冰級定義的有關分析及建議

王燕舞，張達勛

（708研究所，上海 200011）

0 前 言

近年來，世界冰級船隊尤其是冰級油船隊的發展正處于一個快速上升期。冰區船舶需求量的上升主要源于俄羅斯原油的強勁出口、北極地區油氣資源開采步伐的加快，以及“北方航線”（Northern Sea route，NSR）通航可能性的增加。

各主要船級社、IACS以及相關國家機構等都已制定了一系列相關規范和法規條文，以保證冰區船舶航行安全。此類規范、規定首先是依據各海區冰情統計資料對其劃分冰級，以便進一步對服務于該航區內的冰區船舶劃分船級，提出結構加強、推進系統等方面的對應要求。其中，明確規定船舶冰級的選擇是船東責任。冰級定義是船舶冰區加強要求制訂與實施的先決條件，對船舶結構型式、結構尺寸、功率需求等產生決定性影響。

目前，各類規范之間冰級定義在其形式、具體參數等方面存在著一定差異。即便是同一規范，船東方、設計方、監管方等之間由于所考慮的側重點不同，對船舶冰級及其適用范圍的理解也往往有所不同。

此外，由于近年渤海冰情的加劇，國內航區船舶的冰區加強問題已受到各方面的重視，并產生了一定的矛盾與意見分歧。如：有地方船檢要求冬季航行渤海灣的船舶“必需冰區加強”，未進行冰區加強船舶船檢證書需加注“冬季不準航行渤海灣”[1]；而大量沒有采取B級冰區加強（關于沿海漂流浮冰）的船舶，冬季仍安全航行在渤海灣。有設計方鑒于此甚至建議取消CCS規范B級加強[2]。就技術因素而言，此類分歧的產生還是緣于對冰級定義及其適用范圍的認識上存在不一致。

根據上述背景，本文對幾類常用冰區航行加強規范的冰級定義、定義依據作了簡要介紹，對其前提設定、適用范圍、參數類型等作了比較分析，為船舶適宜冰級的選取提供參考；并對IACS、CCS規范相關條文的改進、完善提出參考意見。

1 冰級定義簡介

目前，各主要船級社、相關國際組織關于冰區航行船舶結構加強規范已較為完善。按其適用船舶的服務航區冰情、工作性質、結構加強等級的不同，基本可劃分為當年冰冰區航行加強、多年冰冰區航行加強、破冰任務相關加強3類。

相應的冰級定義則按船舶服務航區內海冰冰齡、層冰厚度、強度的不同，大致可分為當年冰（當年冰齡，層冰厚度不超過1.2m，海冰強度相對較低）與多年冰（兩年及兩年以上冰齡，層冰厚度最大可達3.0m以上，海冰強度高）2大類。

1.1 芬蘭-瑞典冰級規則（FSICR）

目前普遍采用的當年冰類冰區加強規范為芬蘭和瑞典海事局（FMA & SMA）制訂的《芬蘭-瑞典冰級規則》（FSICR），適用于當年冰況，冬季航行于北波羅的海的船舶。冰區加強船舶假定在不超過其冰級標志對應的當年層冰厚度的開敞海域進行作業。

除俄羅斯船舶登記局（RMRS），各IACS船級社冰區加強規范（當年冰）均納入《芬蘭-瑞典冰級規則》（FSICR）要求。在冰級的定義上，除對當年漂流浮冰冰況的定義之外，各規范基本一致，僅在冰級符號上有所區別。而RMRS制訂的LU船級在冰級定義上也涵蓋了與FSICR近似等效的當年冰冰級。

此外，擬在加拿大極地水域航行的船舶還必須遵守《加拿大極地航行防污染規則》(CASPPR，1972)，并滿足其冰級要求。其冰級符號與 FSICR同樣存在對應關系。

表 1列出了各主要船級社規范冰級符號與FSICR(2002)符號之間對等關系（ABS 2008；BV 2007；CCS 2006；DNV 2008；GL 2009；LR 2005；NK2007；RINA 2008），所對應的層冰厚度，以及FSICR冰級與CASPPR 1972、RMRS 1999、IACS Polar Class 間的近似等效關系[3～9]。

表1 各船級社冰級符號與《芬蘭-瑞典冰級規則》（FSICR）對應關系

1.2 IACS極地船級

對于極地航行船舶的加強， IACS已形成有效決議，即UR I1～I3，合同建造日期在2008年3月及其后的船舶均需予以執行。該規范冰級設定、對應的冰載荷確定、冰帶加強區域、具體加強要求、輪機要求等已自成體系、頗為完善。

