船舶安全返港對(duì)于輪機(jī)設(shè)計(jì)的影響

彭秀清+黃秋云+蔣勇剛+馬強(qiáng)

摘 要：本文以我公司為新加坡太平洋光輝有限公司建造的115 m居住工程船（簡(jiǎn)稱115mCSV）為依托，深入解讀相關(guān)規(guī)范，系統(tǒng)總結(jié)了滿足36人客船的安全返港系統(tǒng)設(shè)置的特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)船設(shè)計(jì)建造經(jīng)驗(yàn)，闡述了安全返港輪機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞： 36人客船 安全返港系統(tǒng) 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

中圖分類號(hào)：U674.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： Based on the experience of building 115m construction support vessel（referred to as 115mCSV）for Pacific Radiance Ltd in our company and in-depth investigation of the relevant specifications， this paper summarized the features and difficulties of machinery design in compliance with the requirements for safe return to port for 36-people passenger ship and describes the key points of the machinery design.

Key words： 36-people passenger ship； Machinery for safe return to port； Key points of design

1 前言

近年來，客船海難事故頻發(fā)（如4.16韓國(guó)“歲月號(hào)”客船事故、5.12意大利蘭佩杜薩島附近沉船事故等），造成了嚴(yán)重的生命和財(cái)產(chǎn)損失。國(guó)際海事組織對(duì)客船的安全性能越來越關(guān)注，對(duì)于新建客船提出了一系列要求，希望這些客船在遇到海難事故時(shí)能保障人命安全。

為此，安全返港規(guī)范應(yīng)運(yùn)而生，但其生效時(shí)間短，至今世界上按此規(guī)范建造的船舶也屈指可數(shù)，國(guó)內(nèi)更難找到滿足此要求的設(shè)計(jì)和實(shí)船，船廠、審圖中心和設(shè)計(jì)院在這方面的技術(shù)儲(chǔ)備也較欠缺。在船舶設(shè)計(jì)中，應(yīng)對(duì)安全返港的方法措施多種多樣，船員在事故發(fā)生后對(duì)系統(tǒng)的操作也各不相同。設(shè)計(jì)人員應(yīng)綜合考慮各種因素，在滿足規(guī)范的前提下，力求提供簡(jiǎn)單、可靠、易操作的方案，避免超額配置，以減少成本及設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的工作量。

2 安全返港規(guī)范

2006 年12月8 日IMO以MSC.216（82）決議通過了《1974國(guó)際海上人命安全公約》的修正案[1]，該修正案要求客船“利用自身能力安全返港及支持人員有序撤離和棄船所需系統(tǒng)維持正常運(yùn)行不小于3小時(shí)”的規(guī)定，在2010年7月1日正式生效。

海安會(huì)在第80屆會(huì)議頒布了《MSC.1/Circ.1214》客船安全返港及有序撤離和棄船時(shí)系統(tǒng)服務(wù)仍可運(yùn)行的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。

海安會(huì)第87屆會(huì)議又頒布了《MSC.1/Circ.1369》[2]客船失事后船舶系統(tǒng)能力評(píng)估的臨時(shí)解釋，替代《MSC.1/Circ.1214》。

目前安全返港設(shè)計(jì)執(zhí)行的主要依據(jù)為《MSC.1/Circ.1369》。

在SOLAS第Ⅱ-2章第21條明確了執(zhí)行的條件： 2010年7月1日及以后建造的船長(zhǎng)為120 m及以上，及具有三個(gè)及三個(gè)以上主豎區(qū)的客船應(yīng)符合本條的規(guī)定；而 2008 年5 月13 日IMO 以MSC.266（84）決議通過了《特種用途船舶安全規(guī)則》， 在規(guī)則中規(guī)定：對(duì)載運(yùn)240 人以上的船舶，應(yīng)符合SOLAS 第II-2 章對(duì)載運(yùn)36 名以上乘客的客船的要求。

3 安全返港的基本要求

115 m CSV雖沒有達(dá)到120 m長(zhǎng)，但是主豎區(qū)超過3個(gè)且人員300人超過240人，所以本船需要滿足SOLAS安全返港的有關(guān)要求。

當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，船長(zhǎng)可基于對(duì)實(shí)際情況的估計(jì)，決定是利用自身能力安全返港還是人員有序撤離和棄船。如表1所示：

