內河危化品船舶應急救援船型的研發

王宏華，姚 侃，葛鳴明，孫 莉

(1.鎮江市交通運輸綜合行政執法支隊，江蘇 鎮江212003；2.江蘇省船舶設計研究所有限公司，江蘇 鎮江 212003)

0 引言

水上交通突發事件的多樣性、復雜性給內河水上應急救援提出新的挑戰，尤其是危化品船舶事故一直是內河水上應急救援的難題。如：以鎮江轄區水路運輸危化品有5大類,29個品種,年均通過量220萬t，其中比較常見的有航空煤油、汽油、柴油、硝酸、硫酸、液堿、鹽酸、乙醇等。載運這些危化品的船舶一旦發生事故，往往伴隨火災、爆炸和泄漏，救援難度大，如先期處置不當，容易引發次生災害，造成人員傷亡和水域環境污染，甚至引起群眾恐慌，產生極其惡劣的社會影響。

目前海事系統現有搜救艇的功能以搜救、消防、拖帶為主，不能適應日益復雜的水上應急救援新形勢，尤其是不能滿足危化品船舶(主要為油船、液體化學品船)事故應急救援前期處置需要。

為了能在事故初期及時救援船員和有效控制船舶危化品的泄漏，為專業消防救援贏得寶貴時間，急需研發一艘內河危化品船舶應急救援船。本文以滿足內河危化品船舶應急救援需求為目標，依據現行法規、規范，從功能研發、船型特點、設備配備和穩性校核等方面進行了分析和詳述。

1 主要研發功能

為滿足應急救援的需求，新研發的內河危化品船舶應急救援船應具有多功能快速救援的能力。

(1)對外消防功能

對于火災初期的船舶，根據船舶運載的化學品類型，要求消防船選擇合適的滅火劑且其滅火設備配備及設備性能達到1類消防船的要求。

(2)浮油圍擋及回收

在確定泄漏源無失火或爆炸可能性的前提下，在合適的范圍施放圍油欄，對水面污油進行圍聚以防止其擴散，并利用回收設備回收聚集的浮油。

(3)拖帶功能

對于擱淺且無泄漏的危化品船舶，或卸載轉駁后的危化品船舶進行短距離的拖帶，使其離開擱淺區域，保持航道的暢通。

(4)卸載轉駁功能

對于擱淺、有泄漏且無失火或爆炸可能的船舶，對其化學品進行轉駁，以減少財產損失和對周圍水域環境的污染。

(5)應急救生功能

對于有火災、爆炸可能性的危化品船舶，應能及時救助船員，盡量減少人員傷亡。

(6)數據采集及信息管理

對易燃、易爆、有毒氣體實時連續監測，對氣體濃度、風速、風向、水流、GPS定位等數據進行采集、視頻監控，并將所有數據實時傳輸到岸上的指揮中心，為救援工作提供第一手數據，便于指揮中心采取高效、快速、合適的應急救援方案。

2 研發船型的主要量度和總體布置

2.1 用途及主要量度

內河危化品船舶應急救援船在內河危險品運輸船舶(含油船、液體化學品船)發生事故時，能對現場進行管理取證并進行應急救援，同時還具有拖帶、對外消防、救助、卸載轉駁液貨、溢油處理、吊重、數據采集及現場指揮等功能。

該應急救援船量度為：最大船長28.025 m，型寬6.80 m，型深2.60 m，設計吃水1.50 m，主機功率2×261 kW，航速23 km/h，系柱拖力55 kN，船員4人，航區為內河B級。

2.2 總體布置

主甲板以下的主船體從尾至首依次布置舵槳艙(內設2套全回轉舵槳及燃油艙)、機艙、休息室(下方設清水艙)、泡沫艙、壓載艙、艏尖艙等。主甲板尾部設2套舵槳吊蓋、1臺20 kN×8 m的液壓回轉吊，回轉吊底座筒體上設63 kN簡易拖鉤。主甲板中部為甲板室，從尾至首依次設置機艙棚、配電間/器材室、衛生間、氣鎖間(帶洗消功能)、駕駛室等。在進入危險區工作時，能夠保證所有內部功能艙室具有正壓通風功能，如要通達外界均需通過氣鎖間才能實現。主甲板首部配備錨泊及系泊設備、艙口蓋等。甲板室頂設置煙囪、進排氣口、消防炮、可倒式桅桿、各種信號設備等。設計水線以上固定建筑物高度不超過5.5 m。所有進排氣口均位于主甲板2.4 m以上的安全區域。

