養(yǎng)殖工船視域盲區(qū)分析研究

王慶偉，張 彬，張春濤

(1 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，上海 200092；2 青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實驗室，山東 青島 266237)

船舶的視域關(guān)系到船舶的航行安全[1-2]，船舶的設(shè)計要保證駕駛室的視線要求，要按視線要求的計算方法分析達(dá)到要求[3-5]。養(yǎng)殖工船是中國漁業(yè)走向深遠(yuǎn)海發(fā)展的新方向，是實現(xiàn)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖的一種解決方案[6-7]。養(yǎng)殖工船可規(guī)避臺風(fēng)、赤潮等惡劣天氣影響，可根據(jù)環(huán)境要求轉(zhuǎn)場生產(chǎn)，是一款可自航的漁業(yè)船舶[8-12]。養(yǎng)殖工船通常駕駛室布置在尾部，加工冷藏位于主甲板上，主甲板上設(shè)置吊機(jī)，進(jìn)行貨物扒載，因功能需要，主甲板上配套養(yǎng)殖設(shè)備多，有的設(shè)備會對駕駛室視線形成遮擋。

本養(yǎng)殖工船為現(xiàn)有船舶改造，主甲板上需增設(shè)6臺吊機(jī)，方便吊離養(yǎng)殖艙艙口蓋及飼料調(diào)撥等，但吊機(jī)的高度對駕駛室的視線形成了遮擋。本研究在方便甲板吊機(jī)布置及保證功能的同時滿足法規(guī)中對駕駛室視線的要求下，通過將主甲板上船中的海工吊及前部的起重機(jī)小吊盲區(qū)進(jìn)行合并，解決了養(yǎng)殖工船視域盲區(qū)問題。

1 法規(guī)中對視域的要求

《國內(nèi)航行海船法定檢驗技術(shù)規(guī)則》[13]和《國際海上人命安全公約》[14]中對船舶的視域有明確的規(guī)定。對于總長55 m及以上的各類船舶，駕駛室視域的要求總結(jié)如下:(1)從駕駛位置上所見的海面視域，在所有吃水、縱傾和甲板貨狀態(tài)下，自船首前方至任何一舷10°范圍內(nèi)均不應(yīng)有兩個船身以上的長度或500 m(取其小者)遮擋。(2)在駕駛室外正橫前方從駕駛位置所見的海面視域內(nèi)任何由貨物、起貨裝置或其他障礙物造成的盲視扇形區(qū)域的遮擋，應(yīng)不超過10°。盲視扇形區(qū)域的總弧度不應(yīng)超過20°；在盲視區(qū)之間的可視扇形區(qū)域應(yīng)至少為5°。但在本條(1)中所述之視域內(nèi)，每一單獨(dú)的盲視區(qū)均應(yīng)不超過5°。

2 無吊機(jī)遮擋滿足視域要求

本船設(shè)有尾樓，改裝前主甲板上沒有遮擋時,本船的視域滿足視域要求。法規(guī)要求從駕駛位置上所見的海面視域，在所有吃水、縱傾和甲板貨狀態(tài)下，自船首前方至任何一舷10°范圍內(nèi)均不應(yīng)有兩個船身以上的長度或500 m(取其小者)遮擋，改裝前無遮擋的視域如圖1。本船空載出港、空載到港工況對應(yīng)的首尾吃水等數(shù)據(jù)如表1所示。

圖1 無遮擋視線圖Fig.1 Unobscured visibility plan

表1 各裝載工況遮擋長度Tab.1 Blind sectors length of different loading conditions

法規(guī)中對視域的要求(1)遮擋長度為從駕駛位置上所見的海面視域，在所有吃水、縱傾和甲板貨狀態(tài)下，自船首前方至任何一舷10°范圍內(nèi)均不應(yīng)有兩個船身以上的長度或500 m(取其小者)遮擋，本船的船身長度為249.9 m，2倍的船身長度及500 m取小者為498.8 m，本船的遮擋長度不應(yīng)超過498.8 m，本船工況中空載出港跟空載到港吃水最低，兩個工況都滿足視域中對遮擋長度的要求，其他工況吃水均比空載兩個工況高，更容易滿足視域中對遮擋長度的要求。

