世界首座超大型智能海上漁場的遠洋運輸方案

王陽剛

摘? ? 要：世界首座超大型智能海上漁場“海洋漁場1號”建成后需要從青島運抵15500 nmile外的挪威，設計的運輸海況為4m有義波高。如何在這么長的航程內確保運輸安全是一項前所未有的挑戰。本文參考“DNV-OS-H101”規范的相關要求，闡明了如何解決船舶在作業海況受限的情況下保持長距離安全航行的問題。

關鍵詞：半潛船;三文魚養殖場;遠洋運輸

中圖分類號：U676.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Ocean Transportation of the Worlds First

Ultra-large Intelligent Sea Fishery

WANG Yanggang

（ Guangzhou Salvage， Guangzhou 510260 ）

Abstract： The worlds first ultra-large intelligent sea fishery needs to be transited to Norway 15 500 n mile far away from Qingdao， the designed sailing limitation is only Hs=4m， it would be a great challenge to always keep the vessel sailing without exceeding the limitation on such a long voyage. This Paper explains how to realize the long-distance safe transportation considering the limitations of design sailing sea state as per the requirements of “DNV-OS-H101”.

Key words： Semi-submersible vessel; Salmon farm; Ocean transportation

1? ? ?前言

三文魚養殖業是挪威漁業養殖的支柱產業。以往的近海養殖存在著魚病多發和拓展空間有限等不利因素，因此遠海養殖技術成為近年來熱議的話題。“海洋漁場1號”是世界首座半潛式智能海上漁場，業主為挪威薩爾瑪集團，由武船重工總承包建造。2017年6月，“海洋漁場1號”在青島武船重工順利建成。如何將這一海上巨無霸安全的從青島運抵15 500 n mile外的挪威交付給客戶，是承運方所面臨的一項挑戰。

“海洋漁場1號”直徑110 m、高50.8 m，運輸期間只能跨坐在運輸半潛船上，兩邊外飄40 m，外飄浮筒底部距海面高度6 m，運輸過程中較易發生踏水現象，且漁場內部各處設備及結構所在位置對加速度的大小有著極為嚴格的限制，經計算確認半潛船允許的航行海況需要嚴格控制在4 m有義波高范圍內。從青島至挪威整個航行時間達兩個多月，沿途海況復雜多變，如何在整個航程中合理規劃，避免超設計海況航行是本文討論的重點。

2? ?“DNV-OS-H101”規范介紹

漁場運輸項目所選的MWS（保險公司委托的第三方檢驗機構）為DNV.GL，由于漁場這一特殊結構物的遠洋運輸為世界首例，因此MWS要求運輸方案的制定必須滿足“DNV-OS-H101”規范的要求。下面對該規范涉及的一些概念做簡單的介紹。

2.1? ? 基本概念

TR = TPOP + TC? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

TPOP = Tsafe+TWF? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

OPWF = a x OPLIM? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3）

式中：

TR —海上作業周期。不能超過氣象預報的時長。TR <96 h;

TPOP —根據作業計劃或經驗估算的具體作業時間。TPOP? <72 h;

TC —因為不可預計的因素造成的作業延誤。通常TC? ?= 1/2 TPOP? ;

Tsafe—安全作業時間。指抵達避風港的時間;

TWF —天氣預報的時間間隔。航程中氣象預報時間間隔為6 h;

OPLIM —設計海況。限制為4 m的有義波高;

a —氣象折減系數。與預報時長及設計海況有關;

OPWF—許用海況。是能否進行作業的直接判斷依據。

2.2? ?氣象折減系數a

按照目前氣象預報的精度，72小時內的預報相對來講可信度較高，且預報的可信度會隨預報時間的后推而降低，因此規范引入了氣象折減系數a，并對該系數的選取作了規定。

漁場的設計海況是4 m有義波高，但要乘以系數a。氣象折減系數的引入，使得適宜漁場運輸作業的天氣窗口變窄，極大的增加了運輸作業的難度。

2.3? ? 作業類別判斷

“DNV-OS-H101”對所有海上作業的定性，分為受限作業及非受限作業兩類，兩者的區別主要在于設計海況的選取不同：非受限作業是依據海區波浪統計數據作為設計海況，而受限作業是人為的選取某一限定值作為設計海況。通常情況下非受限作業選定的設計海況要比受限作業選定的設計海況高;作業類別的定性又是根據TR 及TPOP 來確定的。只有滿足TR <96 h且TPOP? <72 h的海工作業，才可以被定性為受限作業。

漁場的海上運輸時間長達兩個多月，按照正常運輸考慮應當將運輸作業定義為非受限作業，設計海況參照波浪統計的數據，波高將達到11 m，但前面提到漁場受加速度的限制，只能在4 m浪高下運輸。因此，漁場遠洋運輸的特殊之處在于一開始就確定了海運作業為受限作業，然后反過來限制作業過程中的TR 及TPOP ，這是以往很少碰到的情況。

2.4? ?運輸作業邊界條件

為了滿足規范對TR及TPOP 的要求，可行的辦法是將整個航段細分為無數小航段，每個小航段的運輸時長均滿足TR及TPOP 的要求。實際操作中，通過在沿途選擇大量的避風點的方式來實現航段化整為零的目的。

