多功能海洋救助船直升機(jī)起降平臺(tái)布置

張養(yǎng)松 周興 黃深華

摘 要：我公司承接的多功能海洋救助船配備有直升機(jī)，具有立體救助功能。本文在充分考慮直升機(jī)的使用條件及滿(mǎn)足規(guī)范和公約的前提下，綜合考慮船舶的穩(wěn)性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等因素，對(duì)直升機(jī)起降平臺(tái)的布置進(jìn)行方案設(shè)計(jì)研究，為新船的設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：多功能救助船；直升機(jī)起降平臺(tái)；方案設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：U674.40 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： Multi-functional rescue ship to be built in HPWS is equipped with a helicopter and is capable of performing dimensional rescue. On the premise of fully fulfilling the helicopter operation conditions and meeting the rule and convention requirements， this paper proposes the optimized design of the helicopter platform arrangement for the multi-function rescue ship by considering the ships stability， safety， economical efficiency and other factors， providing reference for design of the new ship.

Key words： Multi-functional rescue ship； Helicopter platform； Optimized design

1 前言

我公司承接的多功能海洋救助船是交通部救撈局的主力救撈設(shè)施。為了使救助船能夠更好地完成國(guó)家賦予的海上人命和財(cái)產(chǎn)救助的使命，我們?cè)谠撓盗写脑O(shè)計(jì)和建造過(guò)程中不斷地優(yōu)化和完善救助船的各方面功能，讓該船能夠更好地完成海上遇難船舶的救生和救助使命，以及海上設(shè)施拖帶和消防滅火等救助作業(yè)。

直升機(jī)是救助船裝載的快速反應(yīng)設(shè)施，與在陸地機(jī)場(chǎng)的起降作業(yè)相比，直升機(jī)在行駛中的船舶上進(jìn)行起降作業(yè)難度要大得多。陸上機(jī)場(chǎng)面積較大，四周開(kāi)闊，同時(shí)機(jī)場(chǎng)又是靜止不動(dòng)的，便于直升機(jī)瞄準(zhǔn)指定著陸點(diǎn)安全著陸。而對(duì)于救助船而言，由于受尺度所限，起降平臺(tái)面積狹小且前方都有障礙物（比如上層建筑），加之船在風(fēng)浪中航行時(shí)船舶的縱搖及橫搖較為劇烈，導(dǎo)致平臺(tái)較大的起伏和搖晃，給直升機(jī)的降落帶來(lái)很大困難。所以，在船上配置直升機(jī)平臺(tái)必須對(duì)船舶的穩(wěn)性、經(jīng)濟(jì)性和人員的安全性進(jìn)行重點(diǎn)考慮，以得出最佳布置方案。

2 直升機(jī)起降平臺(tái)布置方案

船東要求在某型救助船上增設(shè)直升飛機(jī)起降平臺(tái)，且能夠進(jìn)行S-76型搜救直升飛機(jī)（槳葉總長(zhǎng)16 m、機(jī)寬2.13 m、主旋翼直徑13.41 m）的起降及懸停作業(yè)，以實(shí)現(xiàn)救助船的海空聯(lián)合立體救助的功能。根據(jù)“海安會(huì)通函MSC/Circ. 895（1999年）”中的建議：“直升飛機(jī)起降平臺(tái)的機(jī)動(dòng)區(qū)最小要求為機(jī)長(zhǎng)直徑的1.3倍，以及無(wú)障礙區(qū)寬度最小要求為機(jī)翼的直徑，無(wú)障礙區(qū)內(nèi)障礙物的最大高度不得高于0.25 m”。因此，本船的直升機(jī)起降平臺(tái)的機(jī)動(dòng)區(qū)最小要求為20.8 m，無(wú)障礙區(qū)寬度最小要求為13.41 m，無(wú)障礙區(qū)內(nèi)障礙物的最大高度不高于0.25 m。

2.1 方案1——直升機(jī)平臺(tái)設(shè)置在尾部甲板區(qū)域

見(jiàn)圖1。

本方案是將主甲板尾部作為直升機(jī)起降平臺(tái)。該船兩舷設(shè)置有固定舷墻距甲板面高1.35 m；舷墻內(nèi)側(cè)布置有大量的通風(fēng)筒和透氣管頭，且平均高度約為1.1 m；尾部主甲板左右舷距中5.8 m處有高度為1.9 m的擋貨欄桿。由于直升機(jī)降落時(shí)寬度須大于飛機(jī)總長(zhǎng)度16 m（大于船寬15.2 m），并且擋貨欄桿的布置不能滿(mǎn)足“通函”的要求。為滿(mǎn)足要求，必須將舷墻設(shè)計(jì)為“可倒”的形式；通風(fēng)管風(fēng)筒、透氣管頭臨時(shí)拆除并做好臨時(shí)密封；擋貨欄桿須設(shè)置為可拆的形式。該方案表面上問(wèn)題不大，但在實(shí)際使用的過(guò)程中會(huì)存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）按照此方案，單側(cè)可倒部分的長(zhǎng)度至少需要14.3 m，重量為2.1 t，單側(cè)擋貨欄桿的重量為240 kg，必須有起重機(jī)的配合才能排除障礙；而且舷墻、擋貨欄桿、通風(fēng)筒和透氣管的固定螺栓較多，需要較長(zhǎng)的拆卸時(shí)間，若遇到銹死的螺栓則更難拆卸；