本船改裝前，主甲板上無遮擋時法規(guī)中對視域的要求(2)容易滿足。

3 本船主甲板上遮擋視線的布置

3.1 主甲板上吊機(jī)布置

改造后本船共15個養(yǎng)殖艙，每個養(yǎng)殖艙頂設(shè)有艙口蓋，甲板上設(shè)置養(yǎng)殖配套的加工間及飼料艙[15-16]，因起吊艙口蓋及養(yǎng)殖需要，主甲板需設(shè)置吊機(jī)，進(jìn)行貨物扒載，同時覆蓋艙口蓋區(qū)域，方便后期艙口蓋起吊。

因養(yǎng)殖需要主甲板上布置的加工間跟飼料間[17-20]對視線沒有形成遮擋。首桅為非可倒式桅桿[21-22]，首桅的布置對視線形成了遮擋。

主甲板上吊機(jī)的布置，考慮到吊機(jī)的回轉(zhuǎn)半徑、回轉(zhuǎn)角度及變幅時間等，為方便吊機(jī)作業(yè)，總共放置6臺吊機(jī)，中間的2臺為30 t海工吊，前后的4臺為5 T海工起重機(jī)，具體布置的位置如圖2。

圖2 主甲板上吊機(jī)布置Fig.2 Cranes arrangement on main deck

3.2 常規(guī)視域遮擋不滿足視域要求

考慮到主甲板上6臺吊機(jī)及艏桅桿的視域遮擋作圖如圖3所示。

圖3 有吊機(jī)遮擋視線圖Fig.3 Obscured visibility plan with cranes

由圖3可知主甲板上尾部起重機(jī)小吊對視線沒有影響，中間的兩臺海工吊及前部的兩臺起重機(jī)小吊及艏桅桿對視線形成了遮擋。

(1)法規(guī)中對視域的要求(1)中，從駕駛位置上所見的海面視域，在所有吃水、縱傾和甲板貨狀態(tài)下，自船首前方至任何一舷10°范圍內(nèi)均不應(yīng)有兩個船身以上的長度或500 m(取其小者)，圖3中遮擋長度跟改裝前表1中的遮擋長度基本相同，滿足要求。

(2)法規(guī)中對視域要求(2)中駕駛室外正橫前方從駕駛位置所見的海面視域內(nèi)任何由貨物、起貨裝置或其他障礙物造成的盲視扇形區(qū)域的遮擋，應(yīng)不超過10°，船首前方至任何一舷10°范圍內(nèi)每一單獨(dú)的盲視區(qū)均應(yīng)不超過5°，艏桅桿遮擋的度數(shù)為0.35°，左側(cè)前部的起重機(jī)遮擋的度數(shù)為0.54°，左側(cè)30 t海工吊遮擋的度數(shù)為1.92°，都沒有超過5°，滿足要求。

(3)法規(guī)中對視域要求(2)中對盲視扇形區(qū)域的總弧度不應(yīng)超過20°，由圖2可以看出遮擋區(qū)域的總弧度度數(shù)比較小，艏桅桿遮擋的度數(shù)為0.35°，左側(cè)前部的起重機(jī)遮擋的度數(shù)為0.54°，左側(cè)30 t海工吊遮擋的度數(shù)為1.92°，盲視扇形區(qū)域的總弧度度數(shù)為0.35+(0.54+1.92)×2=5.27°，滿足要求。

(4)法規(guī)中對視域要求(2)中在盲視區(qū)之間的可視扇形區(qū)域應(yīng)至少為5°，艏桅桿與前面起重機(jī)小吊之間的可視扇形區(qū)域為5.25°>5°，滿足要求，起重機(jī)小吊與海工吊之間的可視扇形區(qū)域為3.79°<5°，不滿足要求。

