冰级定义的有关分析及建议

王燕舞，张达勋

（708研究所，上海 200011）

0 前 言

近年来，世界冰级船队尤其是冰级油船队的发展正处于一个快速上升期。冰区船舶需求量的上升主要源于俄罗斯原油的强劲出口、北极地区油气资源开采步伐的加快，以及“北方航线”（Northern Sea route，NSR）通航可能性的增加。

各主要船级社、IACS以及相关国家机构等都已制定了一系列相关规范和法规条文，以保证冰区船舶航行安全。此类规范、规定首先是依据各海区冰情统计资料对其划分冰级，以便进一步对服务于该航区内的冰区船舶划分船级，提出结构加强、推进系统等方面的对应要求。其中，明确规定船舶冰级的选择是船东责任。冰级定义是船舶冰区加强要求制订与实施的先决条件，对船舶结构型式、结构尺寸、功率需求等产生决定性影响。

目前，各类规范之间冰级定义在其形式、具体参数等方面存在着一定差异。即便是同一规范，船东方、设计方、监管方等之间由于所考虑的侧重点不同，对船舶冰级及其适用范围的理解也往往有所不同。

此外，由于近年渤海冰情的加剧，国内航区船舶的冰区加强问题已受到各方面的重视，并产生了一定的矛盾与意见分歧。如：有地方船检要求冬季航行渤海湾的船舶“必需冰区加强”，未进行冰区加强船舶船检证书需加注“冬季不准航行渤海湾”[1]；而大量没有采取B级冰区加强（关于沿海漂流浮冰）的船舶，冬季仍安全航行在渤海湾。有设计方鉴于此甚至建议取消CCS规范B级加强[2]。就技术因素而言，此类分歧的产生还是缘于对冰级定义及其适用范围的认识上存在不一致。

根据上述背景，本文对几类常用冰区航行加强规范的冰级定义、定义依据作了简要介绍，对其前提设定、适用范围、参数类型等作了比较分析，为船舶适宜冰级的选取提供参考；并对IACS、CCS规范相关条文的改进、完善提出参考意见。

1 冰级定义简介

目前，各主要船级社、相关国际组织关于冰区航行船舶结构加强规范已较为完善。按其适用船舶的服务航区冰情、工作性质、结构加强等级的不同，基本可划分为当年冰冰区航行加强、多年冰冰区航行加强、破冰任务相关加强3类。

相应的冰级定义则按船舶服务航区内海冰冰龄、层冰厚度、强度的不同，大致可分为当年冰（当年冰龄，层冰厚度不超过1.2m，海冰强度相对较低）与多年冰（两年及两年以上冰龄，层冰厚度最大可达3.0m以上，海冰强度高）2大类。

1.1 芬兰-瑞典冰级规则（FSICR）

目前普遍采用的当年冰类冰区加强规范为芬兰和瑞典海事局（FMA & SMA）制订的《芬兰-瑞典冰级规则》（FSICR），适用于当年冰况，冬季航行于北波罗的海的船舶。冰区加强船舶假定在不超过其冰级标志对应的当年层冰厚度的开敞海域进行作业。

除俄罗斯船舶登记局（RMRS），各IACS船级社冰区加强规范（当年冰）均纳入《芬兰-瑞典冰级规则》（FSICR）要求。在冰级的定义上，除对当年漂流浮冰冰况的定义之外，各规范基本一致，仅在冰级符号上有所区别。而RMRS制订的LU船级在冰级定义上也涵盖了与FSICR近似等效的当年冰冰级。

此外，拟在加拿大极地水域航行的船舶还必须遵守《加拿大极地航行防污染规则》(CASPPR，1972)，并满足其冰级要求。其冰级符号与 FSICR同样存在对应关系。

表 1列出了各主要船级社规范冰级符号与FSICR(2002)符号之间对等关系（ABS 2008；BV 2007；CCS 2006；DNV 2008；GL 2009；LR 2005；NK2007；RINA 2008），所对应的层冰厚度，以及FSICR冰级与CASPPR 1972、RMRS 1999、IACS Polar Class 间的近似等效关系[3～9]。

表1 各船级社冰级符号与《芬兰-瑞典冰级规则》（FSICR）对应关系

1.2 IACS极地船级

对于极地航行船舶的加强， IACS已形成有效决议，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执行。该规范冰级设定、对应的冰载荷确定、冰带加强区域、具体加强要求、轮机要求等已自成体系、颇为完善。

表2列出了IACS Polar Class冰况描述。但与之对应的层冰厚度则无明确定义，各船级社、设计院所的解释也不尽相同，存在一定差异。

IACS PC 对冰况的描述采用世界气象组织（WMO）海冰专用术语。其中，对当年薄冰、中等厚度冰的定义，即PC6、PC7，与FSICR IA Super、IA基本相近，如表1。当然，在实际结构设计中也存在将PC5与IA Super视作等效[10]的情形。

表2 IACS极地船船级描述[8]

1.3 各船级社规范

部分船级社的冰区规范除采用与FSICR、IACS PC相一致的冰区加强等级外，还存有独立发展、自成体系的冰区加强规范。以ABS、DNV为例。

1)ABS根据船舶类型（破冰船、非破冰船）、所服务航区的冰情、进入时限的不同，是否需更高等级破冰船辅助作业等将冰区划分为Ice Class A1、A0～D0（当年冰情）、Ice Class A2～A5（极地水域、多年冰情破冰船适用）等9个等级。表3为ABS 适用于极地水域破冰船的冰级定义。

表3 ABS 极地水域破冰船冰级定义[5]

2)DNV对于北极水域航行及执行破冰服务船舶提供了独立的高等级冰区加强规范。其中冰级定义对名义海冰强度σice、名义层冰厚度hice做出了双重规定。此外针对极地破冰船，还进一步设定了其最小设计冲撞破冰速度（Design Ramming Speed），如表4所示。