3 應急救援設備配備

3.1 消防設備

本船設置水消防和泡沫消防，基本配置如下：

(1)機艙

①對外消防泵裝置1套，其流量為400 m3/h ，揚程為130 m；

②配備泡沫裝置1套，泡沫液貯量為4.5 m3(泡沫艙位于船艏)。

(2)駕駛室頂棚

①PSKDC80消防主炮1門，流量為300 m3/h ，水射程(靜風)大于85 m(泡沫80 m)；

②PSKDC40消防副炮2門，流量為150 m3/h ，水射程(靜風)大于65 m(泡沫55 m)。

(3)全船甲板室外圍壁

船舶甲板室外圍壁設置1套水幕系統。

(4)駕駛室

駕駛室設置消防控制系統，可實施集控和遙控的對外消防作業。

3.2 卸載轉駁設備

本船設置2種類型的移動式轉運泵。

(1)輸送油類的移動式轉運泵

參數為：流量50 m3/h，揚程0.25 MPa，電機功率7.5 kW。

此轉運泵具有如下功能：

①具有自吸能力，能移動吊裝；

②能輸送易燃、易爆的油類；

③能露天作業，防水、防爆。

(2)輸送化學品的移動式轉運泵。

參數為：流量50 m3/h，揚程0.25 MPa，電機功率7.5 kW。

此轉運泵具有如下功能：

①具有自吸能力，能移動吊裝；

②能輸送易燃、易爆有腐蝕性的化學貨品；

③能露天作業，防水、防爆。

3.3 拖帶設備

本船拖帶設備配置如下：

①簡易拖鉤(安全工作負荷63 kN)；

②啟閉式拖纜孔。

因拖帶的是內河危化品船舶，本船還做了如下的設計和配備：

①干舷甲板下不設居住艙室，且所有處所具有正壓的機械通風；

②進氣口位于主甲板以上2.4 m的安全區域，以減少油蒸氣的吸入；

③主、輔機的排煙管裝設有效的火星熄滅器；

④消防泵的排量和壓頭滿足各項消防設備同時工作的要求；

⑤甲板室外圍壁分別設置可控的水幕設施；

⑥配電系統中設有連續監視系統，絕緣電阻異常降低時發出警報；

⑦甲板室外的電氣設備均為防爆電氣設備；兩舷外走道的照明均采用防爆燈，控制開關安裝在安全處所；

⑧鄰近兩舷外走道的所有艙室內的電氣設備不采用插頭插座連接；

⑨禁止采用可換熔體式熔斷器。

3.4 起吊設備

設置20 kN×8 m液壓伸縮回轉起重機。其參數為：吊重20 kN，吊距4.4 m；吊重10 kN，吊距8 m。

作業范圍：吊裝圍油欄、撇油器、移動式轉運泵、浮力式載人吊籃及救助搶險器材等。

3.5 浮油回收設備

設置浮油回收設備如下：

①可攜帶圍油欄；

②撇油器；

③可拖帶收油囊。

3.6 救生設備

救生設備配置如下：

①救生衣16件；

②救生圈6只，其中:2只帶自亮燈，4只帶救生浮索；

③氣動拋繩器(拋繩距離不小于80 m)2套；

④水上熒光救生繩(直徑8 mm，長30 m)4根；

⑤登乘繩梯1架；

⑥可折疊浮力式載人吊籃1件；

⑦鋁合金可折疊救生擔架1具。

3.7 人員保護設備

人員保護設備配置如下[1]：

①自給式空氣呼吸器2具(并配備充滿空氣的額外備用空氣瓶)；

②保護服、長靴、手套和貼肉保護目鏡2套；

③配有腰帶的能承受所救援船舶裝載貨品影響的防火救生繩索2根；

④防爆燈2只；

⑤全臉式防毒面具6件；

⑥心肺復蘇急救裝置1套(使用時間1 h)；

⑦救援船舶所載貨品的解毒劑；

⑧消除污染的消洗間1間；

⑨固定式氣體檢測系統，并在駕駛室設置視覺和聽覺報警；

⑩可攜式有毒蒸氣探測儀1套(測試有毒氣體濃度)；

3.8 數據采集設備

數據采集設備配備如下:

