船舶安全返港對于輪機設計的影響

彭秀清+黃秋云+蔣勇剛+馬強

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（簡稱115mCSV）為依托，深入解讀相關規范，系統總結了滿足36人客船的安全返港系統設置的特點，結合實船設計建造經驗，闡述了安全返港輪機系統的設計要點。

關鍵詞： 36人客船 安全返港系統 設計要點

中圖分類號：U674.3 文獻標識碼：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（如4.16韓國“歲月號”客船事故、5.12意大利蘭佩杜薩島附近沉船事故等），造成了嚴重的生命和財產損失。國際海事組織對客船的安全性能越來越關注，對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能保障人命安全。

為此，安全返港規范應運而生，但其生效時間短，至今世界上按此規范建造的船舶也屈指可數，國內更難找到滿足此要求的設計和實船，船廠、審圖中心和設計院在這方面的技術儲備也較欠缺。在船舶設計中，應對安全返港的方法措施多種多樣，船員在事故發生后對系統的操作也各不相同。設計人員應綜合考慮各種因素，在滿足規范的前提下，力求提供簡單、可靠、易操作的方案，避免超額配置，以減少成本及設備維護保養的工作量。

2 安全返港規范

2006 年12月8 日IMO以MSC.216（82）決議通過了《1974國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維持正常運行不小于3小時”的規定，在2010年7月1日正式生效。

海安會在第80屆會議頒布了《MSC.1/Circ.1214》客船安全返港及有序撤離和棄船時系統服務仍可運行的執行標準。

海安會第87屆會議又頒布了《MSC.1/Circ.1369》[2]客船失事后船舶系統能力評估的臨時解釋，替代《MSC.1/Circ.1214》。

目前安全返港設計執行的主要依據為《MSC.1/Circ.1369》。

在SOLAS第Ⅱ-2章第21條明確了執行的條件： 2010年7月1日及以后建造的船長為120 m及以上，及具有三個及三個以上主豎區的客船應符合本條的規定；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則》， 在規則中規定：對載運240 人以上的船舶，應符合SOLAS 第II-2 章對載運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雖沒有達到120 m長，但是主豎區超過3個且人員300人超過240人，所以本船需要滿足SOLAS安全返港的有關要求。

當發生事故時，船長可基于對實際情況的估計，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

事故界限分為進水事故和火災事故兩種：

（1）適用范圍

船長120 m及以上，或有3個及以上主豎區的客船應符合本條規定；發生進水破損時重要系統的有效性。【1】 在2010年7月1日或以后建造的客船，應使船舶在任何單個水密艙室進水時，第II-2/21.4條規定的系統保持運行。

（2）事故界限

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

評估船舶系統能力時，應分別就事故界限范圍進行分析：發生未超事故界限事故時，可依靠自身動力安全返港的能力，從浸水和火災兩種情況分別進行評估，火災事故和進水事故可視為不同時發生，發生超事故界限的事故時，系統保持運行以支持人員有序撤離和棄船的能力，主要從火災事故進行評估。

3.2 船舶安全返港能力考核

（1）航速考核

在蒲福風級8級的天氣條件和相應的海況下，最小航速為6 kn。

（2）電力負荷考核

當任意機艙發生火災或進水事故時，剩余電站的容量可持續用于SOLAS公約第II-2/21.4條和第II-2/21.5.1.2條中規定的所有重要設備或系統，且充分注意到這些設備同時運行的可能性；棄船應有電力可用，包括救生設備和裝置以及SOLAS 公約第II-2 22.3.1 條中所述的系統，并充分注意可同時操作的設備。

（3）重要系統能力考核

第II-2/21.4條14個重要系統、第II-2/21.5.1.2條人命保障系統和II-2 22.3.1 條維持3小時的撤離核心系統維持可用。

（4）安全區域考核

在沒有浸水及事故影響的主豎區以外，有通往救生設施的安全通道、盥洗設備、水、食物、臨時醫務室、躲避風雨的地方、防暑降溫措施、照明、通風。

（5）主豎區劃分考核

主豎區劃分應在滿足SOLAS要求下盡量大，以簡化系統設計。同時，應確保主發電機房和應急發電機房不位于同一個主豎區。

4 輪機設備和基本系統配置原則

4.1 推進系統

根據規格書主機功率、推進器功率、船模試驗數據等，復核航速是否滿足8級海況6 kn的最低要求，若不滿足應協商采用加大推進器功率或其他措施確保滿足最低要求。本船為柴電推進，配置4臺主發電機（2×3 300 kW，2×2 600 kW）、2臺停泊發電機（2×740 kW）、2臺全回轉推進器（2×2 500 kW）、1臺可伸縮全回轉推進器（1 600 kW），發電機和推進器都分別布置在左右機艙和左右推進器艙，可伸縮推布置在首部。動力系統布置相互獨立，相互冗余，推進器廠家預估航速超過7 kn，滿足設計要求。

4.2 電力負荷復核

電力負荷需對支撐安全返港系統綜合考慮，取計算中的最大負荷，核算是否滿足要求。本船單機艙分別配備3 170 kW發電機1臺、2 495 kW發電機1臺，而安全返港極限負荷為4 817 kW，滿足安全返港要求。

同時，應核算應急電機能力是否能滿足3小時撤離所需照明、應急消防泵、應急艙底泵、內外部通信、救生艇吊等供電需求。本船應急發電機260 kW，安全撤離所需負荷約95 kW，滿足要求。

