1 100TEU集裝箱船露天防凍設(shè)計(jì)

吳育芳

摘? ? 要：BV COLD DI符號(hào)是BV船級(jí)社關(guān)于船舶短期寒冷天氣環(huán)境運(yùn)行的一個(gè)附加符號(hào)。本文主要根據(jù)實(shí)船建造經(jīng)驗(yàn)介紹BV 規(guī)范中 COLD DI符號(hào)關(guān)于露天防凍要求，包括設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)要求以及應(yīng)對(duì)措施，如露天管路的防凍措施、排舷外口的防凍措施、壓載艙的防凍措施和通風(fēng)設(shè)備的防凍措施等。

關(guān)鍵詞：寒冷氣候;船舶;防凍

中圖分類號(hào)：U664.8? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Weather Deck Anti-freezing Design of 1 100TEU

Container Ship for BV COLD DI

WU Yufang

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co.， Ltd.， Guangzhou 510725 ）

Abstract： The BV COLD DI symbol is an additional class notation of the BV Classification Society for the operation of ships in short period cold weather conditions. This paper mainly introduces the anti-freezing requirements on weather deck for BV class notation COLD DI based on the experience of ship construction， including design principle， design requirements， and countermeasures， such as anti-freezing measures for piping on weather deck， overboard pipes， ballast tanks and ventilation equipment.

Key words： Cold weather; Ship; Anti-freezing

1? ? ?前言

近十年來(lái)，隨著全球氣候變暖，極地航運(yùn)已成為一個(gè)熱點(diǎn)。IMO于2009年12月通過(guò)了《在極地水域內(nèi)船舶航行指南》;與此同時(shí)，國(guó)際船級(jí)社協(xié)會(huì)（IACS）于2006年頒布了《極地船級(jí)要求》;2014年11月21日IMO通過(guò)了《國(guó)際極地水域營(yíng)運(yùn)船舶規(guī)則（極地規(guī)則）》。

2016年我公司簽約4條滿足BV船級(jí)社 COLD DI入級(jí)符號(hào)的1 100TEU集裝箱船，其主要參數(shù)如下：

船長(zhǎng)? ? ? ? ? ? ? ? ?159.90 m

兩柱間長(zhǎng)? ? ? ? 150 m

船寬 ? ? 24.5 m

型深? ? ? ? ? ? ? ? ?14.8 m

設(shè)計(jì)吃水? ? ? ? ?8.25 m

結(jié)構(gòu)吃水? ? ? ? 10.5 m

集裝箱數(shù)? ? ? ? 1 148TEU

總噸位? ? ? ? ?約15 300 t

設(shè)計(jì)航速 20 kn

載重量 20 400 DWT

定員 21人

續(xù)航力? ? ? ? ?12 000 n mile

取得COLD DI 符號(hào)的船舶能在短時(shí)間低溫環(huán)境下操作，本文簡(jiǎn)要介紹該型船響應(yīng)BV COLD DI 符號(hào)關(guān)于露天設(shè)施的防凍設(shè)計(jì)。

2? ? ?BV規(guī)范附加COLD DI符號(hào)的解讀

2.1? ?COLD DI 的定義

BV規(guī)范附加COLD DI符號(hào)授予短時(shí)間內(nèi)在寒冷氣候環(huán)境下操作的船舶，不包含那些被冰層覆蓋的水域，而配置滿足需要的除冰系統(tǒng)和設(shè)備。

COILD DI 符號(hào)不同于《極地規(guī)則》的要求，只適用于短時(shí)間在寒冷氣候下操作的船舶，水面未出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。對(duì)于機(jī)械裝置，一是保證推進(jìn)系統(tǒng)和其他重要系統(tǒng)運(yùn)行可靠性;二是阻止結(jié)冰，因結(jié)冰會(huì)影響船舶安全和船員的安全。

2. 2 設(shè)計(jì)原則

附加COLD DI符號(hào)船舶的設(shè)計(jì)原則：一是保證機(jī)器處所維持一定溫度，保證該處所的設(shè)備正常運(yùn)行，尤其是推進(jìn)裝置、電器設(shè)備、輔助系統(tǒng)和其他一些重要系統(tǒng);二是防止管子和附件內(nèi)部形成冰。重點(diǎn)考慮管路的布置應(yīng)避免在透氣管內(nèi)（尤其是海底門、冷卻水循環(huán)艙、壓載艙的透氣管）或者自動(dòng)關(guān)閉裝置內(nèi)部（如有）形成冰，包含冷卻水循環(huán)艙和壓載艙的測(cè)深、溢流、透氣管路，以及其它露天區(qū)域的管系（如壓縮空氣、蒸汽管或蒸汽泄放管、水噴淋管、露天疏排水、沖洗管和泄放管等）;三是防止通風(fēng)口形成冰，特別是服務(wù)于機(jī)械處所、應(yīng)急發(fā)電機(jī)房和空調(diào)機(jī)間的通風(fēng)口。

