滿足客船安全返港的輪機系統(tǒng)設(shè)計

劉云鵬，　何慧彬，　邵建練

(1.交通運輸部煙臺打撈局，山東 煙臺 264000；2.上海振華重工(集團)股份有限公司，上海 200125；3.上海佳豪船海工程研究設(shè)計有限公司，上海 201612)

0　引　言

海上安全委員會(Maritime Safety Committee,MSC)頒布的MSC.216(82)決議修正了1974 SOLAS公約第II-1章和第II-2章中客船安全返港要求的相關(guān)規(guī)定，修正后規(guī)則不僅適用于2010-07-01起建造的船長為120 m及120 m以上，或具有3個及3個以上的主豎區(qū)的客船，也適用于2010-07-01起建造的載員超過240人的特種用途船(Special Purpose Ships,SPS)(當該船的船長為120 m及120 m以上，或具有3個及3個以上主豎區(qū)時)。

該規(guī)范生效后，雖然MSC通過頒布MSC.1/Circ.1369通函“客船發(fā)生火災(zāi)或進水事故后系統(tǒng)能力評估的暫行解釋性”對該規(guī)范實施進行了部分解釋，但該解釋為建議性文件，未得到各掛旗國的確認。且各船級社均未針對如何響應(yīng)該規(guī)范出臺相關(guān)的指導(dǎo)性文件來指導(dǎo)該類船型設(shè)計，給該規(guī)范所適用的船型設(shè)計帶來困難，尤其是對于該規(guī)范所適用的特種用途船，因其本身并非真正意義上的“客船”，客船安全返港要求給其系統(tǒng)設(shè)計帶來更多的問題。

鑒于上述情況，基于MSC頒布的相關(guān)規(guī)范要求，并結(jié)合滿足客船安全返港要求的典型設(shè)計，對客船安全返港要求所涉及的輪機系統(tǒng)設(shè)計要點進行分析說明。

1　客船安全返港規(guī)范要求

MSC頒布的MSC.216(82)決議修正了1974 SOLAS公約第II-1章和第II-2章中客船安全返港要求的相關(guān)規(guī)定，該要求主要內(nèi)容包括：

2010-07-01起建造的所有客船、載運人數(shù)為240人及以上的特殊用途船舶(船長120 m及120 m以上，或具有3個及3個以上的主豎區(qū))發(fā)生事故界限內(nèi)的火災(zāi)或進水事故后，為保證船舶有能力安全返港，以下14個系統(tǒng)應(yīng)在事故界限以外保持運行,14個系統(tǒng)包括:推進系統(tǒng)；操舵系統(tǒng)和操舵控制系統(tǒng)；航行系統(tǒng)；燃料注入、輸送和服務(wù)系統(tǒng)；駕駛室、機艙、安全中心、滅火隊和控損隊之間的內(nèi)部通信及乘客與船員通知、集合所要求的內(nèi)部通信；外部通信系統(tǒng)；水消防總管系統(tǒng)；固定式滅火系統(tǒng)；火和煙探測系統(tǒng)；艙底和壓載水系統(tǒng)；動力操作的水密門和半水密門；擬支持“安全區(qū)域”的系統(tǒng)，安全區(qū)域應(yīng)為所有乘員提供衛(wèi)生設(shè)施、水、食物、醫(yī)療替代處所、風雨遮蔽、防暑降溫措施、照明及通風等基本服務(wù)；進水探測系統(tǒng)；主管機關(guān)確定的對控制損害有至關(guān)重要影響的其他系統(tǒng)。

針對于火災(zāi)事故，事故界限包括：原發(fā)處所受損直至最近的“A”級邊界，該邊界可以是原發(fā)處所的一部分，只要原發(fā)處所受固定滅火系統(tǒng)保護；或原發(fā)處所和相鄰處所受損直至最近的“A”級邊界，該邊界不是原發(fā)處所的一部分。

