客滾船進水探測系統設計分析

李 彬，朱 俊，周康寧

（招商局金陵船舶（南京）有限公司，南京 210015）

0 引言

《國際海上人命安全公約》（，SOLAS）明確要求：在2010年7月1日以后建造的，裝載人數在36人及以上的船舶必須安裝進水探測系統。進水探測系統是客船和客滾船的安全系統中一個重要組成部分，它對船舶的安全航行起到至關重要的作用。本文闡述進水探測系統的安裝目的和設計要求，分析探測裝置在不同水密區域要滿足的布置要求。在此基礎之上，對進水探測系統在安全返港中的應用進行分析，并解讀相關規范。

1 進水探測系統的目的和安裝區域

1.1 安裝進水探測系統的目的

當艙壁甲板以下的水密艙室發生進水事故時，進水探測裝置需要能夠立即探測到進水，并將信號發送至駕駛室和安全中心的電腦工作站。駕駛室和安全中心安裝有聲光報警器，在收到信號后發出聲光報警。收到警報后，船員可在電腦工作站上查看艙室進水信息，以便給安全返港負責人員提供幫助，相關負責人員可根據實際情況做出正確的決策。

1.2 安裝進水探測裝置的區域

通常來說，艙壁甲板以下的任意水密艙室均有進水風險。但一些體積較小的水密艙室并不需要安裝進水探測裝置，這是由于即使該水密艙室進水，也不會影響船舶的穩態。根據國際海事組織（International M aritime O rganization，IMO）通函MSC.1/Circ.1291的相關要求，只有當水密艙室的體積大于30 m3時，才需要在這些水密艙室內安裝進水探測裝置。此外，安裝在水密艙室的進水探測裝置的數量和位置需滿足規范和實際使用的要求，以確保在水密艙室進水時，進水探測裝置在合理的角度下可探測到進水。

為了避免因遺漏部分水密艙室導致的設計返工，在布置進水探測裝置前，需計算出艙壁甲板以下所有水密艙室的體積，并根據各個水密艙室的體積，篩選出需安裝進水探測裝置的水密艙室。在篩選時，需特別注意封閉艙和連通艙等特殊區域。

2 進水探測系統的設計要求和組成部件

2.1 進水探測系統的設計要求

為滿足滿足安全返港的需要，相關規范對進水探測系統提出了很高要求。IMO 通函MSC.1/Circ.1291要求船舶系統和設備能夠承受正常范圍內電壓的波動、海洋環境的變化、振動、濕度、沖擊、碰撞和腐蝕帶來的影響。進水探測裝置的電纜和接線盒應能在進水狀態下繼續使用，電纜需滿足國際標準IEC 60092-359或IEC 60092-360的要求，接線盒的防護等級需達到IP68。此外，進水探測系統需根據“故障導向安全”原則進行設計，當進水探測裝置的電路發生開路時，系統會自動報警。

進水探測系統需配置由正常電源和備用電源組成的雙路供電系統，當正常電源丟失時，系統自動切換成備用電源。

2.2 進水探測系統的組成部件

進水探測系統通常包含主控制箱、信號采集單元、進水探測裝置、電腦工作站和報警笛。進水探測裝置由液位浮球開關和液位探測傳感器組成，液位浮球開關只能探測出艙室是否進水，而液位探測傳感器可對艙室內進水的高度進行連續監測。為節約造船成本，進水探測系統可借用自動化監測系統的相關設備，如自動化系統處理器和電腦工作站等（見圖1）。此外，對于一些已安裝有艙底水報警裝置的艙室，若其位置滿足進水報警探測的要求，則可將其用于進水探測系統，從而達到節約成本的目的。

圖1 進水報警系統示意

3 進水探測裝置的布置要求

進水探測裝置的布置與船舶本身的結構特性息息相關，為達到比較好的探測效果，在布置進水探測裝置時，需要根據船舶結構進行合理布置。另外，進水探測裝置安裝的位置需要方便船員進行測試、維護和檢修。

3.1 垂向上的布置要求

在垂向上布置進水探測裝置時，需將其安裝在水密艙室的最低處。當水密區域的高度不超過單層甲板時，進水探測裝置的垂向安裝示意如圖2所示，空艙1、空艙2和空艙3是各自獨立的水密艙室，進水探測裝置需安裝在垂向高度最低的底層甲板上。

