154 000 DWT 穿梭油轮一人桥楼视域设计

2022-09-13王晶

广东造船 2022年4期

关键词：窗框视点驾驶室

王晶

（舟山中远海运重工有限公司，舟山 316131）

1 前言

随着计算机技术在通信导航系统中的广泛应用，以及航行设备的更新换代,一人桥楼的设计给航运业带来了巨大的革新,越来越受到广大船东的欢迎。现就我司承接的挪威154 000 DWT 穿梭油轮规格书、资料及规范要求，对一人桥楼视域展开设计。

2 项目概述

154 000 DWT 油轮是为挪威船东KUNTSEN 建造的穿梭油轮，船舶总长278.9 m、型宽47.0 m、型深24.9 m、设计吃水16.0 m,首部配有两个方位推和一个侧推，尾部舱有一个方位推，首楼有独立的装载系统，满足DNV-GL 一人桥楼的设计要求。

3 视域设计

3.1 概述

一人桥楼就是单人在驾驶室既能进行瞭望又能完成驾驶操作。它依靠航行和操作工作站，接受和处理各种相关信息，如主机转速、航行速度、舵角、航向、风向风速、水深、雷达警戒信号等，自动完成航行计划。其最大的优点是减少了单船定员，降低运营成本；其次是由于采用电子海图自动航行和航迹保持系统，使实际航线和计划航线的误差很小，从而使航程最优，节省燃料和时间；一人桥楼设计涉及面广，不仅涉及航行设备，还对视域、工作环境、通道、照明以及人体工程学有很高的要求，综合了电装、内装、船体、总体甚至外舾装的设计。

3.2 工作站

一人桥楼设计涉及到五个工作站分别是：手动操舵工作站；监视工作站；航行和操纵工作站；进坞/靠泊工作站；船舶无线电通信工作站。

（1）手动操舵工作站

是舵手手动操舵的工作站，一般要求在驾驶室的中心线上；

（2）监视工作站

能够经常检查船舶设备和周围环境，当多个船员在桥楼上工作时，它主要给航行和操纵工作站的领航员服务；

（3）航行和操纵工作站

通常是设置在雷达控制台后面350 mm 处，作为船舶指挥的主工作站，能够更安全和更高效地操纵船舶；

（4）进坞/靠泊工作站

是操纵船舶靠泊码头或坐墩检验船舶必不可少的工作站；

（5）船舶无线电通信站

对船舶海上航行起着至关重要的作用。

3.3 设计要点

（1）首先确立驾驶室基本轮廓，再进行视域的设计。根据规范，对船舶两翼的进坞/靠泊工作站的可视范围要求侧面180°及首部45°；同时，为了保证舵手能操控船舶安全地通过狭窄航道，手动操舵工作站正前方必需拥有左右各60°的视域；再结合驾驶室的布置以及尾部物料吊的位置，确定驾驶室大体轮廓，如图1 所示。

图1 工作站分布及驾驶室右舷轮廓

（2）尾部视域主要通过尾部围壁的窗户获取,如果盲区过大则需要配合摄像头来共同完成；

（3）首部视域相对复杂,因为货舱和首部范围较大；对于特殊船型，还因其结构和布置较常规船型复杂,比如有首装载、压载水装置平台、声呐舱、KOVC 油气收集装置等；驾驶室室外结构或设备（舷墙、挡风板、电罗经复视器、窗框以及门框），也会对视域产生一定的影响。所以规范中对正前方、两侧方向的视域中的单个障碍物及障碍物的总盲区角度要求，都有详细的描述。

3.4 视点选择及尾部盲区计算

（1）规范要求在驾驶室内可以看到外面水平360°范围,且要求在室内不超过两个视点实现,两视点之间不能超过15 m；尾部盲区不超过1 n mile，如超过1 n mile 则需在尾方向增加摄像头；