3.1 事故界限界定

事故界限分為進(jìn)水事故和火災(zāi)事故兩種：

（1）適用范圍

船長(zhǎng)120 m及以上，或有3個(gè)及以上主豎區(qū)的客船應(yīng)符合本條規(guī)定；發(fā)生進(jìn)水破損時(shí)重要系統(tǒng)的有效性。【1】 在2010年7月1日或以后建造的客船，應(yīng)使船舶在任何單個(gè)水密艙室進(jìn)水時(shí)，第II-2/21.4條規(guī)定的系統(tǒng)保持運(yùn)行。

（2）事故界限

就失火而言，事故界限包括：原發(fā)處所受損直至最近的“A”級(jí)邊界，該邊界可以是原發(fā)處所的一部分，只要原發(fā)處所受固定滅火系統(tǒng)保護(hù)；原發(fā)處所和相鄰處所受損直至最近的“A”級(jí)邊界，該邊界不是原發(fā)處所的一部分。

評(píng)估船舶系統(tǒng)能力時(shí)，應(yīng)分別就事故界限范圍進(jìn)行分析：發(fā)生未超事故界限事故時(shí)，可依靠自身動(dòng)力安全返港的能力，從浸水和火災(zāi)兩種情況分別進(jìn)行評(píng)估，火災(zāi)事故和進(jìn)水事故可視為不同時(shí)發(fā)生，發(fā)生超事故界限的事故時(shí)，系統(tǒng)保持運(yùn)行以支持人員有序撤離和棄船的能力，主要從火災(zāi)事故進(jìn)行評(píng)估。

3.2 船舶安全返港能力考核

（1）航速考核

在蒲福風(fēng)級(jí)8級(jí)的天氣條件和相應(yīng)的海況下，最小航速為6 kn。

（2）電力負(fù)荷考核

當(dāng)任意機(jī)艙發(fā)生火災(zāi)或進(jìn)水事故時(shí)，剩余電站的容量可持續(xù)用于SOLAS公約第II-2/21.4條和第II-2/21.5.1.2條中規(guī)定的所有重要設(shè)備或系統(tǒng)，且充分注意到這些設(shè)備同時(shí)運(yùn)行的可能性；棄船應(yīng)有電力可用，包括救生設(shè)備和裝置以及SOLAS 公約第II-2 22.3.1 條中所述的系統(tǒng)，并充分注意可同時(shí)操作的設(shè)備。

（3）重要系統(tǒng)能力考核

第II-2/21.4條14個(gè)重要系統(tǒng)、第II-2/21.5.1.2條人命保障系統(tǒng)和II-2 22.3.1 條維持3小時(shí)的撤離核心系統(tǒng)維持可用。

（4）安全區(qū)域考核

在沒有浸水及事故影響的主豎區(qū)以外，有通往救生設(shè)施的安全通道、盥洗設(shè)備、水、食物、臨時(shí)醫(yī)務(wù)室、躲避風(fēng)雨的地方、防暑降溫措施、照明、通風(fēng)。

（5）主豎區(qū)劃分考核

主豎區(qū)劃分應(yīng)在滿足SOLAS要求下盡量大，以簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。同時(shí)，應(yīng)確保主發(fā)電機(jī)房和應(yīng)急發(fā)電機(jī)房不位于同一個(gè)主豎區(qū)。

4 輪機(jī)設(shè)備和基本系統(tǒng)配置原則

4.1 推進(jìn)系統(tǒng)

根據(jù)規(guī)格書主機(jī)功率、推進(jìn)器功率、船模試驗(yàn)數(shù)據(jù)等，復(fù)核航速是否滿足8級(jí)海況6 kn的最低要求，若不滿足應(yīng)協(xié)商采用加大推進(jìn)器功率或其他措施確保滿足最低要求。本船為柴電推進(jìn)，配置4臺(tái)主發(fā)電機(jī)（2×3 300 kW，2×2 600 kW）、2臺(tái)停泊發(fā)電機(jī)（2×740 kW）、2臺(tái)全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器（2×2 500 kW）、1臺(tái)可伸縮全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器（1 600 kW），發(fā)電機(jī)和推進(jìn)器都分別布置在左右機(jī)艙和左右推進(jìn)器艙，可伸縮推布置在首部。動(dòng)力系統(tǒng)布置相互獨(dú)立，相互冗余，推進(jìn)器廠家預(yù)估航速超過7 kn，滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 電力負(fù)荷復(fù)核

電力負(fù)荷需對(duì)支撐安全返港系統(tǒng)綜合考慮，取計(jì)算中的最大負(fù)荷，核算是否滿足要求。本船單機(jī)艙分別配備3 170 kW發(fā)電機(jī)1臺(tái)、2 495 kW發(fā)電機(jī)1臺(tái)，而安全返港極限負(fù)荷為4 817 kW，滿足安全返港要求。