（2）尾部主甲板極易上浪，甲板面的可倒舷墻、可拆擋貨欄桿等易受海水的腐蝕，不僅增加了船舶日常保養(yǎng)的工作量，也縮短了設(shè)備的使用壽命；

（3）在海況較差的情況下，作業(yè)人員很難拆除舷墻和擋貨欄桿，而且在作業(yè)過(guò)程中容易引發(fā)安全事故；拆除通風(fēng)筒時(shí)，容易使海水灌進(jìn)艙室；拆除透氣管頭時(shí)容易使海水進(jìn)入燃油艙，導(dǎo)致動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)損壞等，降低了船舶的安全性。

由上可知，為了使該船具有“海-空”聯(lián)合救助的功能，需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)拆除障礙，會(huì)耽誤救助的最佳時(shí)機(jī)；而且拆除障礙的過(guò)程中易發(fā)生事故，會(huì)導(dǎo)致無(wú)法發(fā)揮直升機(jī)的快速救助功能。因此，本方案不可取。

2.2 方案2——直升機(jī)平臺(tái)設(shè)置在首部

見(jiàn)圖2、圖3。

本方案將居住甲板延長(zhǎng)至首端，設(shè)置直升機(jī)平臺(tái)，如圖3所示。從船舶穩(wěn)性的角度分析，在船體線(xiàn)型不變和船舶正浮的前提下，設(shè)置直升機(jī)平臺(tái)前、后的船舶空船重量重心位置會(huì)發(fā)生變化（見(jiàn)表1）。

根據(jù)靜水力曲線(xiàn)和表1的數(shù)據(jù)計(jì)算得出，在首部設(shè)置直升機(jī)起降平臺(tái)后會(huì)產(chǎn)生首傾0.46 m，為此在本船尾部增加固定壓載來(lái)調(diào)平船體浮態(tài)，得到調(diào)正浮態(tài)后的重量為3 324 t，相比初始狀態(tài)的重量增加了106.0 t。

本方案存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）降低了船舶營(yíng)運(yùn)的經(jīng)濟(jì)性。由于該類(lèi)型的遠(yuǎn)洋救助船首部擁有龐大的上層建筑，其重心基本偏首，而本方案直升機(jī)平臺(tái)的重心在船首，故會(huì)加重首傾。雖然可以通過(guò)增加壓載來(lái)調(diào)整浮態(tài)，但會(huì)增大總重和油耗，從而降低了船舶的航速和續(xù)航力，最終降低了船舶營(yíng)運(yùn)的經(jīng)濟(jì)性；

（2）不利船舶的穩(wěn)性。由表1可知，設(shè)置平臺(tái)后比設(shè)置前的初穩(wěn)性高降低了32%，穩(wěn)性較差；

（3）不利于船舶安全航行。直升機(jī)平臺(tái)設(shè)置的部位加大了駕駛室的首部盲區(qū)范圍。此外，當(dāng)船舶正在進(jìn)行救助作業(yè)時(shí)，直升機(jī)在船首降落對(duì)駕駛室的視線(xiàn)會(huì)產(chǎn)生較大干擾，不利于此時(shí)船舶的安全行駛；

（4）局部降低了工作性能。本方案，需要取消原二首樓甲板上的首克令吊，使首救助器材艙內(nèi)的救助器材不能夠迅速的取用和存放；船首的系泊和帶纜作業(yè)工作難度增大；在棄錨后船舶無(wú)法自行安裝備錨等。從而降低了該船的救助能力和停泊起航的反應(yīng)能力。因此，本方案亦不可取。

2.3 方案3——直升機(jī)平臺(tái)設(shè)置在駕駛室上一層甲板

本方案將直升機(jī)平臺(tái)設(shè)置在駕駛室的上一層甲板。設(shè)置后，直升機(jī)平臺(tái)距基線(xiàn)的高度為21.0 m。按照方案2的分析可知，方案3亦不可取。

