極地運營船舶風險評估及設計研究

方永紅，周 兵，陳 莉

（廣州文沖船廠有限責任公司，廣州 510725）

1 前言

隨著全球氣候變暖使得北冰洋冰層融化，極地水域的開發利用已成為世人關注的焦點。北極航線大幅縮短了我國與歐洲和北美的航線距離，降低航運成本。

極地運營船舶主要航行于南北緯60°以上的極地海域，包括南極和北極等地球上最寒冷的區域，室外的環境溫度可達到-30 ℃以下。由于常年冰雪覆蓋﹑氣候環境特殊，使船舶在極地海域航行時會因冰﹑寒冷氣候及其他不可預計的因素影響，存在極大的附加風險。航行風險不僅是船-冰碰撞影響船體結構強度，而且寒冷氣候可能導致船舶穩性減弱﹑管路冰凍﹑航行設備失效和船員執行力下降等，所有這些都會降低船舶的安全性。

因此，對于極地運營船舶，各船級社都要求提供操作評估報告，其中的操作能力和限制報告需經船級社審批。本文就某型極地運營集裝箱船為例，對極地運營船舶風險評估及設計特點作一介紹。

2 極地運營船舶風險評估方法

2.1 船舶極地運營操作需考慮的主要因素

根據極地規則Part I-A，船東需提供船舶極地運營操作的風險評估，主要包括：

（1）定義預期運營的區域﹑季節范圍及環境條件；

（2）識別船舶極地運營可能發生的相關危險；

（3）確定船舶在滿足運營條件需要具備的能力；

（4）根據船舶能力需求，評估船舶的設計和設備；

（5）確定滿足船舶極地運營所需的額外配置和操作措施。

根據以上因素，確定船舶在極地運營所需滿足的關鍵要素，并逐條分析確認極地規則具體適用于本船的下列項目：

（1）冰級：根據極地規則Part I-A，船舶類別分為A﹑B﹑C三類，不同的類別對應于規則中不同的冰級要求；

（2）低溫：低溫會影響人員操作﹑設備性能﹑材料性能和生存時間。極地規則把船舶是否進入低溫區域分為在低溫區域和不在低溫區域兩類。運營在低溫區域（即區域日平均最低氣溫MDLT低于-10 ℃），則規定極地服務溫度PST比船舶航行在極地區域和季節的日平均最低氣溫MDLT至少低10 ℃，船舶設備及系統須滿足PST的要求，以及在最大救援時間內設備和系統可滿足PST要求；

（3）高緯度：船舶運營于高緯度地區時，常規通訊導航設備的性能會受到影響。極地規則要求船舶需配備額外的能滿足高緯度地區使用的通訊導航系統；

（4）最長待援時間：極地區域地處偏遠，缺乏必要的基礎救援設備，影響該地區救援的及時性，因此在極地水域運營的船舶，在SAR救助到來之前必須做好救援等待準備工作。極地規則Part I-A要求船東確定其待援的最長時間，并在遇險后船舶設備和系統仍能提供必要的待援支持至少5天時間。如果船舶需要運營于更遙遠區域，則需要考慮更長的待援時間，這是船舶風險評估的一個關鍵要素。

