具有破冰能力的海洋救助船船型研發(fā)綜述

孫魯閩

(交通運輸部救助打撈局， 北京 100736)

具有破冰能力的海洋救助船船型研發(fā)綜述

孫魯閩

(交通運輸部救助打撈局， 北京 100736)

本型救助船既可以擔負我國各海域常規(guī)情況下的救助任務，還具有為其他船舶在冰區(qū)航行消除障礙的破冰能力，能夠應對氣候日趨異常情況下的冰區(qū)救助任務。

救助船 破冰型 冰區(qū)救助 人命救生

1 引言

我國渤海水域具有沿海港口多、船舶密集、通航量大的特點，其中跨渤海灣的客滾船和客船屬“四客一?！贝?，并在“四區(qū)一線”重點監(jiān)管水域運營。渤海灣、遼東灣和萊州灣已開發(fā)出多個淺海大油田，渤海沿岸還分布著遼河、大港和勝利油田。隨著環(huán)渤海經(jīng)濟區(qū)和山東藍色經(jīng)濟區(qū)的進一步開發(fā)建設，這一區(qū)域的海上生產(chǎn)活動將會更加頻繁。隨著海上活動的增加，海上氣候日趨異常，冬季海冰的危害和威脅也日漸增多。

2010年年初，黃渤海域出現(xiàn)近三十年同期最為嚴重的海冰災害，期間幾次冰區(qū)救助，多半是靠救助直升機和打撈局進口的二手多功能拖輪完成的，北海救助局現(xiàn)有救助船舶最大冰區(qū)航行能力只有B2級，這種等級的船舶只能在碎冰中航行，當遇到更為嚴重的冰情時，其本身就不能航行，就更不敢奢想救助了。

為此交通部北海救助局決定開發(fā)具有獨立破冰能力的海洋救助船，能為其他船舶在冰區(qū)航行消除障礙。

2 船型的確定

我國的海域除了北方渤海灣海域偶爾會出現(xiàn)海冰，其他區(qū)域很少有海域結冰現(xiàn)象。1969年2～3月，渤海發(fā)生百年不遇的大冰封災害，整個渤海被幾十厘米至一兩米、甚至八九米厚的堅冰封堵了50天之久，如圖1所示。2010年年初，黃渤海域出現(xiàn)近三十年同期最為嚴重的海冰災害，如圖2所示。

在確定方案的過程中有兩種方案選擇，一是開發(fā)具有破冰能力的救助船，二是開發(fā)專業(yè)破冰船。

2.1 具有破冰能力的救助船

目前，北海救助局的救助船，特別是“十一五”期間建造的8 000 kW救助船，是國內(nèi)較為先進的專業(yè)救助船，既具有較高航速、較先進的救助能力、一定的拖帶能力，同時又具有B2級冰區(qū)航行能力，能夠在中等冰況區(qū)域航行。從幾年來的使用經(jīng)驗看，該類型救助船具有較強的救助能力，適合作為專業(yè)救助船。如果在新建8 000 kW救助船上增強冰區(qū)航行能力達到B1*級，既能夠在嚴重冰況區(qū)域航行，又具備獨立破冰能力，能夠順利完成冰區(qū)救助任務。

圖1 1969年發(fā)生嚴重冰情時測量圖

圖2 2010年發(fā)生嚴重冰情時測量圖

因此首先考慮在常規(guī)救助船的基礎上進行改進以增加破冰能力，使其既能在常規(guī)海況下使用，又能在嚴重冰情期使用。

我國渤海海域屬一年生冰的情況，航道區(qū)結冰厚度(非重疊冰塊厚度)多在0.8 m以下，且屬開裂冰，故在該海域航行的船可以界定為Ice Class B1。如為具有破冰能力的船，其抗冰能力可再提高一級，即界定為Ice Class B1*。如果取得CCS的Ice-breaking船級符號的同時再取得CCS的Ice Class B1*符號，就可以使其既能夠在嚴重冰況區(qū)域航行，又具有為其他船舶在冰區(qū)航行消除障礙的破冰能力，能夠完成冰區(qū)救助任務。

