海底工程支持船駕駛室綜合布置設(shè)計(jì)與研究

金振楠，李苗苗，胡 勇

（大連中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，遼寧大連 116113）

0 引言

縱觀船舶市場(chǎng)，海洋工程船越來(lái)越得海上作業(yè)團(tuán)隊(duì)的青睞，而多功能復(fù)合船及動(dòng)力定位船已成為海洋工程船的主力船型。同時(shí)，為了滿足不同作業(yè)的需要，船艙內(nèi)生活區(qū)的人數(shù)越來(lái)越多，有限的空間基本用作住艙，辦公區(qū)域、會(huì)議室等空間多被住艙擠占。因此，多功能化、集成化、高智能化的駕駛室設(shè)計(jì)問(wèn)題亟待解決。

近年來(lái)，各大船級(jí)社也針對(duì)性地出具了相關(guān)船級(jí)符號(hào)要求，例如英國(guó)勞氏船級(jí)社（LR）的NAV1和IBS、挪威船級(jí)社（DNV GL）的NAUT (OSV)、中國(guó)船級(jí)社（CCS）的OMBO、美國(guó)船級(jí)社（ABS）的NIBS、法國(guó)船級(jí)社（BV）的SYS-NEQ-OSV等。這些船級(jí)符號(hào)旨在通過(guò)調(diào)節(jié)構(gòu)成整個(gè)橋樓系統(tǒng)的各種要素，減少船舶在惡劣天氣中產(chǎn)生碰撞、擱淺和破損的風(fēng)險(xiǎn)，這些因素與海洋工程船所執(zhí)行的各種任務(wù)有關(guān)。為了在駕駛室操作中達(dá)到最佳的安全性和效率，需要綜合考慮技術(shù)、人機(jī)界面和程序等方面的問(wèn)題，滿足一人橋樓以及綜合橋樓等的設(shè)計(jì)要求。

1 主要設(shè)計(jì)背景及規(guī)范要求

本文以大連中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司建造的深水海洋工程系列船舶為例，對(duì)該船的設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。該超深水海工作業(yè)船配備DP3動(dòng)力定位系統(tǒng)、具有波浪補(bǔ)償功能的400 t和100 t新型折臂海工吊各1臺(tái)，以及2臺(tái)工作級(jí)水下機(jī)器人，能滿足除南極、北極以外全球任何海域3 000 m水深、12級(jí)風(fēng)浪惡劣海況下365天無(wú)間斷的作業(yè)需求。該船配有120個(gè)單人間，全部按歐洲風(fēng)格設(shè)計(jì)和布局，滿足LR CAC(2)和DNV GL COMF C(2)V(2)船級(jí)符號(hào)的舒適度等級(jí)要求，且具有良好的操控性及機(jī)動(dòng)性，駕駛室的布置同時(shí)滿足LR NAV1和IBS、DNV GL NAUT OSV(A)最高規(guī)范要求。

其中LR NAV1和IBS以及DNV GL NAUT OSV是針對(duì)駕駛室在視野方面的主要規(guī)范要求，詳情如下。

1）應(yīng)能從駕駛室內(nèi)向任何方向觀察航行的所有目標(biāo)，包括其他交通工具和航標(biāo)。在這方面，要求觀察者在駕駛室范圍內(nèi)走動(dòng)時(shí)，能夠在船舶周圍有360°的視野。

2）不論船舶吃水、縱傾和甲板貨物的狀態(tài)如何，從駕駛指揮部位和航行工作站向船首兩舷各10°的前方進(jìn)行海面觀察，兩個(gè)船長(zhǎng)或500 m（取較小者）以外的視野應(yīng)不受任何阻礙，見(jiàn)圖1。

圖1 駕駛指揮部位和航行工作站正前方的視野

3）由船舶正橫前方駕駛室之外的貨物、起貨裝置及其他障礙物引起的盲區(qū)，極有可能妨礙駕駛指揮部位和航行工作站觀察海面。該盲區(qū)每舷不應(yīng)超過(guò)10°，總的盲區(qū)扇面不得超過(guò)20°，且在盲區(qū)之間的清晰觀察扇區(qū)應(yīng)至少為5°。結(jié)合上一段的描述，單個(gè)盲區(qū)不得超過(guò)5°。