2.2 船舶極地運營風險

相對于無限航區航行的常規船舶，運營于極地水域的船舶會增加很多潛在風險：

（1）冰級：會影響到船體結構﹑穩性﹑系統設備﹑通導系統，外部露天工作環境﹑維護和應急操作﹑安全設備及系統故障等；

（2）干舷以上結構冰體附著：會降低船體穩性﹑設備功能和人員安全；

（3）低溫：會影響工作環境﹑人員安全，維護與應急﹑材料性質﹑設備性能﹑生存時間﹑安全設備和系統的性能等；

（4）極晝和極夜：會影響通導和人員；

（5）高緯度：會影響通道和冰情信息接收；

（6）極地區域缺少完整的水文數據和信息﹑缺乏救助和航線標志，導致救援響應時間較長；

（7）船員：缺乏極地航行經驗，存在潛在人為失誤風險；

（8）應急響應：缺乏適宜的應急響應設備；

（9）環境保護：極地生態環境敏感脆弱，遭破壞后生態恢復困難。

3 某型極地運營集裝箱船風險評估

3.1 船舶概況

該型船為國際遠洋集裝箱船，滿足1A冰區等級，主要用于集裝箱運輸。船舶滿足極地航行船舶C類船型，即滿足Polar Code Category C ship 的要求。設計要求滿足極地服務溫度（PST）-25 ℃和設計溫度-13 ℃，相關的甲板設備﹑消防﹑救生設備等要滿足低溫的要求。

船舶入級符號:DNV GL +1A Container Ship BWM(T),DG, BIS, TMON, LCS, ICE(1A), E0, NAUT(AW)

3.2 船舶風險評估方案

3.2.1 船舶極地運營區域

本集裝箱船為新造船項目，計劃航行在丹麥﹑冰島和努克及格陵蘭島。其中，雷克雅維克和努克之間的航線為極地水域。

3.2.2 船舶極地運營風險

本型船在極地運營區域的風險主要是：海冰和碎冰﹑結構附冰﹑低溫和極夜。

高緯度對本型船為非主要影響因素，本型船主要運行區域為努克港和格陵蘭島之間（在北緯64.2°以內），衛星可以滿足常規通導的要求；同時，在格陵蘭島的努克港和加拿大的紐芬蘭均有SAR應急救援響應，可以很快到達救援區域；此外，除了上述所列的風險外，沒有額外的風險。

3.2.3 船舶運營在低溫區域風險

根據極地規則Part I-A，船舶運營的最低溫度比船舶航行或穿過的區域最低日平均氣溫低10 ℃。本項目運營航行極地區域的最低日均氣溫為-15 ℃，所以本項目的極地服務溫度PST應為-25 ℃。根據極地規則要求，本船在低溫區域運營時，所有系統和設備要滿足在PST溫度下正常使用的要求。

本船的建造﹑設備配置和系統設計根據PST溫度，采取以下措施滿足要求：

（1）結構：PST為-25 ℃不需要滿足DAT入級符號，因此本船的鋼結構不需要額外的特殊需求，常規的鋼材就可以滿足；

（2）通導：目前常用的通訊導航設備采用的國際標準和測試程序，都是把-25 ℃作為標準測試溫度，

4 本船滿足極地規則主要應對措施

本船滿足極地規則主要實施方案，見表1。因此本船的通訊導航設備不需要額外的測試或證書；

表1 本船滿足極地規則主要實施方案

（3）移動式通訊設備：目前常用的移動式通訊設備采用的國際標準和測試程序，都是把-25 ℃作為標準測試溫度，因此本船的通訊設備不需要額外的測試或證書；

（4）救生設備：常規救生設備的試驗一般都是按照-30 ℃進行，所以標準的救生設備不需要額外的測試或證書；但其中救生艇發動機的標準試驗溫度為-15℃，而本項目PST溫度為-25 ℃，所以需要采取措施確保救生艇發動機的啟動和運行能滿足要求。

3.2.4 船舶最長待援時間

本型船在救援時間上不存在困難，航線附近均布置有SAR救助機構，最遠的兩個救助機構距離為1075海里，在航線任一位置都可在36小時以內到達，最大救援時間不超過48小時。根據極地規則，最少待援時間為5天，所以供給和待援設備及物資必須滿足最小時間5天的要求。

