泊的情况，计算碰垫系统需要吸收的碰撞能量时应考虑船舶调整排水量、抵靠速度和偏心系数等参数影响[4，5]，计算公式如下列公式：

    其中，靠泊作业两船总调整排水量为：

    其中，DTA、DSAA、DSBA分别为两船总调整排水量、船A和船B调整排水量，t;V为船舶抵靠相对速度，m/s;Ce为偏心系数;SF为非正常靠泊安全系数;Cm为附加质量系数;d为靠泊时船舶吃水，m;B为船舶型宽，m;DSA、DSB分别为船A和船B排水量，t;l为从碰撞接触点到靠近船B重心平行于船A的距离，m;r为船舶重心回转半径，m。

    船舶靠泊期间碰撞能量计算应考虑平静、温和以及恶劣三种作业环境条件，环境条件根据海况和波高确定。根据行业资料[4-6]，碰撞能量计算时船舶抵靠速度参见表1。

    正常靠泊作业时，平静环境条件下误判船舶和靠泊状态的后果相对来说最小，安全系数可取为1;靠泊安全系数取为1～2取决于作业地点环境条件、船舶状态、意外事件风险和船长及系泊负责人的经验等。

    根据行业标准[2]，船舶靠泊碰撞能量计算通常采用1.8倍船舶排水量的方式考虑额外靠泊力的作用影响，即Cm取为1.8。两船靠泊作业期间，相互平行接触较少，单个碰垫更有可能承受所有碰撞能量，单个碰垫作用时靠泊碰撞能量为：

    采用拖轮使两船平行靠泊时，靠泊载荷和碰撞能量均匀作用于所有碰垫，所有碰垫同时作用时靠泊碰撞能量为：

    2.3 碰垫快速选取表

    基于船对船过驳作业行业经验，行业已形成船对船过驳作业碰垫选取方法[2]。首先应计算等效排水量系数，然后根据OCIMF快速选取表选取碰垫配备。基于两船排水量，可按下列公式计算等效排水量系数：

    2.4 碰垫选取校核流程

    为LNG船对船过驳作业选取碰垫时，根据等效排水量系数选择配备碰垫后，还应校核所配碰垫是否能够吸收靠泊碰撞能量，碰垫选取流程如图1所示。

    3 LNG船对船过驳作业碰垫分析案例

    3.1 项目背景

    LNG船对船过驳作业地点位于东南亚某天然深水港湾锚地，自然环境形成天然屏障，环境条件平静。港湾锚地水深24～50米，该地区全年大部分时间风速在3级以下，该港湾是进行船对船过驳作业的理想地点。

    进行LNG船对船过驳作业的母船为15.3万方LNG运输船，子船为6.5万方LNG运输船。母船和子船最大排水量分别为120882t和52860t。

    3.2 碰垫选型和配备

    根据公式（9）计算得到两船最大等效排水量系数C约为73555t，根据OCIMF快速选取表可知两船间应配备4 个直径为3.3 m、长度为6.5 m、充气压力为80kPa的碰垫，单个碰垫的最大吸收能量不低于48 tm，子船靠泊母船时抵靠速度不大于0.20 m/s。

    3.3 碰垫性能校核

    过驳作业地点为平静环境条件，靠泊安全系数取为1。根据公式（7）和公式（8）分别校核单个碰垫作用和4个碰垫共同作用时的碰撞能量吸收情况，校核结果见表2。

    根据表2可知，单个碰垫作用和4个碰垫共同作用时碰垫安全系数分别为3.90和7.65，碰垫系统具有足够的安全裕度，满足过驳作业要求，上述碰垫选取和碰撞能量校核方法适用于LNG船对船过驳作业。

    4结语

    通过研究国际行业标准，本文梳理了船对船过驳作业两船间碰垫吸收碰撞能量计算原理，并给出了碰垫选取和碰垫性能校核方法，可有效提升船对船过驳作业安全性;同时，针对某东南亚港湾锚地LNG船对船过驳作业，给出了碰垫选取和碰垫吸收碰撞能量性能校核的分析案例。

    两船间碰垫系统是确保船对船过驳作业安全的关键设备。目前我国大力推进LNG清洁能源应用和发展，保障LNG船对船过驳作业安全对于水上LNG行业发展极具现实意义。

    参考文献：

    [1] Shell Global. LNG Outlook Report 2019[R]. London： Shell Global， 2019.

    [2] Oil Companies International Marine Forum. Ship To Ship Transfer Guide for Petroleum， Chemicals and Liquefied Gases[S]. London： Witherby Publishing Group Ltd.， 2013.

    [3]中國船级社.船对船过驳指南[S].北京：人民交通出版社， 2019.

    [4] PIANC. Guidelines for the Design of Fenders Systems， PIANC – Marcom Report of WG33[R]. PIANC， 2002.

    [5] Maurice Wan， Fumihiko Yazaki， Sigeki Sakakibara. Fender Selection for STS Operations[R]. The Yokohama Rubber Co.， Ltd， 2006.

    [6] World Meteorological Organization. WMO code 3700 Method for Recording Seastates[S]. World Meteorological Organization， 1985.