船體式浮動核電站牽引技術(shù)

李 松，劉 聰，明哲東，許 余

（1. 中國核動力研究設(shè)計院，四川 成都 610031；2．中海油公司研究總院，北京 100010）

船體式浮動核電站牽引技術(shù)

李 松1，劉 聰2，明哲東1，許 余1

（1. 中國核動力研究設(shè)計院，四川 成都 610031；2．中海油公司研究總院，北京 100010）

文章根據(jù)海洋油田平臺經(jīng)驗，結(jié)合國際核動力商船的相關(guān)規(guī)定以及我國核安全相關(guān)法規(guī)的要求，對這類船體式浮動核電站FNPP的牽引程序進行了探討，包括FNPP拖航證辦理、牽引出港、引水、海上牽引、氣象保障，以及拖航過程中的指揮小組，被拖對象FNPP、主輔牽引船等，詳細論述了各方的職責和任務(wù),針對FNPP牽引的實際工程施工、項目組織等具有較強的參考價值。

FNPP；牽引船；牽引證書；引水；海上牽引；氣象保障

浮動核電站（FNPPF，loating Nuclear Power Plant）可用于發(fā)電、淡化海水、采暖，能滿足區(qū)域供電、區(qū)域供熱、海上石油開采、化工、極地或偏遠地區(qū)、孤島等的特殊需要[1]。

浮動核電站可分為船體式和平臺式兩種形式[2]，但不管是船體式還是平臺式一般都不配備自航動力系統(tǒng)。無論是在船廠建造后投入海上運營，還是遇到破損、恐怖襲擊等緊急情況和換料大修期間時回船廠改造維修，都需要配備單獨的牽引船進行動力牽引到固定位置。根據(jù)海洋油田平臺經(jīng)驗和國際核動力商船的相關(guān)規(guī)定以及我國核安全相關(guān)法規(guī)要求[3-6]，鑒于浮動核電站的特殊性，對FNPP牽引裝置工作應(yīng)有特殊的要求。

1 FNPP牽引船介紹

為了保證浮動核電站與牽引裝置的相對固定，一般FNPP牽引船采用鉸桿裝置與浮動核電站船體固定，鉸桿通過鉸桿接頭連接浮動核電站船體頭部與牽引船尾部多處連接，減少過彎時和海浪沖擊下，浮動船體與牽引船的相對位置改變，也避免了牽引船停下時，浮動船對其的沖擊作用。

牽引船由船艙、控制區(qū)、補給區(qū)、應(yīng)急區(qū)、柴油動力區(qū)和推進裝置等部分組成。其中，控制區(qū)控制牽引船的前行方向和速度，作為應(yīng)急時對外的聯(lián)絡(luò)部分。應(yīng)急區(qū)為浮動核電站出現(xiàn)緊急事故時人員的應(yīng)急避難區(qū)，有足夠的食物和飲用水，保障人員短期內(nèi)的安全。柴油動力區(qū)有兩個功能，作為推進動力時，驅(qū)動推進裝置，實現(xiàn)浮動船體的脫離，按照計劃到達指定位置，并配合與海上的單點系泊裝置進行固定安裝，同時還可以配合換料船對浮動核電站進行日常的供電需求；作為應(yīng)急船時，可以為浮動核電站供電，保障反應(yīng)堆在發(fā)生事故時，提供應(yīng)急電源，不出現(xiàn)全廠斷電事故，保障浮動核電站安全。補給區(qū)主要是為浮動核電站自身的正常運營提供日常補給和必需品。推進裝置，主要是按照控制區(qū)指示，通過螺旋槳運動和船舵裝置保證船身自由的前進后退、左右轉(zhuǎn)彎等動作，實現(xiàn)船身的精確運動。

浮動核電站牽引船通過多處鉸桿裝置與船體式浮動核電站相連（見圖1和圖2），鉸桿（見圖3）通過鉸桿接頭實現(xiàn)錨固。鉸桿采用桿與阻尼彈簧接頭的配合，可以保證能短時間安裝到位和減小船身對接頭的連續(xù)沖擊作用。