用。 電加熱。8 上建通風進口遮蔽；電加熱；手動除冰。9 機艙通風進口結冰/雪 通風進口被阻塞。結冰/雪 通風進口被阻塞，影響柴油機等設備正常運行。遮蔽；電加熱；手動除冰。10 貨艙通風結冰/雪 通風進出口被阻塞，影響排氣和危險品運載時換氣。遮蔽；電加熱。11 應急發電機間通風結冰/雪 通風進口被堵塞，應發不能起動和運行。遮蔽；電加熱；手動除冰。碎冰/冰塊海底門布置和大小，按照冰級規范要求。12 海水進口和冷卻海水系統海水進口被堵塞，影響主輔機等需要冷卻設備安全；影響消防泵排量。13 壓載水艙結冰 引起結構破壞。壓載艙采用壓縮空氣吹泡；加熱盤管加熱；空氣管頭采用電加熱等。14 液壓系統低溫 導致液壓油粘度降低，影響使用液壓油設備。設置電加熱；選用適用-25℃的液壓油。15 吊機 結冰 吊機無法 設置電加熱；電加熱毯覆蓋。正常操作，特別是救生艇吊影響安全。16 燃油艙 低溫 影響燃油粘度艙內配置加熱盤管。17 淡水艙 結冰 影響淡水使用。加熱；壓縮空氣吹泡。18 主機 低溫 影響主機功率。加熱機艙進風；增加預加熱器；選擇配套滿足PST的主機。

19 露天消防管系結冰 導致消防管系內部凍結絕緣或熱伴行；布置在有遮蔽區域。20 移動式通訊無線電設備低溫 影響通訊設備和電池性能布置在帶有加熱的室內。21 消防泵 結冰 影響消防泵正常使用消防泵布置在艙內；海底門按規范1A冰級要求設計。22 逃生通道冰雪 影響逃生通道上的門、梯、臺階、甲板逃生通道等正常使用。通道設電加熱；人工手動除冰。23 救生艇 冰雪 影響使用和正常啟動及人員安全。配置必要電加熱，滿足正常啟動和使用。24 救生筏 冰雪 影響使用和人員安全。提供必要的除冰措施，滿足正常啟動和使用。25 救助艇 冰雪/低溫配置防結冰和除冰措施；釋放吊機雙供電保證。26 冰訊接收影響正常使用和操作冰 影響船舶穩性和碰撞安全配置INMARSAT/V-SAT接收冰訊。27 測深儀 冰 浮冰或碎冰破損測深儀.多配置一套作為冗余。28 雷達 結冰/低溫導致雷達無法轉動，不能正常工作。配置電加熱。29 駕駛室窗戶結冰 雨刷無法使用，影響航行安全。電加熱玻璃。30 天線 結冰 影響信號接收，影響安全。電加熱；防護罩。

32 通訊 冰/低溫/高緯度影響通訊效果和數據。依照A4配置。33 救生筏和救助艇通訊低溫/偏遠影響通訊和人員安全。配置SART。

5 結束語

北極航道較傳統的航線極大的減少了航程，所以航海界也把北極航道稱為黃金水道。北極航道的逐步開通，對我國造船業既帶來了機遇，更帶來了挑戰，極地寒冷的氣溫環境給船舶的設計﹑建造與安全營運帶來了巨大的挑戰。

由于極地水域氣候條件惡劣，各船級社對在極地航行和操作的船舶都制定了相應的規則，都要求在設計初期對該項目進行風險評估。船東﹑設計者﹑船級社及其它相關方，基于船舶用途﹑類型﹑預期操作區域及其環境條件進行商議確定設計特性，包括：選擇冰級；確定極地服務溫度﹑最高操作緯度；最大預期待救時間等。極地船舶設計特性須在審圖或檢驗申請書或合同中予以明確，以確定船舶審圖和檢驗的依據。

各船級社關于極地運營船舶的風險分析評估內容基本相似，設計采取的措施也基本相同。本文僅以DNVGL入級的某型極地運營集裝箱船為例，就該型船的風險評估及設計特點進行分析和介紹，通過風險評估，采取針對性的措施來規避和降低船舶運營風險，滿足極地規則的要求，保證船舶和人員在極地運營的安全。同時，也為其他極地運營船舶提供解決方案和借鑒參考。