針對于進水事故，任何艙壁甲板以下的單個水密艙室均為事故界限。

船舶是否具備安全返港能力，主要通過分析船舶在發(fā)生不超出事故界限的火災(zāi)事故或進水事故情況下，應(yīng)在事故界限以外保持運行的14個系統(tǒng)是否都能夠保持有效運行，若這14個系統(tǒng)均可保持有效運行，則可認定本船具備安全返港能力。因此，如何在發(fā)生火災(zāi)事故或進水事故后，保證需要在事故界限以外保持運行的14個系統(tǒng)有效運行，成為了滿足客船安全返港要求的設(shè)計重點和設(shè)計難點。

2　系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)客船安全返港要求，針對輪機專業(yè)相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計要點進行論述說明，主要包括：推進系統(tǒng)，燃料注入、輸送和服務(wù)系統(tǒng)，水消防總管系統(tǒng)，固定式滅火系統(tǒng)，艙底和壓載水系統(tǒng)。

2.1　推進系統(tǒng)

2.1.1推進系統(tǒng)設(shè)計要點

推進系統(tǒng)是實現(xiàn)船舶發(fā)生事故界限內(nèi)的火災(zāi)事故或進水事故后安全返港的最重要系統(tǒng)，為滿足客船安全返港規(guī)范的要求，該系統(tǒng)設(shè)計要點包括：

(1) 應(yīng)至少設(shè)置2套推進系統(tǒng)，其推進機械應(yīng)分艙布置，且相鄰艙壁應(yīng)為A級防火分隔的水密艙壁；

(2) 當其中1套推進系統(tǒng)由于事故界限內(nèi)的火災(zāi)事故或單個水密艙室進水事故導(dǎo)致無法運行后，剩余的推進系統(tǒng)應(yīng)使船舶在蒲氏風級8級的天氣條件和相應(yīng)的海況下，以≥6 kn/h的航速返回港口；

(3) 當船舶僅設(shè)置2套主推進系統(tǒng)時，且2套主推進系統(tǒng)采用相鄰布置時，則主推進器處所均需要固定式滅火系統(tǒng)保護，以確保不會因單個事故界限內(nèi)的火災(zāi)事故導(dǎo)致兩套主推進系統(tǒng)同時失效；

(4) 發(fā)生事故界限內(nèi)的火災(zāi)事故或進水事故后，評判事故界限以外的主推進系統(tǒng)是否有效，不僅要考慮推進器本身的布置情況，還應(yīng)考慮分析推進器相應(yīng)的輔助系統(tǒng)(包括電力供應(yīng)、冷卻水系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)等)。

2.1.2推進系統(tǒng)設(shè)計

典型的2種主推進器艙布置方案見圖1，2種布置方案均能滿足安全返港規(guī)范要求及上述設(shè)計要點要求。方案1通過在2個主推進器艙之間設(shè)置2道A級防火水密艙壁，保證發(fā)生任何火災(zāi)事故或進水事故均不會導(dǎo)致2臺主推進器同時損失；方案2通過在2個主推進器艙設(shè)置固定滅火系統(tǒng)，保證任何火災(zāi)或進水事故情況下不會導(dǎo)致兩臺主推進器同損失。且單臺主推進器能保證船舶在蒲氏風級8級的天氣條件和相應(yīng)的海況下以≥6 kn/h的航速安全返港。

圖1　主推進器艙布置

推進系統(tǒng)除需注意主推進器艙布置情況以外，為推進器服務(wù)的輔助系統(tǒng)設(shè)計,同樣需保證在任何一個不超出事故界限的火災(zāi)事故或進水事故情況下，不能導(dǎo)致主推進器同時丟失。該輔助系統(tǒng)主要包括：

(1) 主推進器控制系統(tǒng)，盡量每臺主推進器設(shè)置獨立的遙控系統(tǒng)且進行物理分隔，若無法達到以上要求，接受在發(fā)生不超出事故界限的火災(zāi)事故或進水事故后，采用就地控制系統(tǒng)對主推進器進行控制以實現(xiàn)安全返港，該情況下必須設(shè)置適當?shù)耐ㄐ藕蛻?yīng)急照明；