鑒于核反應(yīng)堆在運輸過程中對晃動的限制，需要適合長距離運輸途中不會產(chǎn)生大的晃動顛簸，采用整體式駁船，整體式聯(lián)結(jié)方式是把推船與駁船完全剛性的聯(lián)結(jié)在一起，能迅速將浮動核電站拖到指定的位置，遇到緊急事件時，也能迅速拖離事故現(xiàn)場，降低了受到恐怖襲擊的概率，加強了對緊急事故應(yīng)急的能力。

圖1 船體式浮動核電站和其牽引船舶形式總體布置示意圖Fig. 1 Schematic of general layout of hull form FNPP and it’s tractor-ship

圖2 船體式浮動核電站與牽引船舶的鉸桿連接示意圖Fig. 2 Schematic of the hinge joint between hull form FNPP and it’s tractor-ship

圖3 鏈接鉸桿結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 3 Structure of the hinge joint

2 船舶檢驗

2.1 牽引船檢驗

在牽引之前，先要對FNPP及其牽引船進行檢驗，對FNPP的檢驗主要包括對其拖帶系統(tǒng)、救生系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、航海系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等設(shè)備、設(shè)施進行可靠性檢驗并取證。其中主要對拖帶系統(tǒng)進行檢驗，同時也包括應(yīng)急拖帶系統(tǒng)。牽引船的檢驗包括其拖帶系統(tǒng)、航海系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、救生系統(tǒng)等，確保牽引船系統(tǒng)有足夠的拖力可以安全將FNPP拖到目的地。牽引船的拖帶系統(tǒng)包括拖纜機、主拖纜、備用拖纜等設(shè)施。以上設(shè)施均需第三方驗船機構(gòu)及海事保險機構(gòu)進行檢驗，必要時，項目業(yè)主及施工方同船檢機構(gòu)共同參加驗船。

2.2 牽引船檢驗證書

在船舶檢驗過程中，首先要確認牽引船和FNPP船舶證書的有效性。證書有效性指證書為相關(guān)國家部門（國家核安全局、海監(jiān)局、海洋局等）所發(fā)布的有效期內(nèi)的證書。主要包括：國籍證書、國際噸位證書、所有權(quán)證書、入級證書、適航證書或船舶航行安全證書、最低安全配員證書、國際防止油污證書等。在確認證書均為有效的基礎(chǔ)上，對FNPP及牽引船的牽引系統(tǒng)檢驗合格后，由相關(guān)部門（國家核安全局、海監(jiān)局、海洋局等）頒發(fā)FNPP及牽引船的適航、適拖證書。

2.3 牽引系統(tǒng)

FNPP牽引系統(tǒng)是由FNPP船首甲板前部，由單獨的常規(guī)動力船構(gòu)成，因其功能主要是負責快速將FNPP拖離現(xiàn)場，拖到船塢或換料基地，其噸位大小取決于拖離的來回距離遠近和浮動核電站平臺的噸位大小，一般根據(jù)浮動核電站的需求和民用拖離船舶的需求，50 000 t左右的平臺采用5 000 t左右的拖離船就可以實現(xiàn)。

2.4 航海通告及航行警告發(fā)布

在牽引前一定時間到當?shù)睾Ｊ虏块T申請辦理牽引相關(guān)手續(xù)。主要包括水上水下作業(yè)許可證、航行警告、航行通告等。水上水下作業(yè)許可證是海事部門根據(jù)申請資料批準的在一定時間內(nèi)在制定的海域進行某工程/生產(chǎn)活動而頒發(fā)的證書。航行警告是指在向國家相關(guān)部門提交《海事拖帶大型設(shè)施或移動平臺申請》受理后，由海事部門發(fā)布航線警告，該警告廣播通知有關(guān)航海單位，此次大型牽引的時間、起始港、航速、牽引長度、航線、目的地等信息請過往船舶注意，同時不要誤從牽引船和FNPP之間穿越。航行通告是海事部門批準作業(yè)許可證后，通過特定媒體向一定范圍內(nèi)的航海單位發(fā)布的預(yù)先通告，該通告說明相關(guān)船舶在某一時間段內(nèi)某特定海域進行施工，請過往船舶注意并調(diào)整航線繞道航行。