2.2 專業(yè)破冰船

單從破冰能力上講，專業(yè)破冰船作為專業(yè)裝備其功能具有明顯優(yōu)勢。然而，由于其用途的特殊性，一般情況下長寬比都較小，這在一定程度上會影響到航行速度，僅就這一點，仍不能滿足以人命救助為主要目的的救助要求。如果再考慮諸如救助功能、拖帶功能、建造費用等其他因素，則專業(yè)破冰船不太適合在北海海域救助的需求。

綜合各種需求，決定在常規(guī)救助船上增加冰區(qū)航行能力達到Ice Class B1*，以取得Icebreaking船級符號，使其具有獨立破冰能力。結合渤海及黃海北部冰情并參照表1和表2，本船設計過程中需滿足的冰區(qū)參數(shù)確定為B1*，未破冰冰層厚：h0=1.0m；積雪厚度：Sc≥0.3m。

表1 各船級社冰區(qū)航行加強標志一覽表

注：冰上積雪厚度Sc≥0.3m。

表2 國際氣象組織對海洋冰況的界定

3 主要尺度及船級符號

表3為主要尺度及船級符號。

表3 主要尺度及船級符號

船級符號：

★ CSA Ice Breaking Tug/Rescue Ship/ Fire Fighting Ship 1;

Oil Recovery Ship with Cargo Tank；Ice Class B1*；ERS；PSPC;FTP；

★ CSM AUT-0；SCM；ECM。

4 破冰能力的界定

按照CCS《鋼質海船入級規(guī)范》核算所需推進功率。所需推進功率為

N1=0.736f1·f2·f3·f4[240Bh0(1+h0

實際推進功率為2×4 500=9 000kW。

式中：B為船寬，B=15.2m；L為船長，L=96%LWL；f1為系數(shù)，應按下式計算，且計算時取值應不小于1.0：

其中：Δ為滿載吃水時排水量；f2=0.9(可調(diào)整螺距螺旋槳)；f3=1(>45°，見圖1)；f2×f3取值不小于0.85；本船f2×f3取值為0.9；f4為系數(shù)，f4=1(無球鼻艏，見圖3)；h0為層冰厚度，h0=1.0m；v為破冰冰層h0厚時的航速，其取值應不小于5kn，v=5kn；Sc為冰上覆蓋的積雪厚度，取值應不小于0.3m，Sc=0.3m。

圖3 艏部示意圖

采用動能守恒定律反復迭代推算本船在5kn破冰航速下可能達到的縱傾值，估算非連續(xù)破冰時船舶的浮態(tài)，均可以滿足船舶營運要求。

5 線型的確定

具有破冰能力船的艏部線型比較關鍵，且本船在艏艉均需設置側推器，要保證艏部側推器的安裝空間，這也會影響艏部線型的走向。搜集整理了國內(nèi)外各類型破冰船艏部的線型，再結合我國渤海海域屬一年生冰，其航道區(qū)結冰厚度(非重疊冰塊厚度)多在0.8m以下的實際情況，確定艏部止推STOP的高度和艏部傾斜角度。另外本船還需滿足其他同常規(guī)救助船一樣的性能指標，比如系柱拖力及航速等指標。2012年4月的船模試驗表明各項指標都達到了要求。圖4為本船船模試驗航速預報結果。

圖4 實船航速預估(設計狀態(tài))

6 結語

本型船的研發(fā)填補了國內(nèi)具有破冰能力的救助船的空白，顯著增強了我國冬季冰區(qū)海域的救助能力。

[1] 中國船舶工業(yè)總公司. 船舶設計實用手冊：總體分冊[M]. 北京:國防工業(yè)出版社,1998.

[2] 盛振邦，劉應中. 船舶原理：上冊/下冊[M]. 上海:上海交通大學出版社, 2003.

[3] 方鐘圣. 西北太平洋波浪統(tǒng)計集[M]. 北京:國防工業(yè)出版社, 1996.

[4] 中國船級社. 鋼質海船入級規(guī)范2012[M]. 北京:人民交通出版社, 2012.

Research of Ice-breaking Rescue Ship

SUN Lu-min

(Ministry of Communications Rescue and Salvage Bureau， Beijing 100736, China)

This rescue ship not only has the normal rescuing ability in the sea area of china, but also has the ability of ice-breaking in ice class B1*. This ship will be a good model in the rescuing in the ice area during the weird climate in the future.

Rescue ship Ice-breaking tug Rescue in ice area Life-saving

孫魯閩(1957-)，男，高級工程師。

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