(2) 主推進器滑油、冷卻水等系統(tǒng)，推進器滑油、冷卻水的輔助系統(tǒng)必須相互完全獨立，且輔助系統(tǒng)的設(shè)備及管系布置也需按主推進器艙的布置原則進行布置。

在滿足上述設(shè)計要求的情況下，在任何一個艙室發(fā)生不超出事故界限的火災(zāi)事故或進水事故時，至少可保留1臺有效的主推進器用于安全返港推進，且能滿足規(guī)范所要求海況下的航速要求，該推進系統(tǒng)設(shè)計可認為滿足安全返港要求。

2.2　燃油注入、輸送和服務(wù)系統(tǒng)

2.2.1燃油注入、輸送和服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計要點

燃油注入、輸送和服務(wù)系統(tǒng)主要用于向推進所必需的燃油設(shè)備(主機、柴油發(fā)電機等)提供燃油，為滿足客船安全返港規(guī)范要求，該系統(tǒng)設(shè)計要點包括：

(1) 推進所必需的燃油設(shè)備(主機、柴油發(fā)電機等)的燃油系統(tǒng)，其布置應(yīng)考慮發(fā)生不超出事故界限的火災(zāi)事故或進水事故后，剩余的燃油系統(tǒng)應(yīng)能持續(xù)供應(yīng)符合設(shè)備要求的燃油，且剩余燃油容量應(yīng)可滿足船舶最大返港航程的要求；

(2) 受火災(zāi)事故影響處所內(nèi)的燃油系統(tǒng)，不應(yīng)視作處于運行狀態(tài)；

(3) 受進水事故影響處所內(nèi)的閉式燃油管路，當其相關(guān)的閥件、附件的控制與操縱不受進水事故的影響時，該燃油管路可視作處于運行狀態(tài)。

2.2.2燃油注入、輸送和服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計

燃油注入、輸送和服務(wù)系統(tǒng)主要包括燃油日用系統(tǒng)(直接向主機、柴油發(fā)電機等供油的系統(tǒng))及燃油輸送系統(tǒng)(將燃油從儲存艙向各機艙沉淀油柜補油的系統(tǒng))。為滿足規(guī)范要求，該系統(tǒng)設(shè)計主要有以下幾方面的特殊考慮：

(1) 不同機艙之間的燃油日用系統(tǒng)應(yīng)完全獨立，以保證任何一個機艙發(fā)生火災(zāi)事故或進水事故情況下，剩余機艙燃油日用系統(tǒng)仍可維持運行；

(2) 燃油輸送系統(tǒng)應(yīng)保證在發(fā)生任何一個不超出事故界限的火災(zāi)事故或進水事故情況下，仍可向事故界限外的機艙油柜持續(xù)補油。

單個機艙燃油日用系統(tǒng)及整個燃油輸送系統(tǒng)設(shè)計方案見圖2，每個機艙均設(shè)置獨立的燃油日用系統(tǒng)，即每個機艙設(shè)有獨立的柴油沉淀艙、柴油日用柜、柴油分油機及相應(yīng)的日用供油管系。若各機艙相鄰布置，則每個機艙應(yīng)設(shè)置有固定滅火系統(tǒng)，且通過A級防火水密艙壁隔離，在單機艙發(fā)生火災(zāi)事故或進水事故情況下，其他機艙的燃油日用系統(tǒng)仍可有效使用，從而保證其他機艙內(nèi)的主機或發(fā)電機組正常工作，以實現(xiàn)船舶安全返港。根據(jù)燃油系統(tǒng)設(shè)計要點可知，假如單機艙發(fā)生火災(zāi)事故或進水事故情況下，剩余機艙內(nèi)的柴油沉淀艙及柴油日用柜內(nèi)所剩余柴油(艙柜上設(shè)置必要的低位報警)能夠滿足船舶最大返港航程的要求，則燃油輸送系統(tǒng)可不用滿足在發(fā)生任何一個不超出事故界限的火災(zāi)或進水事故情況下，仍可向事故界限外的機艙油柜持續(xù)補油。否則,需滿足上述要求，該燃油輸送系統(tǒng)可參考圖2中的設(shè)計，系統(tǒng)至少設(shè)置2臺燃油輸送泵，且必須布置在不同的火災(zāi)事故及進水事故界限內(nèi)，輸送總管采用環(huán)形設(shè)計，各艙室之間設(shè)置必要的隔離閥，當任何一個機艙發(fā)生火災(zāi)事故或進水事故情況下，通過關(guān)閉相關(guān)隔離閥以隔離事故區(qū)域，剩余機艙仍可通過至少1臺燃油輸送泵持續(xù)補油，從而可提供足夠的燃油給剩余機艙，以實現(xiàn)安全返港。

