极地模块运输船防冰防冻措施

朱光伟，曹 凯，喻正昌，夏讨饭，李连亮

（中远船务工程集团有限公司，辽宁大连 116600）

极地模块运输船防冰防冻措施

朱光伟，曹 凯，喻正昌，夏讨饭，李连亮

（中远船务工程集团有限公司，辽宁大连 116600）

文章简要介绍模块运输船的船型功能和特点。中远船务研发的经济型极地模块运输船，冰区加强等级为LR船级社冰级符号“1A”，满足季节性极地冰区航行要求。以此船为例研究其防冰防冻措施，为该类船舶在极地安全运营提供有效保障。

极地；模块运输船；冰区；防冰；防冻

0 引言

极地模块运输船被业内誉为海工重载运输领域“皇冠上的明珠”，主要用于超大型、重型物件的海上运输。一般的重货运输船是利用船上装备的大型起重设备进行装卸货的。由于重货运输船的起吊能力有限，所以超过起重极限的重型装备只能依靠模块运输船来完成运输任务。该船型总体除采用短艏楼、方形船尾外，主尺度上一般型宽较大，型深较小。较大型宽的船体设计用于布置运输大型海工模块的艉部开敞甲板。开敞甲板用于模块重货的装载、移动及卸载，采用滚装的装卸方式，对船体结构强度和稳性有较高的要求[1]。模块运输船最重要的功能是重货装卸，一般先从船的艉部开始，需要使甲板与码头的高度保持一致，在船舶与码头之间需要架设引桥，采用移动式带有升降功能的台车把重型装备从码头移到船上。卸货作业时，先割掉固定重货的构件，再用台车把货物移至码头。当装运超大型装备时，有时还需要有海上浮吊配合，将货物吊起，再用模块运输船自带的起卸货设备配合货物的搬运工作。

极地模块运输船能确保在极地环境下全船保暖不受外界影响，满足随时装卸货物的需求，关键在于采取有效的防冰防冻措施[1]。本文以中远船务建造的极地模块运输船为例，研究其防冰防冻措施，为该类船舶安全运营提供有效的保障。

1 极地模块运输船简介

中远船务研发的经济型极地大型模块运输船，全长168 m，型宽36 m，型深12 m，结构吃水6.5 m，在港口装卸载货物的最大吃水为10 m。冰区加强等级为LR船级社冰级符号“1A”[2]，同时满足季节性极地冰区航行要求，属于具有冰级的 C类[3]极地船舶。该经济型极地甲板运输船具有低油耗、绿色环保、高性能等特点，是特种船领域里非常具有竞争力的运输类船舶。

2 极地环境条件的风险和影响

2.1 环境条件风险

船舶设计必须考虑预期的环境条件，船舶在极地寒冷水域操作存在各种额外风险[4]。极地寒冷水域航行存在的主要风险如图 1所示。其中，海冰和低气温是最主要的两大风险，其应对措施与船舶的设计和建造关系密切。

2.2 低气温环境影响

低气温环境将影响船舶结构、设备和系统的功能以及船上人员绩效，威胁船舶的操作安全，包括如下方面：

1）暴露的船体结构和设备系统材料性能；

2）船舶积冰稳性；

3）居住舱室和脱险通道畅通；

4）驾驶台设计和航行设备保护；

5）机械装置与管系；

6）锚泊系泊起货设备；

7）安全设备和系统；

8）货物系统；

9）压载系统；

10）人员保护。

3 防冰防冻措施设计流程

确定船舶防冰防冻措施的实际流程如图2所示。

1）确定预期操作温度

预期操作温度为预定极地水域操作区域和季节的最低日均低温。

2）确定船舶设计温度

极地船舶的设计温度有极地服务温度，指预期在低气温操作船舶规定的温度。该温度设为低于预定极地水域操作区域和季节的最低日均低温至少10℃。设计服务温度是指为船舶设定的用于衡量材料、设备和系统在低气温环境下服务性能的一个温度指标，此温度也是低于预定极地水域操作区域和季节的最低日均低温至少10℃，与极地服务温度一致。

3）操作风险评估

通过分析船舶操作过程中的各种可能的危险源，确定需要保护的船舶结构、系统、设备及材料，从而采取的相应风险控制措施。极地船舶应配备《极地水域操作手册》，此手册应包括船舶设计的冰级、极地服务温度，以及任何操作限制和安全操作冰情。

4）选择防寒防冻等级

防寒防冻水平的选择取决于船舶预期操作模式，同时考虑船员预期技能、船舶类型；防寒防冻水平的选择也基于船舶操作评估，决定船舶操作限制。

5）确定船舶防寒防冻方法

船舶防寒防冰措施如图3所示。

4 具体防冰防冻措施

4.1 船体结构防冰防防冻措施

结构防冰防冻主要从材料选择、结构布置、结构形式和结构构件涂层等方面分别采取相应的措施：

1）船体结构选择适当韧性材料[5]，以避免脆性断裂。船体结构材料选择按照规范考虑冰级和极地服务温度的匹配。暴露结构一律不采用A级钢。

2）结构布置方面。

（1）艏部锚系泊设备采用遮蔽结构布置，如图4所示；

（2）主机及相关辅助舱室均采用双底双壳保护，所有单个类极地船舶的所有单个容量大于30 m3的燃油舱、残油（油泥）舱和含油舱底水储存柜均以不小于760 mm的间距与船体外壳进行分隔；