表2列出了IACS Polar Class冰況描述。但與之對應的層冰厚度則無明確定義，各船級社、設計院所的解釋也不盡相同，存在一定差異。

IACS PC 對冰況的描述采用世界氣象組織（WMO）海冰專用術語。其中，對當年薄冰、中等厚度冰的定義，即PC6、PC7，與FSICR IA Super、IA基本相近，如表1。當然，在實際結構設計中也存在將PC5與IA Super視作等效[10]的情形。

表2 IACS極地船船級描述[8]

1.3 各船級社規范

部分船級社的冰區規范除采用與FSICR、IACS PC相一致的冰區加強等級外，還存有獨立發展、自成體系的冰區加強規范。以ABS、DNV為例。

1)ABS根據船舶類型（破冰船、非破冰船）、所服務航區的冰情、進入時限的不同，是否需更高等級破冰船輔助作業等將冰區劃分為Ice Class A1、A0～D0（當年冰情）、Ice Class A2～A5（極地水域、多年冰情破冰船適用）等9個等級。表3為ABS 適用于極地水域破冰船的冰級定義。

表3 ABS 極地水域破冰船冰級定義[5]

2)DNV對于北極水域航行及執行破冰服務船舶提供了獨立的高等級冰區加強規范。其中冰級定義對名義海冰強度σice、名義層冰厚度hice做出了雙重規定。此外針對極地破冰船，還進一步設定了其最小設計沖撞破冰速度（Design Ramming Speed），如表4所示。

表4 DNV 冰級定義[6]

2 冰級定義分析

2.1 冰級定義依據

各類冰區加強規范的前提與根本在于冰級的設定與定義，而冰級的定義則只能基于目標海區的中長期冰情觀測資料。

例如：圖 1 為波羅的海各分海域冬季結冰概率；表5為波羅的海各海區長期觀測海冰厚度均值與標準差，其中等效厚度已計及冰脊影響[11]。

圖1 波羅的海冬季結冰概率[11]

表5 波羅的海各海區長期觀測海冰厚度均值與標準差[11]

FSICR之所以將IA Super、IA、IB、IC冰級對應冰厚設定為1.0m、0.8m、0.6m、0.4m，并規定波羅的海區內IA Super、IA級船舶可全年航行，而IB、IC級船舶則只可季節性限制通航，即本于此。

2.2 冰級選擇

各規范明確規定，根據船舶服務航區選擇適宜的冰級是船東責任。

為方便船東，IACS PC采用WMO解釋，對各冰級對應的海冰形態作直觀描述；ABS則對冰級船舶對應的可通行區域、通行時間等作出規定。在載荷系數、冰帶加強范圍、加強要求等方面均直接給出與冰級相對應的計算參數，但對海冰的具體物理參數均不作顯式規定。而FSICR、DNV等則關注目標航區海冰的理化性能，將其視為冰級定義的依據，并作為載荷計算、結構尺寸計算的直接輸入參數，但對適用航區未作進一步的細分。

因此，各類規范冰級定義按其指導思想的不同可大致分為面向船東（IACS PC、ABS等）與面向設計方（FSICR、DNV等）兩類。當然，兩者的區分也不是絕對的。

在冰級定義中，將適用海區劃分與海冰參數統一定義，有助于消除船東方、設計方、監管方之間理解上的分歧和含混之處。比如，RMRS冰區規范不僅規定了各冰級船舶對應的春、冬季可破層冰厚度，同時對其可通航海域、可通航時間也作出了詳細規定。而這些規定是建立在俄羅斯近百年冰情觀測資料的基礎上的。

基于文獻[3]～[6]、[9]相關條文、數據，表5整理列出了幾類冰區規范冰級定義的適用范圍、冰況描述、海冰物理性能以及對應的設計溫度之間的簡要對比。

由表5可知，各類冰區規范在冰級參數的形式、定義、數值范圍等方面既存在一定的相似之處，又有所不同。因此，在進行冰區船舶的冰級選擇時，不僅應對船舶設計航區的冰情資料有所掌握，而且應深入了解、理解各類冰級定義的前提設定、適用范圍、參數意義等。