a) 燃油日用系統(tǒng)

b) 燃油輸送系統(tǒng)

在滿足上述設(shè)計要求的情況下，任何一個艙室發(fā)生不超出事故界限的火災(zāi)事故或進水事故情況下，可保證事故界限外的機艙燃油日用系統(tǒng)正常運行，且可保證事故界限外的機艙可持續(xù)通過至少1臺燃油輸送泵補油，為安全返港提供動力，該系統(tǒng)設(shè)計可認為滿足安全返港要求。

2.3　水消防總管系統(tǒng)

2.3.1水消防總管系統(tǒng)設(shè)計要點

水消防總管系統(tǒng)主要用于向全船消防栓提供消防水，滿足全船消防水需求。為滿足客船安全返港規(guī)范要求，該系統(tǒng)設(shè)計要點包括：

(1) 消防泵應(yīng)進行分艙布置，且相鄰艙壁應(yīng)為A級防火分隔的水密艙壁；

(2) 消防泵相鄰布置時，則消防泵所在處所應(yīng)由固定式滅火系統(tǒng)保護，除非其它不相鄰處所設(shè)有可供未受火災(zāi)事故影響區(qū)域使用的滿足要求的消防泵；

(3) 發(fā)生火災(zāi)事故或進水事故后，所有其他未受事故影響主豎區(qū)內(nèi)的消防總管系統(tǒng)仍應(yīng)滿足規(guī)范要求使用；

(4) 發(fā)生火災(zāi)事故或進水事故后，主豎區(qū)中受影響甲板的剩余部分，可從相鄰區(qū)域或水密艙室的消火栓供水。

2.3.2水消防總管系統(tǒng)設(shè)計

為滿足安全返港規(guī)范要求及上述設(shè)計要點的水消防系統(tǒng)設(shè)計方案見圖3，水消防系統(tǒng)設(shè)計主要有以下幾方面的特殊考慮：

(1) 整個系統(tǒng)設(shè)置3臺消防泵，各消防泵通過A級防火水密艙壁分隔，且由于No.2消防泵艙與No.1/No.3消防泵艙相鄰，No.2消防泵艙需布置固定滅火系統(tǒng)以防止該消防泵艙失火,導(dǎo)致No.1及No.3消防泵艙同時產(chǎn)生損失；

(2) 各消防泵及各主豎區(qū)消防支管均設(shè)置隔離閥，當任何一個消防泵艙或任何一個主豎區(qū)發(fā)生火災(zāi)事故、進水事故情況下，通過相應(yīng)的隔離閥可將事故區(qū)域消防管與消防總管系統(tǒng)分隔開，保證事故界限以外的消防總管系統(tǒng)仍可有效；

(3) 消防總管采用滿足規(guī)范要求厚度的無縫鋼管，焊接連接并外包A60絕緣材料，以保證在發(fā)生任何一個不超出事故界限的火災(zāi)事故或進水事故情況下，消防總管均可保持有效。

圖3　水消防系統(tǒng)