2.3? ?露天區(qū)域防凍設(shè)計(jì)要求

露天區(qū)域防凍設(shè)計(jì)要求，可歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：

（1）露天管路防凍：可以通過(guò)增加伴熱或放泄的方式實(shí)現(xiàn)，比如壓縮空氣、疏排水、透氣測(cè)深、消防噴淋、燃油管等;

（2）液艙防凍：防止艙內(nèi)結(jié)冰導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形，主要是位于水線以上的冷卻水循環(huán)艙和壓載艙。需要注意的是，淡水艙如果有一部分在水線以上也應(yīng)考慮防凍。規(guī)范要求：“應(yīng)確保壓載艙的液位傳感器和遙測(cè)裝置能操作;每個(gè)壓載艙要提供溫度傳感器并在艙內(nèi)出現(xiàn)低溫的情況下給出報(bào)警;壓載泵要提供泵吸口處的低壓報(bào)警和切斷裝置”;

（3）通風(fēng)口防凍：防止空氣進(jìn)口結(jié)冰，可以采用閉式通風(fēng)循環(huán)、加熱等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如機(jī)艙、應(yīng)急發(fā)電機(jī)房、中央空調(diào)等進(jìn)風(fēng)口，以及裝載危險(xiǎn)品貨艙進(jìn)出風(fēng)口;

（4）露天絕緣防凍：如果有提供絕緣材料，需用合適的殼體保護(hù)，以能抵擋可能的海水沖擊。

3? ? 防凍設(shè)計(jì)實(shí)施方案

3.1? ?露天管路的防凍措施

露天管路的防凍措施應(yīng)能保證防止管路內(nèi)部結(jié)冰，常用的防凍措施有兩種：一種是加熱伴行;另一種是放空管內(nèi)殘液。加熱伴行又分為電加熱、蒸汽加熱、熱油加熱等幾種型式，不同的加熱型式對(duì)成本有較大影響。該船配有熱油系統(tǒng)，但采用熱油加熱方式成本較高，考慮到成本和可行性采用了電加熱型式，加熱絲最高溫度65 ℃。

（1）露天疏排水管路

① 由于貨艙區(qū)域露天的疏排水管通常是直接排舷外，且排舷外高度常在水線以上，按照規(guī)范要求管子排舷外處要有防凍措施：為了減少接線盒數(shù)量，電加熱帶從上到下設(shè)置，如圖1、圖2所示。

② 上建露天的疏排水管路，僅對(duì)會(huì)影響逃生、救生通道的地漏所在管路設(shè)置電加熱裝置，結(jié)冰之后采用手動(dòng)除冰的方式;

③ 考慮到電加熱帶的絕緣性能，電加熱帶繞在管路和地漏外部;如果繞在地漏和管子里面，絕緣等級(jí)要相應(yīng)提高且施工不太方便;電加熱帶在管外部由常規(guī)電器用的綁扎帶固定;

④ 為了節(jié)省接線盒，電加熱帶從管路上端連續(xù)繞到管路下端;

⑤ 為了提高電加熱帶的有效功率，所有帶電加熱的管路都設(shè)置了絕熱包扎，并在鋁箔布外面再包覆一層0.5 mm厚的不銹鋼板作為保護(hù)，如圖3所示。

（2）露天壓縮空氣管路

僅對(duì)影響到船舶安全的設(shè)備的壓縮空氣管路經(jīng)過(guò)露天時(shí)才設(shè)置電加熱，如汽笛的壓縮空氣管等;其他雜用的壓縮空氣管不設(shè)加熱。

（3）露天透氣測(cè)深管路

① 透氣帽

為了防止空氣進(jìn)口結(jié)冰，壓載水艙和冷卻水循環(huán)艙的透氣帽帶電加熱。電加熱透氣帽采用整體帶電加熱的形式，而不是在透氣帽外部包覆加熱帶的形式;