4.3 破艙穩性復核

在滿足船舶穩性和不影響船舶操縱的情況下，應使每個分隔區域盡可能大，這樣既簡化分析區域，又能減少隔離閥的使用，使船舶系統更為簡練。

4.4 重要系統冗余設計

重要系統都應雙套冗余設計，而且需在不同的防火水密分隔內，除非為非失火處所，如CO2室等。

4.5 臨界系統事故外可用性

臨界系統是用于評估中有可能由于一個或多個火災事故（每個不超過火災事故臨界）或由于一個或多個艙進水情況（每個不超過單個水密艙室）不能適當運作、整個系統、一個部件或系統部件之間連接的故障、重要系統不能正常運作的任何其它故障，均會導致系統故障。常見的臨界系統有：艙底水系統、壓載水系統、消防系統、進水探測系統。這些系統除了在兩個主豎區設置兩套控制系統外，還要注意充分隔離和耐火處理。

5 系統設置及應對措施

5.1 燃油注入、輸送和服務系統

船舶安全返港時，不可能發生外部往船上注油，因此外部燃油注入系統不需要評估。而燃油輸送和服務系統是為主機服務的，主機在安全返港中扮演動力的角色，因此有必要進行評估。

根據計算，本船安全返港所需油料不少于25 m?，沉淀艙為40 m?，在沉淀艙設置剩余油料大于25 m?，就無需評估儲存艙到沉淀艙的系統可用性。

5.2 壓載系統

壓載系統一般在兩個機艙各設置1臺壓載泵外，在每個壓載艙雙路設計設置兩套吸口管，或管路采用的環形設計。在壓載艙區域最好設置管隧來布置壓載管路和閥，若沒有管隧，則壓載艙的閥應為耐火閥，或在水密艙壁兩側設置隔離閥，隔離閥應為耐火閥，連接采用耐火墊片。

系統抽吸能力應確保泵的吸高能滿足要求，否則應加大泵的吸高或加泵。

壓載艙雙路設計時，兩個吸口閥應該布置在不同區域，才能保證閥處所著火不影響壓載艙的可用性，否則應進行評估。

規格書中若未要求本系統采用遙控閥，則可將吸口閥布置在相鄰壓載艙內，通過小軸傳動到甲板面操作。但若規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，仍然存在控制系統需要布置在通道問題，除非將控制系統采用IP56布置在露天甲板，但這樣對于船的美觀性和維護性都存在問題，故在滿足穩性情況下，隔離閥方案將是比較經濟的。

5.3 艙底水系統

與壓載系統類似，也需核算泵的能力，進而是否采取相應提升吸高或加泵等措施。

兩個機艙各設置1臺艙底水泵外，管路采用環形設計，艙底水總管過水密壁時，兩側設置的隔離閥，且法蘭連接墊片為耐火墊片。若全部采用耐火閥，則不需要設置隔離閥。

有序撤離對于艙底水系統要求在失事主豎區外仍可適用，則按艙底泵系數算出的其他艙底泵，如第3艙底水泵應和主艙底泵不布置在同一個主豎區，且穿主艙底泵所在主豎區管路兩側必須設置隔離閥。

5.4 消防系統

在每個機艙設置一臺主消防泵，在機艙外再設置1臺應急消防泵。每個主豎區應盡可能設置管弄來放置消防總管，在管弄內布置隔離閥。出機艙的主消防管設置隔離閥，系統墊片采用耐火墊片。

有序撤離對于主消防系統要求在失事主豎區外仍可適用，則第3消防水泵和主消防泵不能布置在同一個主豎區，且穿主消防泵所在主豎區管路上必須設置隔離閥。

5.5 進水探測系統

對于干艙的進水探測系統可采用一個液位開關分兩路到兩個不同主豎區顯示器。MSC.1/Circ.1291對于安裝有一套液位遙測的液艙提出可不設置進水探測，而CCS、ABS要求這些液艙也應滿足進水探測系統的要求，這就要求液位遙測系統必須設置兩套CPU和顯示，傳感器采用兩套或一套轉換為開關量信號后，去兩個不同主豎區。

5.6 系統設計注意事項

（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，墊片應該采用耐火墊片；

（2）設置管弄專門放置管路和閥時，內部不能有可燃的布置；

（3）設置電纜管時應包裹A60絕緣，滿足電氣專業的隔離處理；

（4）蝶閥應采用耐火型蝶閥或截止閥，截止閥相對耐火型蝶閥成本低廉；

（5）在相應區域外應設置隔離閥，保證事故外系統可用；

（6）空調通風系統應設置相應的耐火風閘，來保證隔離區域外的可用；

（7）供水和黑水系統若采用塑料管，其穿過A級艙壁應盡量采用耐火穿艙件。

6 小結

（1）總體性能的復核是安全返港設計的前提，直接決定了整船的布置，在合同前應仔細核查；

（2）規范未對系統設計采用的方法加以限制，應深刻地理解規范和掛旗國要求，從中找出合理的解決辦法；

（3）系統設計應盡量簡單可靠，避免超配導致成本浪費和操縱復雜化；

（4）應在后期實船模擬驗證發生事故時的各系統能力和配置。

參考文獻

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

[2] MSC.1/Circ.1369 《客船發生火災或進水事故后系統能力評估的暫行解釋性說明》.

[3] MSC.1/Circ.1291 《客船進水探測系統指導》.

[4]《安全返港的相關要求及對電氣設計的影響》.船舶設計通訊第135期.