在滿足上述設(shè)計要求情況下，任何一個艙室發(fā)生不超出事故界限的火災(zāi)事故或進水事故情況下，可保證消防總管(采用A60絕緣材料、焊接連接)不丟失，且至少2臺消防泵有效，通過隔離閥來隔斷事故區(qū)域的消防管路，該系統(tǒng)設(shè)計可認為滿足安全返港要求。

2.4　固定式滅火系統(tǒng)

2.4.1固定式滅火系統(tǒng)設(shè)計要點

固定式滅火系統(tǒng)主要包括A類機械處所的固定滅火系統(tǒng)及上層建筑起居、服務(wù)處所自動噴淋滅火系統(tǒng)。為滿足客船安全返港規(guī)范要求，該系統(tǒng)設(shè)計要點包括：

(1) 固定氣體滅火系統(tǒng)的滅火劑儲藏室可不作為火災(zāi)事故原發(fā)處所，但由其相鄰艙室失火而導(dǎo)致該儲藏室失火除外，因此，如僅設(shè)置一個固定氣體滅火劑儲藏室，需保證該儲藏室與其他火災(zāi)事故原發(fā)處所不相鄰；

(2) 自動噴淋滅火系統(tǒng)，其位于直接受到火災(zāi)事故影響處所或受到相同分區(qū)閥保護的處所時，可接受該系統(tǒng)無法運行，除上述處所以外仍應(yīng)保持正常運行。位于受到火災(zāi)事故影響處所內(nèi)的分區(qū)閥，應(yīng)視作不處于操作狀態(tài)，除非該分區(qū)閥有適當?shù)姆阑鸬燃壔蚍阑鸨Ｗo(如布置在具有“A”級限界的專用圍壁內(nèi)或受到噴水嘴的保護等)。

2.4.2固定式滅火系統(tǒng)設(shè)計

為滿足安全返港規(guī)范要求及固定式滅火系統(tǒng)設(shè)計要點的固定CO2滅火系統(tǒng)及住艙噴淋系統(tǒng)設(shè)計方案見圖4，固定CO2滅火系統(tǒng)及住艙淋系統(tǒng)設(shè)計主要有以下幾方面的特殊考慮：

(1) 鑒于固定氣體滅火系統(tǒng)的滅火劑儲藏室可不作為火災(zāi)事故原發(fā)處所，因此，僅設(shè)置一個固定CO2滅火劑儲藏室，CO2瓶組總?cè)萘繚M足最大2個被保護處所所需容量之和，且該儲藏室與其他火災(zāi)事故原發(fā)處所不相鄰；

(2) 固定CO2滅火劑儲藏室至各被保護處所間的管路需采用滿足規(guī)范要求厚度的無縫鋼管，焊接連接并外包A60絕緣材料，從而保證在發(fā)生任何火災(zāi)事故或進水事故的情況下，上述管路不會發(fā)生損壞，可保證固定CO2滅火系統(tǒng)在事故界限以外仍能正常運行；

(3) 住艙噴淋系統(tǒng)設(shè)置2套獨立的噴淋設(shè)備(包括噴淋泵、壓力水柜及補水泵等)，且分別布置在2個由A級防火水密艙壁分隔的艙室，如果這2個艙室相鄰，上述艙室還需設(shè)置固定滅火系統(tǒng)以保證2套噴淋設(shè)備不會因火災(zāi)事故導(dǎo)致?lián)p失；

(4) 住艙噴淋系統(tǒng)的各分區(qū)閥布置在A60絕緣材料防火保護的管弄內(nèi)，可保證上述分區(qū)閥在任何火災(zāi)事故的情況下保持有效，在某個分區(qū)發(fā)生失火情況下，可有效隔離失火區(qū)域，以保證住艙噴淋系統(tǒng)在火災(zāi)事故界限以外的其他區(qū)域仍能正常運行。

a) 固定CO2滅火系統(tǒng)

b) 住艙噴淋系統(tǒng)