（2）航行和操纵工作站是船舶指挥的主工作站。在设计之初，我们按照规范要求设计工作站的位置，位于雷达控制台后面350 mm，但由于在驾驶室后面两侧各有一个物料吊，物料吊的筒体较大，吊臂与人的视线基本持平，导致两个物料吊之间的视线被完全遮挡，所以得从物料吊筒体外侧寻找两个视点；在寻找视点过程中，要以物料吊筒体外侧为切点作斜切线，这样可以最大程度地减少盲区，为后续窗户位置和大小创造便利的条件。为此，结合这条船的综合布置，在选定视点一和视点二之后，可以计算出视点与物料吊筒体之间的盲区为43°，满足了操作点前方水平视域不小于225°的要求；但此时操作点尾部的盲区远超过1 n mile，所以只能在尾部增加摄像头来减少盲区范围，摄像头的视域为61°；由于尾甲板上布置了各种系泊件以及救生艇架等，而且物料吊、视点以及船体结构都是对称布置，所以摄像头最适合居中布置在尾封板附近，这样可以最大限度地减少盲区范围（见图2）,经过计算摄像头的视域与操作站视域交点到尾封板的距离为147.26 m,远小于1 n mile 的要求。

图2 尾视域图

3.5 正前方视域要求及计算

（1）根据规范要求，视线水平往上的视域不小于5°、驾驶室的窗户上边缘距离驾驶甲板至少2 000 mm。根据航行和操纵工作站的位置，可以确定水平向上的角度为9°，满足规范要求；

（2）正前方180°范围内被遮挡的海面不超过0.5 n mile，否则要统计到后面的盲区计算里；规范还要求窗户下口距离驾驶甲板最大1 000 mm,且在离操作站前方2 300 mm 的位置要保证视线高度在1 000 mm 以上。本船窗户和工作站的距离超过2 300 mm，所以窗户下边缘的高度应该降低，根据现有船体结构确定了视线前方的视域范围，见图3 所示。

图3 正前方视域图

（3）在考虑首正视域的同时，还需要考虑两翼舷墙、甲板边缘、驾驶室窗户下边缘、甲板上的声呐舱、首楼甲板上的首装载等造成的遮挡。规范要求航行和操纵工作站正前方180°范围，盲区范围不能超过0.5 n mile。以压载吃水8.5 m、视线距离海平面34.4 m 的极限情况进行分析，将正前方180°从左舷往右舷依次划分成80°、20°、80°三个区域（见图4），再将两舷的80°按照每10°划分，有特别的障碍物要单独再划分。

图4 首视域划分图

图4 中点1 与点2、点13 与点14 就是左右两翼舷墙区域造成的盲区.如果将操作站位置与点2 平齐，则两翼的舷墙盲区可完全避开；但这样做会导致驾控台往首移，这样牵涉的改动会更多，所以暂时将这两侧的盲区统计到总盲区里面去，如果后期总盲区超出规范要求30°较多的话，再返回来考虑是否要将操纵站的位置调整到与2 号点持平；另外，点10 与点11分别是声呐舱的外轮廓，同样要将盲区单独标出，然后对每个点进行校核,如图5 所示。

图5 首部操纵盲区计算示意图

（4）由于不确定舷墙、甲板、驾驶室窗户下边缘中的哪一个对盲区的影响最大，所以需要分别计算盲区，取盲区大者。

根据计算结果，点1 与点2、点13 与点14 的盲区均超过0.5 n mile，形成的角度分别是1.6°和2.1°；点10 与点11 之间的声呐舱，未对首视线产生影响；

（5）操纵站和监视工作站的首视域中，单个障碍物的盲区范围不能大于5°，首端最大障碍物是首装载；操作站和监视工作站正前方左右各10°范围内，总的盲区不超过5°，首装载正好位于首楼甲板的中心线上，因此要分别计算首装载对视域盲区的影响。经计算两个工作站的盲区角度分别为3.91°和3.92°，如图6所示。

图6 操作点左右各10°盲区示意图

（6）规范中要求操作点正前方左右各10°的范围，在视线高度1 500 mm 及任意吃水条件下，首部正前方操纵盲区不能超过船舶的2 倍总长或500 m（取小者），这就是前文为什么要将正前方180°单独划出20°这个区域的原因；虽然上述的两个角度满足要求，因为首装载居中布置在首楼上，它对操纵站及监视站的影响是超过两倍的船长，所以仍然要将首装载视域影响的角度统计到总盲区表中。经与船检沟通，在计算首部正视盲区时，选取首楼舷墙最上缘的点进行计算，得出盲区长度为451.367 m,小于两倍的总长557.8 m,且小于500 m，如图7 所示。