4）駕駛指揮部位和航行工作站的水平視野應(yīng)是從一舷正橫后方多于22.5°處至另一舷的正橫后方多于22.5°的這一弧形范圍，如圖2所示。

5）主操舵部位的視野應(yīng)是從正前方至兩舷至少各有60°的弧形范圍處，見(jiàn)圖3。

6）每舷翼橋的視野應(yīng)是從對(duì)側(cè)船首方向至少45°起，通過(guò)正前方向后180°的弧形范圍，見(jiàn)圖4。

7）從左舷翼橋應(yīng)能通過(guò)駕駛室直接看到右舷翼橋。

8）從翼橋應(yīng)能看到船舷。

圖2 駕駛指揮部位和航行工作站的水平視野

圖3 主操舵部位的視野

圖4 每舷翼橋的視野

9）除航行工作站外，其他工作站的視野應(yīng)能保持有效的瞭望。其視野應(yīng)至少是從左舷90°，經(jīng)正前方至右舷正橫后22.5°的弧形，見(jiàn)圖5。

圖5 其他工作站的視野

其中，DNV GL NAUT OSV更加明確了對(duì)于通訊工作站的要求。為了使值班人員能在短時(shí)間內(nèi)使用通訊和額外的駕駛室功能工作站，這些工作站的視野至少應(yīng)從左舷船頭的90°方位向前延伸一個(gè)弧度，至船尾右舷船寬的22.5°，見(jiàn)圖6。

圖6 通訊工作站的視野

10）控制臺(tái)的高度應(yīng)不妨礙上文所規(guī)定的各個(gè)視野，且不應(yīng)高于1 350 mm（DNV GL NAUT OSV要求為1 300 mm）。

2 主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)

本船駕駛室周圍的窗戶都是落地窗戶，滿足駕駛室360°的視野要求。駕駛室內(nèi)除了前駕控臺(tái)（負(fù)責(zé)航行）、后駕控臺(tái)（負(fù)責(zé)動(dòng)力定位作業(yè)）、兩翼臺(tái)（負(fù)責(zé)系泊停靠）以外，還設(shè)有辦公區(qū)、會(huì)議區(qū)、休息區(qū)等，駕駛室平面布置圖如圖7所示。

設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮駕駛室的可利用空間，在滿足規(guī)范的前提下，在駕駛室左舷中部設(shè)置辦公區(qū)、右舷中部設(shè)置會(huì)議區(qū)、左舷和右舷兩翼區(qū)域設(shè)置休息區(qū)。同時(shí)，將報(bào)務(wù)區(qū)集成設(shè)計(jì)在駕駛室內(nèi)，布置在右舷首部且滿足202.5°的視角要求，不單獨(dú)設(shè)置報(bào)務(wù)室。

圖7 駕駛室平面布置圖

由于該船首部安裝有直升機(jī)平臺(tái)，根據(jù)DNV GL NAUT OSV的要求，如果直升機(jī)甲板或其他平臺(tái)安裝在駕駛室上方和前方，阻礙垂直視野，則不論置于駕駛室頂部的直升機(jī)甲板或其他構(gòu)筑物，均須設(shè)置一個(gè)垂直視角不少于水平平面以上5°的垂直視角，該垂直視角須由眼高（1 500 mm）向前延伸。充分考慮規(guī)范要求后，本船設(shè)計(jì)向上垂直的最大角度可達(dá)10°，見(jiàn)圖8。

圖8 駕駛室艏部視野垂直角度示意圖

另外，由于駕駛室的結(jié)構(gòu)形式特殊，四周都是窗戶，相鄰兩窗戶之間的間距很小，且設(shè)有10根從頂部甲板到駕駛甲板的甲板泄水管。按照常規(guī)方案，可在室外沿著結(jié)構(gòu)布置，但因本船結(jié)構(gòu)特殊，無(wú)法進(jìn)行室外布置。同時(shí)，考慮到避免遮擋視線、布置合理、外觀優(yōu)美等因素，最終將兩個(gè)窗戶之間的結(jié)構(gòu)框架和甲板泄放水管同步施工，將管子封裝在結(jié)構(gòu)框架內(nèi)，最后封裝結(jié)構(gòu)蓋板。從室內(nèi)表面看不到管路，從室外只能看到排水口。在滿足駕駛室視野總盲區(qū)的扇面不得超過(guò)20°、任意單個(gè)盲區(qū)不得超過(guò)5°的前提下，該方案可使駕駛室顯得更加簡(jiǎn)潔，見(jiàn)圖9和圖10。