圖2 進水探測裝置的垂向安裝示意（水密區域的高度不超過單層甲板）

當水密區域的高度超過單層甲板時，每層甲板均需安裝1個進水探測裝置。進水探測裝置的垂向安裝示意如圖3所示，空艙1和空艙2為連通艙，且高度超過單層甲板，那么在空艙1和空艙2中均需安裝進水探測裝置。若安裝的進水探測器可連續探測水位，則只需在底甲板處安裝1個即可。

圖3 進水探測裝置的垂向安裝示意（水密區域的高度超過單層甲板）

3.2 水平縱向上的布置要求

在水平縱向上布置進水探測裝置時，需遵循如下規則：1）若水密艙室位于船舶的艏部區域，則將進水探測裝置安裝在水密艙室內的艏部；2）若水密艙室位于船舶的艉部區域，則將進水探測裝置安裝在水密艙室內的艉部；3）若水密艙室接近船舶的中部區域，則將進水探測裝置安裝在適當的縱向位置；4）若水密艙室的縱向長度大于1/5船長，則該水密艙室的艏部和艉部區域均需安裝進水探測裝置；5）若水密艙室內布置有嚴重限制水流縱向流動的結構，則該水密艙室的艏部和艉部區域均需安裝進水探測裝置（見圖4）。

圖4 進水探測裝置的水平縱向安裝示意

3.3 水平橫向上的布置要求

在水平橫向上布置進水探測裝置時，需遵循如下規則：1）進水探測裝置需安裝在水密艙室的中心線上；2）當水密艙室區域的寬度達到船寬時，該水密艙室的左舷側和右舷側均需安裝進水探測裝置；3）若水密艙室內布置有嚴重限制水流橫向流動的結構，該水密艙室的左舷側和右舷側均需安裝進水探測裝置（見圖5）。

圖5 進水探測裝置的水平橫向安裝示意

3.4 非常規布置

由于船舶結構多種多樣，在布置進水探測裝置時，經常會發現一些艙室的結構和3.1～3.3節所述區域的特征完全不同。對于這些特殊區域，需根據實際情況確定進水探測裝置的布置位置和數量，以滿足探測要求。

如圖6所示，艙室1和艙室2分屬不同的區域，但它們又屬于同一個水密區域，分隔結構會影響水流的流動，故艙室1和艙室2均需安裝進水探測裝置。

圖6 進水探測裝置在同一水密區域的2個艙室中安裝示意

4 進水探測系統在安全返港要求下的應用分析

根據SOLAS公約相關要求，如果在航行時發生了臨界范圍內的事故，船舶需要有能力安全返回港口，在返回港口的過程中，需提供安全區域供乘客和船員使用。此外，還要保證主推進系統、操舵系統、進水探測系統和內部通信系統等14個重要系統在安全返港時仍然可以使用。若發生的事故超過了臨界范圍，則不考慮上述要求。

當發生進水事故（臨界范圍內）時，進水探測系統需能夠探測相關艙室的進水狀態，將進水信息傳送至電腦工作站并發出聲光報警。當發生火災事故時，根據IMO通函MSC.1/Circ.1369第40條解釋，僅直接被火災影響的防火區域內的進水探測系統可丟失，而其他區域的進水探測系統要保證可正常使用。

依據安全返港要求，進水探測系統的設計需遵循“冗余原則”。一般情況下，每個水密艙室內安裝1個液位開關和1個液位傳感器即可滿足要求。但對于一些寬度達到船寬的水密艙室，每個舷側都需要安裝1個液位開關和1個液位傳感器，即1個水密艙室內需要安裝4個進水探測裝置才能滿足要求。

5 結論

進水探測裝置的設計和布置是進水報警系統設計的重要組成部分，進水探測裝置的安裝區域、安裝位置、安裝數量和裝置類型是設計時必須考慮的重點。本文對探測裝置在不同水密區域要滿足的布置要求進行分析，并在此基礎之上，對進水探測系統在安全返港中的應用進行分析。在進行進水報警系統設計時，進水探測裝置的數量既要滿足規范和實際使用的要求，又要盡可能節約成本。