表4 DNV 冰级定义[6]

2 冰级定义分析

2.1 冰级定义依据

各类冰区加强规范的前提与根本在于冰级的设定与定义，而冰级的定义则只能基于目标海区的中长期冰情观测资料。

例如：图 1 为波罗的海各分海域冬季结冰概率；表5为波罗的海各海区长期观测海冰厚度均值与标准差，其中等效厚度已计及冰脊影响[11]。

图1 波罗的海冬季结冰概率[11]

表5 波罗的海各海区长期观测海冰厚度均值与标准差[11]

FSICR之所以将IA Super、IA、IB、IC冰级对应冰厚设定为1.0m、0.8m、0.6m、0.4m，并规定波罗的海区内IA Super、IA级船舶可全年航行，而IB、IC级船舶则只可季节性限制通航，即本于此。

2.2 冰级选择

各规范明确规定，根据船舶服务航区选择适宜的冰级是船东责任。

为方便船东，IACS PC采用WMO解释，对各冰级对应的海冰形态作直观描述；ABS则对冰级船舶对应的可通行区域、通行时间等作出规定。在载荷系数、冰带加强范围、加强要求等方面均直接给出与冰级相对应的计算参数，但对海冰的具体物理参数均不作显式规定。而FSICR、DNV等则关注目标航区海冰的理化性能，将其视为冰级定义的依据，并作为载荷计算、结构尺寸计算的直接输入参数，但对适用航区未作进一步的细分。

因此，各类规范冰级定义按其指导思想的不同可大致分为面向船东（IACS PC、ABS等）与面向设计方（FSICR、DNV等）两类。当然，两者的区分也不是绝对的。

在冰级定义中，将适用海区划分与海冰参数统一定义，有助于消除船东方、设计方、监管方之间理解上的分歧和含混之处。比如，RMRS冰区规范不仅规定了各冰级船舶对应的春、冬季可破层冰厚度，同时对其可通航海域、可通航时间也作出了详细规定。而这些规定是建立在俄罗斯近百年冰情观测资料的基础上的。

基于文献[3]～[6]、[9]相关条文、数据，表5整理列出了几类冰区规范冰级定义的适用范围、冰况描述、海冰物理性能以及对应的设计温度之间的简要对比。

由表5可知，各类冰区规范在冰级参数的形式、定义、数值范围等方面既存在一定的相似之处，又有所不同。因此，在进行冰区船舶的冰级选择时，不仅应对船舶设计航区的冰情资料有所掌握，而且应深入了解、理解各类冰级定义的前提设定、适用范围、参数意义等。

鉴于各船级社高等级冰区加强规范之间的不一致性，IACS制订了统一的极地船级，即 IACS PC1～PC7。这无疑是冰区规范发展史上具有里程碑意义的重大事件。

但是，其船级定义上仅采用WMO海冰专用术语，不涉及详细的适用航区设定、海冰性能量化指标，实际上并不足以对船东、设计方和主管机关提供有效、充分的指导。使用方仅依靠简略的冰况描述进行船级选择，无疑是比较困难的，也将给后续船实际结构设计带来一定的不确定性。

建议在规范后续完善过程中，消除各方意见分歧，在指导性文件中明确给出各冰级对应的海冰物理参数，如层冰厚度、海冰强度等；或列出对应的可通航季节、通航区域。

表5 各类冰级对应适用范围、海冰物理参数等

2.3 CCS有关规范

目前，CCS尚不存在专用破冰船规范。CCS《钢制海船入级规范》第八篇第九章“具有破冰能力船舶的补充规定”，适用于满足FSICR冰区加强要求，“且航行于当年结冰水域、具有独立破冰能力的非破冰专用船舶”。

该规定§9.2.1要求船舶安装所需的推进功率应大于船舶破冰功率N1，即应不小于：

破冰航速v要求不小于5kn。这与LR原2004版《船舶入级规范和规则》第 3分册，Ch.9，AC船级“船舶拟在多年冰情下作业时的功率配置”计算式是一致的[12]。而该船级适用于拟在北极或南极冰区中未破冰层（层冰厚度1.0m～3.0m）中航行的船舶。经验证比对，在同等层冰厚度下，该式计算值与ABS极地破冰船级的功率要求(Pt.6,Ch.1, Sec.1,31.1)、DNV POLAR船级的功率要求(Pt.5, Ch.1,Sec.4, J200)是基本接近的。

将该计算式外推应用于当年冰（层冰厚度 h0为0.4m ～1.0m）是否合适，值得推敲。

如前节所述，极地多年冰的名义冰厚、海冰强度均高于北波罗的海当年冰。因此，可以认为，将该式作为基于北波罗的海当年冰况下非专用破冰船舶的功率要求是偏安全的。随之而来，也将使结构尺度偏安全。建议适当降低计算公式中破冰航速以降低破冰功率要求。

3 结 语

本文对目前主要的几类冰区规范的冰级定义作了简要叙述，对其适用区域、前提条件、参数类型等作了比较分析，为各方进行船舶冰级的选取提供参考。

通过比较分析，建议IACS UR I在后续完善过程中，增加极地船级（PC）对应的海冰物理参数，如层冰厚度、海冰强度等；或详细列出与之对应的可通航季节、通航区域；认为 CCS“具有破冰能力船舶的补充规定”有关条文过于偏安全，存在可商榷之处。

[1] 许运秀.冰区加强的含义及相关问题[J].中国船检，2008,(9): 90-91.

[2] 冯振玉.海船都需要冰区加强吗[J].中国船检，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] 中国船级社.钢制海船入级与建造规范，第2分册[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.