4 達(dá)到法規(guī)要求的解決方法

4.1 駕駛室視線越過前面起重機(jī)小吊

起重機(jī)小吊與海工吊之間的可視扇形區(qū)域滿足不了大于5°的要求，如果視線越過吊機(jī)遮擋，前面起重機(jī)小吊的遮擋區(qū)域就可以取消，視線越過前面起重機(jī)小吊作圖如圖4。

圖4 視線越過前面起重機(jī)小吊視線圖Fig.4 Visibility of sight across the front crane

視線越過前面起重機(jī)小吊能解決可視扇形區(qū)域之間大于5°的要求，但法規(guī)中對視線要求第(1)條中從駕駛位置上所見的海面視域，在所有吃水、縱傾和甲板貨狀態(tài)下，自船首前方至任何一舷10°范圍內(nèi)均不應(yīng)有兩個船身以上的長度或500 m(取其小者)的遮擋，視線越過前面起重機(jī)后前面盲區(qū)A會加大，大于要求值498.8 m，滿足不了此要求，此方法對本船不適用。

4.2 改變主甲板上吊機(jī)布置滿足視線要求

改變甲板上吊機(jī)的布置[23-26]，可滿足駕駛室視域的要求，比如船中海工吊向船尾移動9 600 mm，首部起重機(jī)小吊向中心移動600 mm，如圖5所示。

(1)法規(guī)中對視域的要求(1)中，從駕駛位置上所見的海面視域，在所有吃水、縱傾和甲板貨狀態(tài)下，自船首前方至任何一舷10°范圍內(nèi)均不應(yīng)有兩個船身以上的長度或500 m(取其小者)，圖5中遮擋長度跟改裝前表1中的遮擋長度基本相同，滿足要求。

圖5 調(diào)整吊機(jī)布置滿足視線要求Fig.5 Adjusted crane layout to meet the visibility requirements

(2)法規(guī)中對視域要求(2)中駕駛室外正橫前方從駕駛位置所見的海面視域內(nèi)任何由貨物、起貨裝置或其他障礙物造成的盲視扇形區(qū)域的遮擋，應(yīng)不超過10°，船首前方至任何一舷10°范圍內(nèi)每一單獨(dú)的盲視區(qū)均應(yīng)不超過5°，海工吊遮擋角度為2.12°，前部起重機(jī)小吊遮擋角度為0.54°，艏桅桿遮擋的度數(shù)為0.35°，都沒有超過5°，滿足要求。

(3)法規(guī)中對視域要求(2)中對盲視扇形區(qū)域的總弧度不應(yīng)超過20°，艏桅桿遮擋的度數(shù)為0.35°，海工吊遮擋角度為2.12°，前部起重機(jī)小吊遮擋角度為0.54°，盲視扇形區(qū)域的總弧度度數(shù)為0.35+(2.12+0.54)×2=5.67°<20°，滿足要求。

(4)法規(guī)中對視域要求(2)中在盲視區(qū)之間的可視扇形區(qū)域應(yīng)至少為5°，艏桅桿與前面起重機(jī)小吊之間的可視扇形區(qū)域為5.05°>5°，前面起重機(jī)小吊與中間海工吊之間的可視扇形區(qū)域為5.05°>5°，滿足。

如果因為盲區(qū)之間的可視扇形區(qū)域達(dá)不到5°去調(diào)整主甲板上吊機(jī)及桅桿的布置，調(diào)整吊機(jī)布置之后作業(yè)會很不方便，會對船舶結(jié)構(gòu)等設(shè)計形成較大的影響，起吊跟扒載貨物實現(xiàn)不了，對船舶的功能會形成限制。

4.3 將船中海工吊跟前面小吊盲區(qū)合并

因盲區(qū)之間的可視扇形區(qū)域達(dá)不到5°，將中間海工吊及前部起重機(jī)小吊作為一整個遮擋區(qū)域，如圖6所示。

圖6 中間海工吊及前部起重機(jī)小吊作為一個遮擋區(qū)域視線圖Fig.6 Visibility plan of merging two crane’s blind sectors