② 測(cè)深管

僅對(duì)壓載水艙和冷卻水循環(huán)艙的測(cè)深管，且測(cè)深管伸出甲板面暴露于露天時(shí)，甲板面上那一截需配電加熱;當(dāng)測(cè)深管與甲板面平齊時(shí)，由于管子不在露天則不需設(shè)置。

（4）露天噴淋管路

露天噴淋管路主要是指貨艙噴淋管路和洗窗噴淋管路，這些管路由室內(nèi)穿到室外的通艙艙件參照排煙管的通艙件設(shè)置了絕緣隔離裝置。

（5）露天消防管路

露天消防管路主要是通過(guò)設(shè)置放泄閥，當(dāng)消防管不用時(shí)通過(guò)放泄閥放掉管路內(nèi)部的殘水，同時(shí)對(duì)露天管路進(jìn)行絕熱包扎的方式進(jìn)行防凍，絕熱包扎材料和形式與疏排水管相同。

（6）燃油輸送管路

考慮到燃油從駁船上加到船上時(shí)一般都有一定的溫度，且當(dāng)從船上往外將油駁出時(shí)，油艙內(nèi)和甲板面以下的管路都有加熱，所以加油站的燃油管未提供加熱。

3.2? ?排舷外口的防凍措施

排舷外口在輕載水線下≥400 mm時(shí)，無(wú)需加熱，反之則宜加熱。如前所述，貨艙的疏排水排舷外口都在輕載水線以上，故需配加熱。

連接到海底門的透氣管也和壓載水艙的透氣管一樣設(shè)置電加熱。由于應(yīng)急海底門的透氣為鵝頸透氣，電加熱帶直接繞在露天的透氣管上。

3.3? ?壓載水艙、冷卻水循環(huán)艙的防凍措施

邊壓載艙的艙室頂部一般都在設(shè)計(jì)水線以上暴露的環(huán)境中，長(zhǎng)時(shí)間與低溫環(huán)境接觸，頂部的壓載水很容易結(jié)冰堵塞透氣管路，造成壓載艙室的船體結(jié)構(gòu)變形，破壞船體結(jié)構(gòu)，故應(yīng)設(shè)置加熱;而處于水線以下的壓載水艙則不考慮防凍措施。

一般集裝箱船的邊壓載艙都有一部分艙容在水線以上，故須考慮防凍措施。

（1）設(shè)置溫度檢測(cè)

No.1 底壓載艙和首尖艙因有一部份在水線以上，故要考慮設(shè)置溫度監(jiān)測(cè);由于邊壓載水艙頂裝的液位傳感器都帶有溫度感應(yīng)的功能，故所有邊壓載艙不單獨(dú)帶溫度傳感器。

（2）設(shè)置吹泡管

為了防止邊壓載水艙在水線上面的部分液面結(jié)冰，為邊壓載艙設(shè)置了吹泡管，不停擾動(dòng)水艙內(nèi)的水。吹泡管設(shè)置在艙柜的底部，噴口朝上，吹泡壓縮空氣的最大壓力不得超過(guò)水艙的設(shè)計(jì)壓力，如圖4所示。

3.4? ?通風(fēng)設(shè)備的防凍措施

（1）為空調(diào)、機(jī)器處所、應(yīng)急發(fā)電機(jī)房服務(wù)的進(jìn)風(fēng)口設(shè)置電加熱百葉窗，由百葉窗廠家整體供貨;其他風(fēng)口不設(shè)加熱。

（2）有些貨艙既可以裝載冷藏箱，又可以裝載危險(xiǎn)品，出于安全和經(jīng)濟(jì)性考慮，只為危險(xiǎn)品進(jìn)出風(fēng)口設(shè)置電加熱;由于有些百葉窗布置在舷側(cè)艙口圍上方的艙蓋上，如果在這些百葉窗上設(shè)置電加熱，那插座線之類的在艙蓋吊裝時(shí)都不能固定，所以將用于危險(xiǎn)品的通風(fēng)裝置盡量都布置在貨艙中間段，而不布置在舷側(cè)艙蓋上。

4? ? 結(jié)束語(yǔ)

BV COLD DI符號(hào)僅適用于短時(shí)間在寒冷氣候環(huán)境下操作的船舶，不包含那些在被冰層覆蓋的水域航行的船舶，所以其防凍要求相對(duì)于破冰船等極地長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)營(yíng)的船舶有所降低。本文僅是參照入級(jí)BV規(guī)范船舶的建造經(jīng)驗(yàn)作出的一些簡(jiǎn)介，愿能為類似船舶設(shè)計(jì)提供借鑒。

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