在大型拖帶申請批準后，在牽引前至少6 h向海事部門報航行警告發(fā)布確報。如果牽引距離過遠，當?shù)睾Ｊ虏块T播報不能涵蓋整條航線時，還需要上報該航線涉及的其他海事部門共同發(fā)布航行警告。

2.5 辦理大型FNPP牽引審批及航行警告發(fā)布需準備的材料

1）《水上拖帶大型設(shè)施和移動式平臺申請書》；

2）FNPP平臺船舶所有全套有效證書；

3）大型設(shè)施和移動平臺技術(shù)資料（FNPP相關(guān)技術(shù)資料包括船長、船寬、船深、載重量等）；

4）海上拖帶計劃、牽引方案、已制定核安全與防污染保障措施和應(yīng)急預(yù)案的證明材料；

5）FNPP牽引船船舶證書、船員適任證書及其影印件（除船舶證書還需提交船員證書包括：船長、大副、二副、三副、輪機長、大管輪、二管輪等證書）；

6) FNPP航行警告發(fā)布申請；

7) FNPP專項護航申請（必要時需請軍方協(xié)助護航）；

8) FNPP船檢部門（國家相關(guān)核安全部門）頒發(fā)的適拖適航證書。

3 FNPP牽引進出港

3.1 環(huán)境條件限定

在FNPP牽引進出港作業(yè)過程中，由于港口水深較淺，牽引過程易受環(huán)境影響增加危險性，因此進出港時對海況條件有一定的要求。同時應(yīng)根據(jù)港口單/雙航道、防波堤八字口大小等具體情況做適當調(diào)整。一般來講，為了確保核安全，F(xiàn)NPP平臺船舶牽引進出港應(yīng)滿足如下的環(huán)境條件：風速＜10 m/s;浪高＜0.5 m;流速＜0.5 kt/s。

3.2 進出港吃水

FNPP的牽引吃水一般分為進出港、海上正常牽引和牽引就位3種情況。進出港吃水要考慮池水深、靠泊碼頭的水深，船廠吊機和梯塔的能力以及FNPP最小吃水等諸多因素。一般來說，F(xiàn)NPP的船底到海底泥面的泥線間距應(yīng)不小于2 m，所以在FNPP進出港前應(yīng)進行吃水計算或港池水深及設(shè)備能力調(diào)查。一般FNPP自帶有海上存儲設(shè)備，可以通過泄放。

3.3 牽引出港程序的編制

在牽引出港前應(yīng)召開專門牽引會，確認牽引準備情況并落實各相關(guān)方職責，同時編制出港程序并報業(yè)主、海事保險、核安全局等相關(guān)方批準。程序應(yīng)包含如下內(nèi)容：

1) 牽引船和FNPP的基本參數(shù)、船籍、船長、船寬、吃水、馬力、拉力、引航員資質(zhì)等；

2) 港池水深、出口、潮汐情況、出港航程各燈塔、航標燈方位等；

3) 牽引出港安全措施、引航員下船復(fù)員方式等。

4 海上牽引

4.1 牽引文件的編制及相關(guān)計算

牽引所需文件包括牽引程序、應(yīng)急程序（包括船舶故障、遇險、火災(zāi)、防臺、避風等）、相關(guān)計算（牽引穩(wěn)定性計算、破艙穩(wěn)性計算、拖航阻力計算等）、數(shù)字/物理模型試驗、氣象保障程序、內(nèi)河引水程序等。這些程序編制完成后提交核安全局和業(yè)主批準，并根據(jù)情況組織召開牽引專家評審會，以確保牽引作業(yè)成功。

牽引程序一般由牽引單位編制，包括：牽引任務(wù)描述、預(yù)定航線、主輔牽引船選定、被拖物（FNPP）參數(shù)、牽引速度及保持航向能力的估算、牽引組織、海況條件、牽引前準備、投保和檢驗、牽引作業(yè)管理注意事項、應(yīng)急措施/風險辨識、通訊聯(lián)絡(luò)等。