鑒于各船級社高等級冰區加強規范之間的不一致性，IACS制訂了統一的極地船級，即 IACS PC1～PC7。這無疑是冰區規范發展史上具有里程碑意義的重大事件。

但是，其船級定義上僅采用WMO海冰專用術語，不涉及詳細的適用航區設定、海冰性能量化指標，實際上并不足以對船東、設計方和主管機關提供有效、充分的指導。使用方僅依靠簡略的冰況描述進行船級選擇，無疑是比較困難的，也將給后續船實際結構設計帶來一定的不確定性。

建議在規范后續完善過程中，消除各方意見分歧，在指導性文件中明確給出各冰級對應的海冰物理參數，如層冰厚度、海冰強度等；或列出對應的可通航季節、通航區域。

表5 各類冰級對應適用范圍、海冰物理參數等

2.3 CCS有關規范

目前，CCS尚不存在專用破冰船規范。CCS《鋼制海船入級規范》第八篇第九章“具有破冰能力船舶的補充規定”，適用于滿足FSICR冰區加強要求，“且航行于當年結冰水域、具有獨立破冰能力的非破冰專用船舶”。

該規定§9.2.1要求船舶安裝所需的推進功率應大于船舶破冰功率N1，即應不小于：

破冰航速v要求不小于5kn。這與LR原2004版《船舶入級規范和規則》第 3分冊，Ch.9，AC船級“船舶擬在多年冰情下作業時的功率配置”計算式是一致的[12]。而該船級適用于擬在北極或南極冰區中未破冰層（層冰厚度1.0m～3.0m）中航行的船舶。經驗證比對，在同等層冰厚度下，該式計算值與ABS極地破冰船級的功率要求(Pt.6,Ch.1, Sec.1,31.1)、DNV POLAR船級的功率要求(Pt.5, Ch.1,Sec.4, J200)是基本接近的。

將該計算式外推應用于當年冰（層冰厚度 h0為0.4m ～1.0m）是否合適，值得推敲。

如前節所述，極地多年冰的名義冰厚、海冰強度均高于北波羅的海當年冰。因此，可以認為，將該式作為基于北波羅的海當年冰況下非專用破冰船舶的功率要求是偏安全的。隨之而來，也將使結構尺度偏安全。建議適當降低計算公式中破冰航速以降低破冰功率要求。

3 結 語

本文對目前主要的幾類冰區規范的冰級定義作了簡要敘述，對其適用區域、前提條件、參數類型等作了比較分析，為各方進行船舶冰級的選取提供參考。

通過比較分析，建議IACS UR I在后續完善過程中，增加極地船級（PC）對應的海冰物理參數，如層冰厚度、海冰強度等；或詳細列出與之對應的可通航季節、通航區域；認為 CCS“具有破冰能力船舶的補充規定”有關條文過于偏安全，存在可商榷之處。

[1] 許運秀.冰區加強的含義及相關問題[J].中國船檢，2008,(9): 90-91.

[2] 馮振玉.海船都需要冰區加強嗎[J].中國船檢，2008,(9): 88-89.

[3] Finnish-Swedish Ice Class Rules[S].Finnish & Swedish Maritime Administration, 2002.

[4] Guidelines for application of the FSCIR[S].Finnish &Swedish Maritime Administration, 2005.

[5] Rules for Building and Classing Steel Vessels，Part 6,Ch.1 [S].American Bureau of Shipping, 2008.

[6] Rules for Classification of Ships Newbuildings, Pt.5, Ch.1[S].Det Norske Veritas, July, 2008.

[7] Rules and Regulations for the Classification of Ships, Part 8, Ch.2 [S] .Lloyd’s Register, 2008.

[8] 中國船級社.鋼制海船入級與建造規范，第2分冊[S].北京：人民交通出版社，2006.

[9] IACS UR I Requirements concerning Polar Class[S].IACS, 2006.

[10] John A.Springer III, Sean A.Caughlan, etc.Application of the newly adopted IACS POLAR class rules to offshore support vessels of small tonnage [C].Houston,USA.Offshore Technology Conference, 2009.

[11] Pentti Kujala, Janne Valkonen, Mikko Suominen.Maximum Ice-Induced Loads on Ships in the Baltic Sea[C].Houston, USA.International Symposium on Practical Design of Ships and Other Floating Structures.2007.

[12] Rules and Regulations for the Classification of Ships, Part 3, Ch.9 [S] .Lloyd’s Register, 2004.