在滿足上述設(shè)計要求的情況下，任何1個艙室發(fā)生不超出事故界限的火災(zāi)或進水事故情況下，可保證釋放總管(采用A60絕緣材料、焊接連接)不丟失，通過分區(qū)閥來隔斷事故區(qū)域的釋放管路，該系統(tǒng)設(shè)計可認為滿足安全返港能力要求。

2.5　艙底和壓載水系統(tǒng)

2.5.1艙底和壓載水系統(tǒng)設(shè)計要點

艙底和壓載系統(tǒng)是船舶安全及調(diào)整船舶浮態(tài)的關(guān)鍵系統(tǒng)。為滿足客船安全返港規(guī)范要求，該系統(tǒng)設(shè)計要點包括：

(1) 艙底泵或壓載泵應(yīng)分艙布置，且相鄰艙壁應(yīng)為A級防火分隔的水密艙壁；

(2) 艙底泵或壓載泵相鄰布置時，則該泵所在處所應(yīng)能由固定式滅火系統(tǒng)保護；

2.5.2艙底和壓載水系統(tǒng)設(shè)計

為滿足安全返港規(guī)范要求及上述設(shè)計要點的艙底系統(tǒng)及壓載系統(tǒng)設(shè)計方案見圖5，為滿足規(guī)范要求，上述系統(tǒng)設(shè)計主要有以下幾方面的特殊考慮：

a) 壓載水系統(tǒng)b) 艙底水系統(tǒng)

圖5艙底水及壓載水系統(tǒng)

(1) 艙底泵或壓載泵分艙布置，且相鄰艙壁應(yīng)為A級防火分隔的水密艙壁，No.2艙底泵與No.1/No.3艙底泵相鄰，則No.2艙底泵艙需設(shè)置固定滅火系統(tǒng)保護；

(2) 艙底水總管采用滿足規(guī)范要求厚度的無縫鋼管，焊接連接并外包A60材料絕緣，可保證在發(fā)生任何火災(zāi)事故或進水事故情況下，艙底管路不會損壞；

(3) 各艙底支管通過隔離閥與艙底總管連接，當任何一處所艙底支管因火災(zāi)事故而損壞后，可通過關(guān)閉隔離閥將事故區(qū)域隔離開，保證事故界限以外區(qū)域艙底系統(tǒng)仍然有效；

(4) 壓載水總管布置在A60絕緣材料防火保護的管弄內(nèi)，可保證壓載總管在發(fā)生任何火災(zāi)事故情況下仍有效；

(5) 各壓載支管通過隔離閥與壓載總管連接，當任何一壓載支管因火災(zāi)事故而損失后，可通過關(guān)閉隔離閥將事故區(qū)域隔離開，保證事故界限以外區(qū)域壓載系統(tǒng)仍然有效。

在滿足上述設(shè)計要求情況下，任何一個艙室發(fā)生不超出事故界限的火災(zāi)事故或進水事故時，可保證艙底總管(采用A60絕緣材料、焊接連接)及壓載總管(布置在A60絕緣材料管內(nèi))不丟失，且至少2臺艙底泵及1臺壓載泵有效，通過隔離閥來隔斷事故區(qū)域的艙底和壓載管路，該系統(tǒng)設(shè)計可認為滿足安全返港能力要求。

3　結(jié)　語

客船安全返港屬于較新穎的規(guī)范要求，目前業(yè)界對該規(guī)范尚未形成較為統(tǒng)一的認識，也沒有通用的設(shè)計指導(dǎo)文件。因此，基于MSC頒布的基本規(guī)范要求，并結(jié)合典型設(shè)計方案，針對客船安全返港相關(guān)的輪機主要系統(tǒng)提供設(shè)計指導(dǎo)方案。需說明的是，有多種設(shè)計方案可滿足該規(guī)范要求，但基本原則是通過系統(tǒng)設(shè)置足夠的冗余、設(shè)置必要的隔離措施及管路做特殊保護等辦法，來實現(xiàn)在任何火災(zāi)事故或進水事故界限以外，相關(guān)系統(tǒng)仍可保持運行，以滿足客船安全返港規(guī)范要求。