4.2 海上牽引氣象保障

在海上牽引FNPP過程中，應(yīng)邀請有一定資質(zhì)和海洋氣象預(yù)報經(jīng)驗豐富，尤其是對航行途經(jīng)海域較為了解的氣象專家隨船或以陸上支持的方式對牽引船航線途經(jīng)位置及FNPP拖航目的地位置進行精確的氣象預(yù)報。確?？梢越邮芏喾皆茍D的設(shè)施如氣象傳真及網(wǎng)絡(luò)接入，氣象預(yù)報做到3天預(yù)報、7天展望，氣象預(yù)報確認及時發(fā)送到相關(guān)方尤其是拖航指揮小組手中。按照核安全規(guī)定，最好在靜水中拖航，一般來講，為了確保核安全，海上條件：風速＜10 m/s;浪高＜0.5 m;流速＜0.5 kt/s。

4.3 救生演習(xí)

按照國家核安全法規(guī)和SOLARS公約等國際公約的要求，F(xiàn)NPP牽引開始后應(yīng)進行應(yīng)急逃生演習(xí)，演習(xí)由FNPP作業(yè)單位組織，所有人員（除FNPP牽引指揮小組外）均應(yīng)按要求穿戴救生衣攜帶呼吸器由較近逃生通道撤離到各自救生艇所在甲板集合點。應(yīng)急演習(xí)應(yīng)按照規(guī)定的周期進行，確保所有人員在聽到警報后及時安全地到達指定位置。

4.4 牽引途中FNPP方職責

在牽引過程中，F(xiàn)NPP方職責主要是拖航指揮小組和牽引施工方以及作業(yè)者方的職責分工。拖航指揮小組負責整條航線的轉(zhuǎn)向、航速、避風等各項指揮工作。牽引作業(yè)單位負責配合牽引指揮小組進行甲板拖纜掛纜及主牽引纜緊急解脫等甲板作業(yè)以及FNPP按照要求進行固定懸掛等工作。FNPP作業(yè)方應(yīng)確認中控系統(tǒng)尤其是應(yīng)急系統(tǒng)（如消防、排水、電力等）正常工作并配合牽引指揮小組按照《國際海上避碰規(guī)則》要求開啟信號燈，并安排值班人員，確保通訊通暢，甲板工作人員每天進行值班巡視、瞭望，確認牽引系統(tǒng)正常工作，檢查FNPP下部各艙室是否有進水、泄漏等情況，檢查救生設(shè)施是否完好等，同時FNPP業(yè)主應(yīng)確認FNPP對《國際船舶和港口設(shè)施保安規(guī)則》的符合性。

4.5 主牽引船職責

主牽引船按照預(yù)定航線根據(jù)牽引指揮小組的指示操作拖輪牽引FNPP航行。同時，根據(jù)海況、氣象等條件及時與指揮小組溝通，隨時微調(diào)航線。主牽引船與FNPP的通訊要時刻保持暢通，24 h進行瞭望，同時將信息及時反饋FNPP指揮小組。主牽引船還應(yīng)每天按時將FNPP到達位置和第二天的預(yù)計船位向陸地有關(guān)部門及FNPP方報告。

4.6 輔牽引船職責

輔牽引船應(yīng)在主牽引船前方1～2海里位置航行，對FNPP周圍半徑5 km之內(nèi)航行上的障礙物、漁船等進行警告、驅(qū)趕、清理，并及時通知主牽引船和FNPP方以確保其可在安全距離外進行調(diào)整。保持24 h瞭望，輔牽引船還應(yīng)每天兩次圍繞主牽引船和FNPP進行環(huán)繞觀察，對其牽引系統(tǒng)、吃水情況進行檢查，發(fā)現(xiàn)異常情況及時向牽引指揮小組報告。在發(fā)生主牽引船或主牽引系統(tǒng)異常時，掛托應(yīng)急拖纜，控制FNPP位置，解除發(fā)生的險情。