2.4 方案4——直升機(jī)平臺(tái)設(shè)置在第一首樓甲板尾部

見(jiàn)圖4、圖5。

本方案是將第一首樓甲板向船尾延伸出一定距離作為直升機(jī)平臺(tái)，相對(duì)于上述三個(gè)方案，本方案的優(yōu)勢(shì)在于：

（1）有利于船舶的浮態(tài)和穩(wěn)性。從表2可知，該布置方案產(chǎn)生尾傾0.286 m，減少了調(diào)整浮態(tài)所需的壓載水或固定壓載；直升機(jī)平臺(tái)距基線(xiàn)高度為10.1 m，低于方案2和方案3的高度，對(duì)空船的初穩(wěn)性影響較小。

（2）對(duì)其它救助設(shè)備的布置影響較小。布置時(shí)可以在直升機(jī)平臺(tái)上設(shè)置開(kāi)口和艙口蓋，讓二首樓甲板上的尾克令吊能通過(guò)該開(kāi)口吊出或吊入救助器材艙內(nèi)的工具。

綜上可知，方案4為最佳方案。

3 直升機(jī)起降平臺(tái)的結(jié)構(gòu)和配置

3.1 結(jié)構(gòu)形式和強(qiáng)度設(shè)計(jì)

直升機(jī)起降平臺(tái)設(shè)置在第一首樓甲板的后部，選用鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)固定式的形式。甲板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)以S76C+型直升機(jī)的最大靜載荷（5.3 t），按照《鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范》[2]中的強(qiáng)度計(jì)算公式計(jì)算甲板均布載荷、直升機(jī)著陸沖擊、直升機(jī)甲板系留3種工況的受力情況。直升機(jī)起降平臺(tái)最終采用多支柱支撐形式，比艙壁結(jié)構(gòu)支撐形式更加簡(jiǎn)潔、更加節(jié)約甲板救助區(qū)的空間。采用高強(qiáng)度鋼管支柱支撐，使平臺(tái)的剛性得以保證，為直升機(jī)的降落提供安全保障。

3.2 安全等輔助設(shè)施的配置

（1）安全網(wǎng)

采用液壓可倒欄桿，平時(shí)作為安全防護(hù)欄桿可以防止甲板工作人員失足落水；當(dāng)直升機(jī)起降時(shí)放倒，不影響直升機(jī)的降落。安全網(wǎng)由欄桿、液壓油缸、油泵機(jī)組、電控箱、控制箱和液壓管路組成，控制箱裝于指揮塔臺(tái)。

（2）消防設(shè)備

根據(jù) IMO A.855（20）號(hào)決議“船上直升機(jī)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)” 配置專(zhuān)用泡沫施放系統(tǒng)，能在任何天氣條件下將泡沫噴射至直升機(jī)甲板的任何部位；配置容量45 kg干粉滅火機(jī)2臺(tái)、總?cè)萘?8 kg的CO2滅火器、2套消防員裝備和專(zhuān)用應(yīng)急工具等。

（3）其它配置

直升機(jī)平臺(tái)專(zhuān)用防滑網(wǎng)、助降燈、降落區(qū)域標(biāo)志；專(zhuān)用高強(qiáng)鋼系留裝置；加油系統(tǒng)、供電電源、通信設(shè)備、指揮系統(tǒng)等附件；平臺(tái)附近配置消防滅火器材專(zhuān)用儲(chǔ)藏室；飛行員獨(dú)立的休息室。

4 實(shí)船驗(yàn)證

我公司為救撈局建造的某型海洋救助船，將第一首樓甲板向船尾延伸作為直升機(jī)起降平臺(tái)（即方案4）。該平臺(tái)表面距滿(mǎn)載水線(xiàn)的垂直高度約為4.65 m、無(wú)障礙長(zhǎng)度為21.8 m，直升機(jī)可從船尾和兩側(cè)進(jìn)入平臺(tái)起降區(qū)，滿(mǎn)足了“通函”對(duì)無(wú)障礙長(zhǎng)度和寬度的要求。根據(jù)相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求，配置直升機(jī)保障系統(tǒng)，包括起降設(shè)施、停放設(shè)施、維護(hù)設(shè)施、供給設(shè)施、消防設(shè)施等5大類(lèi)。同時(shí)，直升機(jī)平臺(tái)在尾甲板營(yíng)救區(qū)增加了一塊遮蔽區(qū)域，提高在高海況下?tīng)I(yíng)救作業(yè)人員的安全性。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)直升機(jī)平臺(tái)布置方案的研究，我們選擇了適應(yīng)于中型海洋救助船海上人命救生和應(yīng)急搜救功能的方案，滿(mǎn)足了救撈局提出的海空立體配合、船機(jī)互動(dòng)、有效搜救等海空立體綜合救助作業(yè)的要求。本文可為各類(lèi)船舶的直升機(jī)起降平臺(tái)的綜合布置設(shè)計(jì)提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1] CAA-CAP437海洋直升機(jī)降落區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)[S].

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[3] M SC. 47（ 66） 51974年國(guó)際海上人命安全公約6 1996年修正案.

[4] 海安會(huì)通函MSC /C irc. 895（1999）.