同時(shí)，應(yīng)核算應(yīng)急電機(jī)能力是否能滿足3小時(shí)撤離所需照明、應(yīng)急消防泵、應(yīng)急艙底泵、內(nèi)外部通信、救生艇吊等供電需求。本船應(yīng)急發(fā)電機(jī)260 kW，安全撤離所需負(fù)荷約95 kW，滿足要求。

4.3 破艙穩(wěn)性復(fù)核

在滿足船舶穩(wěn)性和不影響船舶操縱的情況下，應(yīng)使每個(gè)分隔區(qū)域盡可能大，這樣既簡(jiǎn)化分析區(qū)域，又能減少隔離閥的使用，使船舶系統(tǒng)更為簡(jiǎn)練。

4.4 重要系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)

重要系統(tǒng)都應(yīng)雙套冗余設(shè)計(jì)，而且需在不同的防火水密分隔內(nèi)，除非為非失火處所，如CO2室等。

4.5 臨界系統(tǒng)事故外可用性

臨界系統(tǒng)是用于評(píng)估中有可能由于一個(gè)或多個(gè)火災(zāi)事故（每個(gè)不超過火災(zāi)事故臨界）或由于一個(gè)或多個(gè)艙進(jìn)水情況（每個(gè)不超過單個(gè)水密艙室）不能適當(dāng)運(yùn)作、整個(gè)系統(tǒng)、一個(gè)部件或系統(tǒng)部件之間連接的故障、重要系統(tǒng)不能正常運(yùn)作的任何其它故障，均會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)故障。常見的臨界系統(tǒng)有：艙底水系統(tǒng)、壓載水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、進(jìn)水探測(cè)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)除了在兩個(gè)主豎區(qū)設(shè)置兩套控制系統(tǒng)外，還要注意充分隔離和耐火處理。

5 系統(tǒng)設(shè)置及應(yīng)對(duì)措施

5.1 燃油注入、輸送和服務(wù)系統(tǒng)

船舶安全返港時(shí)，不可能發(fā)生外部往船上注油，因此外部燃油注入系統(tǒng)不需要評(píng)估。而燃油輸送和服務(wù)系統(tǒng)是為主機(jī)服務(wù)的，主機(jī)在安全返港中扮演動(dòng)力的角色，因此有必要進(jìn)行評(píng)估。

根據(jù)計(jì)算，本船安全返港所需油料不少于25 m?，沉淀艙為40 m?，在沉淀艙設(shè)置剩余油料大于25 m?，就無需評(píng)估儲(chǔ)存艙到沉淀艙的系統(tǒng)可用性。

5.2 壓載系統(tǒng)

壓載系統(tǒng)一般在兩個(gè)機(jī)艙各設(shè)置1臺(tái)壓載泵外，在每個(gè)壓載艙雙路設(shè)計(jì)設(shè)置兩套吸口管，或管路采用的環(huán)形設(shè)計(jì)。在壓載艙區(qū)域最好設(shè)置管隧來布置壓載管路和閥，若沒有管隧，則壓載艙的閥應(yīng)為耐火閥，或在水密艙壁兩側(cè)設(shè)置隔離閥，隔離閥應(yīng)為耐火閥，連接采用耐火墊片。

系統(tǒng)抽吸能力應(yīng)確保泵的吸高能滿足要求，否則應(yīng)加大泵的吸高或加泵。

壓載艙雙路設(shè)計(jì)時(shí)，兩個(gè)吸口閥應(yīng)該布置在不同區(qū)域，才能保證閥處所著火不影響壓載艙的可用性，否則應(yīng)進(jìn)行評(píng)估。

規(guī)格書中若未要求本系統(tǒng)采用遙控閥，則可將吸口閥布置在相鄰壓載艙內(nèi)，通過小軸傳動(dòng)到甲板面操作。但若規(guī)格書中明確要求遙控閥，則即便將吸口閥布置在相鄰壓載艙內(nèi)，仍然存在控制系統(tǒng)需要布置在通道問題，除非將控制系統(tǒng)采用IP56布置在露天甲板，但這樣對(duì)于船的美觀性和維護(hù)性都存在問題，故在滿足穩(wěn)性情況下，隔離閥方案將是比較經(jīng)濟(jì)的。

5.3 艙底水系統(tǒng)