5 牽引結(jié)束

5.1 牽引到達海上安裝海域

FNPP在即將到達目的地海域時，主牽引船根據(jù)海況情況緩慢減速，確認到達時間，并將預(yù)計的到達時間報告給FNPP和現(xiàn)場安裝工作經(jīng)理，按照安裝經(jīng)理和牽引小組的指示確定停航點。

5.2 拋錨或滯航

到達停航點后，一般距離待連接的單點系泊1～3海里處，根據(jù)拋錨試驗結(jié)果、海況條件和等待時間，確定拋錨或滯航。如果其他就位拖輪均已在現(xiàn)場準備完畢，海況條件也較好，則可滯航換拖，反之在拋錨試驗良好的情況下則可拋錨等待。

5.3 解拖及換拖

主牽引船拖FNPP沿頂流方向滯航，就位拖輪在FNPP船艉進行就位拖纜掛拖，船艉就位牽引船掛托完畢后，主牽引船與船艉就位拖輪配合進行FNPP轉(zhuǎn)向，使FNPP船艉朝向下流方向，此時船尾就位拖輪拖帶FNPP滯航，解除主牽引船，并在FNPP船艉兩側(cè)掛接兩條輔助拖輪，等待時機就位協(xié)助主拖輪進行定位安裝。根據(jù)浮動電站所在海況的特點，可以選擇采用單點系泊式固定或者錨鏈固定，通過主輔拖輪的協(xié)助，在現(xiàn)場可以完成相關(guān)的固定。

6 結(jié)論

本文根據(jù)海洋油田平臺經(jīng)驗，結(jié)合國際核動力商船的相關(guān)規(guī)定以及我國核安全相關(guān)法規(guī)的要求，對這類船體式浮動核電站FNPP的牽引程序進行了探討，包括FNPP拖航證辦理、牽引出港、引水、海上牽引、氣象保障，以及拖航過程中的指揮小組，被拖對象FNPP、主輔牽引船等，詳細論述了各方的職責和任務(wù)，針對FNPP牽引的實際工程施工、項目組織等都具有重要的參考意義。

[1] 張彩坤．俄羅斯浮動核電站綜述．潛艇技術(shù)[J]，2013，12(1).

ZHANG Cai-kun. Russian Floating Nuclear Power Plants Overview. Submarine Technology [J]，2013, 12(1).

[2] Floating Power-generating Unit with a KLT-40S Reactor System for Desalinating Sea Water，V. I. Kostin, Yu. K. Panov, V. I. Polunichev, and I. E. Shamanin, Atomic Energy, 2007,102（1）.

[3] 姜進方，等．大型FPSO儲油輪拖航探述［J］．中國海洋平臺，2012， 27(2).

JIANG Jin-fang,et al. Introduction of FPSO Ocean Towage [J].China offshore Platform，2012，27(2).

[4] IMO《核動力商船安全法規(guī)》．

IMO The Nuclear-powered Ship Safety Regulations.

[5] IMO《1972年國際海上避碰規(guī)則》及1981修正案、1987修正案、1993修正案、2001修正案.

IMO“International Regulations for Preventing Collisions at Sea”(1972)，and 1981, 1987，1993 and 1987 amendments.

[6] HAF102，核動力廠設(shè)計安全規(guī)定，2010．

HAF102, Nuclear Power Plant Design Safety Rules, 2010.

Study on the FNPP Ocean Towage

LI Song1, LIU Cong2, MING Zhe-dong1, XU Yu1
(1. Nuclear Power Institute of China, Chengdu, Sichuan Prov. 610031; 2. China National Offshore Oil Corp., Beijing 100010，China)

Based on experiences gained in offshore oil engineering projects, this paper describes the tractor-ship, application of certificates & permits, leaving port towage, pilot age, ocean towage, weather warranty and responsibilities of towage commanding team, FNPP crew, towing tugs and escort tugs.

FNPP; tractor-ship; certificate & permission; pilot age & leaving port; ocean towage; weather warranty

TM623 Article character：A Article ID：1674-1617（2016）04-0313-05

TM623

A

1674-1617（2016）04-0313-05

2016-09-10

李 松（1979—），男，高級工程師，碩士研究生，主要從事模塊式小型堆和海上浮動式核電站方面的研究和管理工作。