（3）结构构件尺寸按照相应的冰级符号的要求进行规范计算，在结构布置允许的情况下尽量采用横骨架式；

（4）压载舱和/或淡水舱适当的留空容积（一般为10%），以防止压载水和淡水膨胀的影响，并且采用吹泡系统进行防冰保护；

（5）模块运输船采用襟翼舵，在舵的后上方装有冰刀结构，如图5所示，减小在冰区倒车作业时舵（舵杆和舵的上部）直接与冰的接触。

3）船体形状设计充分考虑冰区和敞水性能的平衡。艏部采用钝直艏，型线尽可能增大外倾角。艉部采用两个导管可调螺距螺旋桨，中间设有艉鳍，保护螺旋桨过度撞击冰块。

4）考虑到极地水域富含溶解氧可能导致船体腐蚀率增加，位于冰带区域的船体外板使用具有高附着力、耐剥落和低摩擦特性的耐磨涂层，如聚氨酯和环氧型。为减少冰雪堆积对船体结构和设备的影响，船舶暴露表面（如甲板、甲板室和上层建筑两端和侧壁、栏杆、舷墙等）使用能够防冰雪附着的涂层。

4.2 机电设备的防冰防冻措施

机电设备的防冻防冰措施包括下面4部分：

1）主推进装置的防冰防冻措施：主推进装置配有双主机双螺旋桨，采用柴油机通过轴系直接驱动可调螺距螺旋桨的推进形式，要求螺距改变尽可能迅速，并装有导管有助于保护桨叶。主机冷却水系统的海水阀箱，采用挡板将水和冰隔离开。

2）操舵装置的防冰防冻措施：为保证在低气温环境下操舵装置中液压油的流动性，在每个动力单元附近设置了永久的电加热装置。

3）甲板设备的防冰防冻措施：除艏部锚系泊设备采用4.1节中提到的遮蔽保护，其他在露天的甲板设备提供罩盖保护，如图6所示。

4）电气设备的防冰防冻措施：安装在露天甲板和低温处所的分电箱、配电板和控制设备设置加热元件的防冷凝装置。露天铺设的电缆采用电缆槽保护。

4.3 安全设备的防冰防冻措施

安全设备有消防安全系统、救生设备、航行设备和通信设备。根据上述设备的不同特点，极地模块运输船配备了不同的防冰防冻措施，保障船舶在极地通行的安全。

1）消防安全系统的防冰防冻措施：消防泵包括应急消防泵安装在正温处所。位于露天甲板的隔离阀和真空阀采用遮罩盖保护。消防员装备安放在驾驶台和消防控制站。

2）逃生通道的防冰防冻措施：逃生通道的宽度按照SOLAS II-2所要求的逃生通道宽度的1.25倍设计，并且所有的逃生通道采用电伴热保护。所有逃生通道的栏杆扶手部分采用电伴热方式保护。

3）救生设备的防冰防冻措施：极地船舶的救生设备配备、布置和撤离，除满足SOLAS III及《国际极地水域操作船舶规则》（极地规则）要求外，还应基于操作评估，配备适当的个人和集体求生器具，考虑了预期操作区域和季节的岸基应急响应能力、冰状态、气温和气候状况的影响，以及弃船后船上人员可能撤离到冰上或陆地上在最大预期待救时间（MaxETR）内的求生需求。

5）航行设备的防冰防冻措施：配备两台独立的回声测深装置，和一台GNSS罗经。航行设备和通信设备的天线采用电伴热保护。

6）通信设备的防冰防冻措施：按照极地规则配备了如下通信设备：

（1）与有关搜救协调中心进行语音和/或数据通信的设备；

（2）121.5 MHz和123.1 MHz频率与飞机进行语音通信的设备；

（3）远程医疗援助服务（TMAS）的通信设备。

5 结论

随着全球经济的逐渐好转，中国、印度、俄罗斯等化工能源领域大型成套设备的需求不断高涨，能够在极地季节航行的模块运输船因其运营区域广泛，将会激发航运公司对极地模块运输船的订造热情。为保护极地地区脆弱的生态环境，尽最大可能降低事故的发生，有效的防冰防冻措施对极地航行的船舶更为重要，因此建议采取如下措施：

1）积极与航运公司沟通，了解现有极地航行船舶在运营过程中出现的问题和经验，针对反馈问题制定更加有效的防冰防冻措施，优化现有设计；

2）加强与设备厂商的合作，掌握主流设备的性能指标，在满足防冰防冻要求的前提下，尽可能节约成本。

[1]陆煊.船舶防冻除冰技术现状与发展[J].船海工程, 2016, 45(2): 37-39.

[2]LR.Provisional Rules for the Winterization of Ships[S].2015.

[3]中国船级社.极地船舶指南[S].2016.

[4]IMO.International Code for Ships Operating in Polar Waters[S].2015.

[5]中国船级社.钢质海船入级规范 第8篇第23章[S].2016.

Anti-icing and Anti-freezing Measures of Polar Module Carrier

ZHU Guangwei, CAO Kai, YU Zhengchang, XIA Taofan, LI Lianliang
(COSCO Shipyard Group Co., Ltd., Liaoning Dalian 116600, China)

The paper briefly introduces the ship type functions and characteristics of module carrier.COSCO shipyard develops an economical polar module carrier.The vessel has LR classification ice class "1A", satisfying with the navigation requirements of seasonal polar ice area.Taking the ship as an example, the anti-icing and anti-freezing measures are researched, which provides effective protection for the ship safety operation in the polar area.

polar; module carrier; ice class; anti-icing, anti-freezing

U672.72

A

10.14141/j.31-1981.2017.04.005

朱光伟（1976—），男，工程师，研究方向：船舶涉冰技术研究和管理。