(1)法規(guī)中對視域的要求(1)中，從駕駛位置上所見的海面視域，在所有吃水、縱傾和甲板貨狀態(tài)下，自船首前方至任何一舷10°范圍內(nèi)均不應(yīng)有兩個船身以上的長度或500 m(取其小者)，圖6中遮擋長度跟改裝前表1中的遮擋長度基本相同，滿足要求。

(2)法規(guī)中對視域要求(2)中駕駛室外正橫前方從駕駛位置所見的海面視域內(nèi)任何由貨物、起貨裝置或其他障礙物造成的盲視扇形區(qū)域的遮擋，應(yīng)不超過10°，海工吊及前部起重機(jī)小吊作為一整個遮擋區(qū)域遮擋角度為6.26°，滿足要求。船首前方至任何一舷10°范圍內(nèi)每一單獨(dú)的盲視區(qū)均應(yīng)不超過5°，艏桅桿遮擋的度數(shù)為0.35°，海工吊及前部起重機(jī)小吊作為一整個遮擋區(qū)域遮擋度數(shù)為4.57°，都沒有超過5°，滿足要求。

(3)法規(guī)中對視域要求(2)中對盲視扇形區(qū)域的總弧度不應(yīng)超過20°，艏桅桿遮擋的度數(shù)為0.35°，海工吊及前部起重機(jī)小吊作為一整個遮擋區(qū)域遮擋度數(shù)為6.26°，盲視扇形區(qū)域的總弧度度數(shù)為0.35+6.26×2=17.77°<20°，滿足要求。

(4)法規(guī)中對視域要求(2)中在盲視區(qū)之間的可視扇形區(qū)域應(yīng)至少為5°，艏桅桿與前面起重機(jī)小吊及海工吊盲區(qū)之間的可視扇形區(qū)域為5.25°>5°，滿足要求。

5 討論

駕駛室視線關(guān)系到船舶的安全[27]，要滿足法規(guī)中對駕駛室視線的要求，前期船舶設(shè)計時要充分考慮到駕駛室視域問題[28]。如本養(yǎng)殖工船，甲板上布置的設(shè)備多，可讓視線越過障礙物[29]，此方法對艉樓高的船舶適用，如圖1中A值還沒達(dá)到兩個船身長度跟500 m的小者，從駕駛位置跟A值最前端畫一條直線，看是否能越過障礙物，如能越過障礙物則滿足法規(guī)要求，但對本養(yǎng)殖工船不適用。可以增加新的觀測點達(dá)到要求[30]，但此方法要得到船檢部門及船東的認(rèn)可。還可以移動甲板上的設(shè)備，直至滿足要求，但此方法會影響船舶功能。

本研究通過將中間海工吊及前部起重機(jī)小吊作為一整個遮擋區(qū)域，合并兩個單獨(dú)的遮擋，達(dá)到了法規(guī)中對視域的要求，方便主甲板上遮擋物較多的船舶采用，采用此方法時可以合并甲板上大于2個的多個遮擋區(qū)域，但主甲板上設(shè)備的布置還是要盡量減少遮擋度數(shù)，保證駕駛室視線，保證船舶的安全。此方法如合并遮擋區(qū)域太多還是受到法規(guī)的限制，要參考法規(guī)的要求靈活運(yùn)用。

6 結(jié)論

養(yǎng)殖工船作為可自航的船舶，主甲板上有遮擋視線的設(shè)備布置，要更加關(guān)注駕駛室視線的安全問題。通過合并兩個吊機(jī)的遮擋區(qū)域，解決了船舶甲板上遮擋物分散且比較多引起的視線遮擋問題，滿足了法規(guī)中對視域的要求，為類似養(yǎng)殖工船的船舶主甲板布置及視域做圖提供借鑒。

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