①主船體首尾及甲板室頂篷中部設置固定式氣體檢測系統；

②配置風速風向儀；

③水樣檢測設備；

④測深儀；

⑤GPS定位設備；

⑥視頻監控；

⑦夜視儀。

所有采集數據可無線傳輸至指揮中心。

4 穩性校核

4.1 穩性要求

(1)本船是一艘具有多功能的應急救援船，其穩性首先應滿足常規自航干貨船的如下要求：

①自航干貨船初穩性高度要求；

②自航干貨船復原力臂曲線要求；

③自航干貨船風壓穩性衡準要求；

④自航船全速回航傾側力矩衡準要求。

(2)因本船具有多功能的作業能力，穩性校核還應滿足如下要求：

①本船設有拖鉤，具有拖帶能力，應滿足拖帶作業時初穩性高度的穩性衡準要求；

②本船設有消防設備，具有對外消防能力，應滿足消防船作業風壓衡準要求；

③本船設有起重設備，應滿足起重船作業工況下初穩性高度衡準要求；

④本船具有浮油回收功能，應滿足浮油回收船初穩性高度衡準要求。

4.2 穩性作業核算

(1)本船具有拖帶作業功能，必須按照《內河船舶法定檢驗技術規則》(2019)(簡稱《法規》)校核拖帶作業下的穩性。

設有拖鉤或拖樁的拖船，其初穩性高度應符合下式：

式中：Gm0為所核算裝載情況下船舶未計自由液面修正的初穩性高度，m；Mt為拖索急牽傾側力矩，kN·m；D為型深，m；d為所核算裝載情況下船舶的型吃水，m；B為干舷甲板最大型寬，m；Δ為所核算裝載情況下船舶的排水量，t；K為航區系數。

拖索急牽傾側力矩Mt按下式計算：

Mt=0.64Tb(Zt-d)

式中：Zt為拖鉤固著點或拖索導纜孔至基線的垂向高度，m；Tb為系柱拖力，kN，應取理論設計值或實測值。

(2)本船具有消防作業功能，必須按《法規》校核消防作業下穩性。

消防船的作業風壓穩性衡準數Ka應符合下式：

式中：Mq為計入橫搖影響的最小傾覆力矩，kN·m；Mf為風壓傾側力矩，kN·m；Ma為噴射傾側力矩，kN·m；lq為計入橫搖影響的最小傾覆力臂，m；lf為風壓傾側力臂，m；la為噴射傾側力臂，m。

消防炮的噴射傾側力矩Ma或力臂la應分別按下式計算：

Ma=∑Fi(Zi-a0d)

式中：i為消防炮的序號；Fi為消防炮垂直于船舶縱中剖面噴射時的噴射反力，kN；Zi為消防炮處于最高水工作位置時炮口至基線的垂向高度，m；a0為修正系數。

(3)本船具有旋轉起重作業功能，必須按《法規》校核起重作業下穩性。

旋轉式起重船在作業狀態下的穩性應符合下列要求：

式中：Gm1為所核算裝載情況下的初穩性高度，并計及自由液面及懸吊重物對初穩性高度的影響，m；Mx為吊臂伸出舷外傾側力矩，kN·m；θr為所核算裝載情況下船舶的極限靜傾角，(°)。

旋轉式起重船的作業狀態應假定吊臂架橫伸向伸出舷外處于最大橫傾力矩時，此時吊鉤位于最高位置，起吊荷重的重心高度假定位于吊鉤懸掛點。

當起重吊臂伸出舷外作業時，旋轉式起重船產生的最大傾側力矩Mx按下式計算：

Mx=12.75Wxbx-1.3Mi

式中：Wx為吊臂架、吊鉤和起吊荷重等重量的總和，t；bx為上述總重量的重心至船體中剖面的水平距離，m；Mi為起重機械平衡部分的平衡力矩，kN·m。

(4)本船具有浮油回收作業功能，必須按《法規》校核浮油回收作業下穩性。

船舶在作業狀態下初穩性高度應符合下式：

式中：Gm2為所核算裝載情況下經自由液面修正后的初穩性高度，m；Ms為收油傾側力矩，kN·m。

油回收設備單舷收油作業時的傾側力矩MS應按下式計算：

MS=9.81WSbS

式中：WS為油回收設備內油水總質量，t；bS為油回收設備內油水重心至船體縱中剖面的水平距離，m。

4.3 穩性校核結果

經校核，本船的航行穩性、拖帶作業穩性、對外消防作業穩性、旋轉吊重作業穩性及浮油回收作業穩性均滿足《法規》的相關要求。

5 結論

本文主要從以下幾個方面敘述了內河危化品船舶應急救援船的研發：

(1)內河危化品船舶應急救援船功能的確定與研發。從滿足內河危化品船舶應急救援的實際需求出發，確定了對外消防、浮油圍擋及回收、拖帶、卸載轉駁、應急救生、數據采集及信息管理等功能。

(2)船型概述。從船舶的用途、主要量度、總體布置的角度對研發船型進行了介紹。

(3)應急救援設備的配備。為滿足應急救援功能的需求和相關法規的要求，對應急救援設備進行了精心的選擇和配備。

(4)多功能作業穩性校核。本船穩性在滿足常規自航干貨船校核的同時，還需滿足拖帶、對外消防、起重作業、浮油回收作業工況的穩性校核。經過尺度優化和布置合理調整，本船的各項性能指標均滿足《法規》要求。