與壓載系統(tǒng)類似，也需核算泵的能力，進(jìn)而是否采取相應(yīng)提升吸高或加泵等措施。

兩個(gè)機(jī)艙各設(shè)置1臺(tái)艙底水泵外，管路采用環(huán)形設(shè)計(jì)，艙底水總管過水密壁時(shí)，兩側(cè)設(shè)置的隔離閥，且法蘭連接墊片為耐火墊片。若全部采用耐火閥，則不需要設(shè)置隔離閥。

有序撤離對(duì)于艙底水系統(tǒng)要求在失事主豎區(qū)外仍可適用，則按艙底泵系數(shù)算出的其他艙底泵，如第3艙底水泵應(yīng)和主艙底泵不布置在同一個(gè)主豎區(qū)，且穿主艙底泵所在主豎區(qū)管路兩側(cè)必須設(shè)置隔離閥。

5.4 消防系統(tǒng)

在每個(gè)機(jī)艙設(shè)置一臺(tái)主消防泵，在機(jī)艙外再設(shè)置1臺(tái)應(yīng)急消防泵。每個(gè)主豎區(qū)應(yīng)盡可能設(shè)置管弄來放置消防總管，在管弄內(nèi)布置隔離閥。出機(jī)艙的主消防管設(shè)置隔離閥，系統(tǒng)墊片采用耐火墊片。

有序撤離對(duì)于主消防系統(tǒng)要求在失事主豎區(qū)外仍可適用，則第3消防水泵和主消防泵不能布置在同一個(gè)主豎區(qū)，且穿主消防泵所在主豎區(qū)管路上必須設(shè)置隔離閥。

5.5 進(jìn)水探測(cè)系統(tǒng)

對(duì)于干艙的進(jìn)水探測(cè)系統(tǒng)可采用一個(gè)液位開關(guān)分兩路到兩個(gè)不同主豎區(qū)顯示器。MSC.1/Circ.1291對(duì)于安裝有一套液位遙測(cè)的液艙提出可不設(shè)置進(jìn)水探測(cè)，而CCS、ABS要求這些液艙也應(yīng)滿足進(jìn)水探測(cè)系統(tǒng)的要求，這就要求液位遙測(cè)系統(tǒng)必須設(shè)置兩套CPU和顯示，傳感器采用兩套或一套轉(zhuǎn)換為開關(guān)量信號(hào)后，去兩個(gè)不同主豎區(qū)。

5.6 系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（1）管路厚度必須不小于載重線公約要求或者包裹A60絕緣；管路連接盡量采用焊接連接，若采用法蘭連接，墊片應(yīng)該采用耐火墊片；

（2）設(shè)置管弄專門放置管路和閥時(shí)，內(nèi)部不能有可燃的布置；

（3）設(shè)置電纜管時(shí)應(yīng)包裹A60絕緣，滿足電氣專業(yè)的隔離處理；

（4）蝶閥應(yīng)采用耐火型蝶閥或截止閥，截止閥相對(duì)耐火型蝶閥成本低廉；

（5）在相應(yīng)區(qū)域外應(yīng)設(shè)置隔離閥，保證事故外系統(tǒng)可用；

（6）空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的耐火風(fēng)閘，來保證隔離區(qū)域外的可用；

（7）供水和黑水系統(tǒng)若采用塑料管，其穿過A級(jí)艙壁應(yīng)盡量采用耐火穿艙件。

6 小結(jié)

（1）總體性能的復(fù)核是安全返港設(shè)計(jì)的前提，直接決定了整船的布置，在合同前應(yīng)仔細(xì)核查；

（2）規(guī)范未對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的方法加以限制，應(yīng)深刻地理解規(guī)范和掛旗國(guó)要求，從中找出合理的解決辦法；

（3）系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單可靠，避免超配導(dǎo)致成本浪費(fèi)和操縱復(fù)雜化；

（4）應(yīng)在后期實(shí)船模擬驗(yàn)證發(fā)生事故時(shí)的各系統(tǒng)能力和配置。

參考文獻(xiàn)

[1] MSC.216（82）《1974年國(guó)際海上人命安全公約 》2006年修正案.

[2] MSC.1/Circ.1369 《客船發(fā)生火災(zāi)或進(jìn)水事故后系統(tǒng)能力評(píng)估的暫行解釋性說明》.

[3] MSC.1/Circ.1291 《客船進(jìn)水探測(cè)系統(tǒng)指導(dǎo)》.

[4]《安全返港的相關(guān)要求及對(duì)電氣設(shè)計(jì)的影響》.船舶設(shè)計(jì)通訊第135期.