為了滿足規(guī)范駕駛室兩翼之間視線無(wú)遮擋的要求，特將駕駛室內(nèi)的辦公區(qū)、會(huì)議區(qū)設(shè)計(jì)為下沉式，且會(huì)議區(qū)采用玻璃圍蔽，如圖11所示。同時(shí)，規(guī)范要求駕駛室甲板表面覆蓋物至天花板下側(cè)之間的凈高應(yīng)至少為2 250 mm。在開(kāi)敞區(qū)、通道內(nèi)及站立的工作站處，天花板上安裝的設(shè)備下緣凈高應(yīng)至少為2 100 m。下沉設(shè)計(jì)主要為了增加駕駛甲板的層高，甲板高度設(shè)計(jì)為3 900 mm。在駕駛室凈空間需滿足規(guī)范要求的2 250 mm的前提條件下，首先設(shè)計(jì)高度為 1 000 mm的地板架，在其上方鋪設(shè)防火材料地板。其中，下沉區(qū)域地板架高度降為600 mm，下方鋪設(shè)電纜及管系，同時(shí)增加適當(dāng)數(shù)量的檢修口，見(jiàn)圖12；會(huì)議區(qū)采用玻璃圍蔽，透光性能好，無(wú)視線遮擋，實(shí)際效果見(jiàn)圖13。

圖9 駕駛室視野盲區(qū)扇面圖

圖10 甲板泄水管布置示意圖

圖11 下沉辦公區(qū)/會(huì)議區(qū)示意圖

圖12 駕駛室抬升甲板示意圖

圖13 下沉?xí)h區(qū)實(shí)際效果圖

根據(jù)國(guó)際海上人命安全公約（International Convention for Safety of Life at Sea，SOLAS）第II-2章第23條的要求，客船應(yīng)配備一個(gè)專門的用于應(yīng)急狀況下操作的安全中心。由于本船需滿足SPS Code要求，且船員及特種工作人員的人數(shù)大于60人，故需要配備滿足客船標(biāo)準(zhǔn)的安全中心。安全中心應(yīng)為駕駛室的一部分，以便處理應(yīng)急情況時(shí)不會(huì)轉(zhuǎn)移值班員的航行職責(zé)。通常安全中心都集中在駕駛室前的駕控臺(tái)或一個(gè)單獨(dú)的控制臺(tái)，但本船的前駕控臺(tái)區(qū)域空間十分有限，不能滿足所有相關(guān)安全設(shè)備布置在一個(gè)專門區(qū)域的要求，同時(shí)還需要考慮從駕駛位置能十分方便地接近安全中心控制站，因此將駕駛室內(nèi)安全中心設(shè)計(jì)為“安全墻”，省去獨(dú)立操作臺(tái)，如圖14所示。

為了滿足規(guī)范對(duì)駕駛室兩翼船舷側(cè)的可視要求，在駕駛室兩翼地面設(shè)置了用于船舷觀測(cè)的觀察窗，方便靠港系泊作業(yè)，如圖15所示。同時(shí)，觀察窗采用上小下大的筒狀型式，以增加觀測(cè)角度及面積。

圖14 駕駛室內(nèi)安全中心

3 結(jié)論

設(shè)計(jì)本船駕駛室時(shí)將報(bào)務(wù)區(qū)、辦公區(qū)、會(huì)議區(qū)等集成在駕駛室內(nèi)，節(jié)省了一定的生活區(qū)空間，并在一定程度上增加了住艙人數(shù)，滿足了船東的特殊需求，增加了駕駛室的休息區(qū)域，避免人員在工作時(shí)頻繁走動(dòng)，增加了船員工作的舒適度。“安全墻”的設(shè)計(jì)省去了獨(dú)立操作臺(tái)，在節(jié)省空間的同時(shí)也省去了一定的設(shè)備采購(gòu)成本，其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、布置合理，有效增加了駕駛室的空間利用率。

圖15 駕駛室兩翼地面觀察窗

綜上所述，該海洋工程船駕駛室的綜合布置方案，簡(jiǎn)潔、合理，可節(jié)省空間及采購(gòu)成本，可滿足客戶個(gè)性化的需求，使駕駛室功能更加多元化、集成化。方案同時(shí)滿足了LR NAV1 & IBS、DNV GL NAUT OSV(A)等船級(jí)社相關(guān)船級(jí)符號(hào)的要求，有效增加了駕駛室的空間利用率，同時(shí)可減少因操作失誤引起的碰撞，保證了船舶的作業(yè)安全，提高了船員工作及生活的舒適度。