在進行避風點選取時，作如下考慮：受限于TR及TPOP 的大小，所以相鄰兩個避風點的航程有一定的限制，理論上A和B兩個相鄰的避風點航程小于V· Tsafe肯定能滿足要求;但航線的化整為零絕非簡單的避風點到避風點之間的航行，只要能滿足船舶在規劃的航線上任意一點抵達避風港的航程小于V· Tsafe即能滿足規范要求，這樣相鄰兩個避風點的航程最大不超過2V· Tsafe即可，這樣就極大的提高了實際作業的可操作性，使得避風點的數量比點到點之間的航行降低了一半。

漁場運輸設計海況為4 m有義波高，作業被定性為受限作業，漁場運輸期間要滿足TR = TPOP + TC <96 h，且TPOP? <72 h。已知TC? ?= 1/2 TPOP ，TWF 按氣象預報的時間間隔取6 h，因此允許的安全航行時間Tsafe = TR -TC - TWF =58 h。

因此，漁場的運輸作業必須滿足如下條件：

（1）航路上任何一點能在58小時內安全的抵達避風港;

（2）考慮天氣預報的不確定性，航路上海況的預報值不能超過OPWF = a x OPLIM 。

3? ? 航行作業的實施

3.1? ?避風點的選取

青島至挪威航程15 500 n mile，整個航程共選取了49個避風點，以滿足規范對TR及TPOP 的要求，并在運輸方案里對每一個避風點的避風能力及注意事項作了充分的研究。

由運輸作業邊界條件可知，避風點同航線的相對關系如下：在海圖上以每一個避風點為圓心、以58小時乘以預估航速為半徑畫圓，相鄰避風點所畫的圓必有一重疊區域，所規劃的航線必須經過所有重疊區域。以途徑印度洋這一航段為例，航路上所選取的避風點及航線的相對關系，如圖3所示。

受限于避風點的選取，在規劃經過印度洋的航線時，半潛船只能走馬達加斯加北面，不能按照馬達加斯加南面直插好望角的最短航線進行規劃，因為南面的航線沿途完全沒有可用的避風點。

3.2? ?避風條件的判斷

漁場運輸作業另外一個需要解決的問題是判斷何時進行避風，即在收到氣象預報后是繼續按航線航行還是立刻前往避風點。作出這一判斷的關鍵，在于預判半潛船在接收下一個氣象預報時所在的位置是否安全：

（1）假定半潛船在位置A收到氣象預報，經過評估從位置A抵達最近避風點航路上的海況都在限定值范圍內，則可以判斷位置A是安全的，半潛船可繼續航行;

（2）但氣象預報是存在時間間隔的，若過了TWF后，收到第二次氣象預報時半潛船抵達位置B，在位置B再次進行判斷，有可能會發現位置B前往避風點的航路上海況超過了限定值，且航路上的氣象預報亦不是很樂觀，此時半潛船將面臨進退兩難的情況。為了避免出現這種危險情況，需要在位置A收到第一次氣象預報時預判位置B的安全性，具體做法是：在位置A根據船速預判TWF后抵達位置B，評估位置B前往最近避風點的沿途天氣預報是否超出設計海況，若位置B安全則繼續航行，反之則在位置A時立刻前往避風點;

（3）還有一種情況是：位置B前往避風點的沿途是安全的，但設計航線前方的海況不是很樂觀，此時船長應當視天氣情況選擇減速，而不能立即前往避風點避風，只有確認TWF后位置B不再安全才能即刻前往避風。

（4）若半潛船已經在避風點進行避風，每次收到氣象預報后都應當考慮若現在開航，在經過TWF的航行時間后抵達位置B，預判該位置是否安全，若安全則即可開航，若危險則繼續等待。

（5）在收到氣象預報后，首先要關注半潛船前往避風點航路上的海況，再關注半潛船設計航線上的海況。這體現了漁場運輸作業的一個特點，即在確保漁場每時每刻都能安全抵達避風點的前提下，再考慮按設計航線正常航行。

3.3? ?實施注意事項

半潛船的位置是時刻變化的，所面臨的海況也是隨時間和空間位置變化的，氣象折減系數的引入，以及氣象預報的限定值也是隨時間變化的。

半潛船在位置A收到氣象預報后，應當根據預估航速，先確定經過TWF的航行后抵達位置B，再判斷位置B前往避風點沿途上的海況是否滿足規范要求。

由于航路上的氣象預報值同限定值都是時間的變量，在實際操作中只能借助專業的氣象軟件，模擬船舶在任意航線上航行時的位置，并提供該位置的氣象預報。

另外，按照規范要求，必須提供兩個有獨立數據來源的氣息預報進行判斷。為滿足這一要求，半潛船上同時安裝了Bridge及SPOS兩套氣象軟件，兩套軟件均可實現海區氣象預報及模擬船位的功能。

3.4? ?實施效果

漁場的遠洋運輸方案及航行計劃參照DNV規范的要求編制，并獲得MWS的認可。漁場的運輸作業，嚴格按照運輸方案及航行計劃的要求進行操作。整個運輸作業歷時兩個多月，中途只在好望角避風港作了7天的避風，創造性的將DNV規范應用在航行海況的控制與管理上，在設計海況有限的情況下，安全實現了世界首個智能漁場的遠洋運輸。

4? ? 結束語

“DNV-OS-H101”規范對于海工作業具有普遍的指導意義。但以往大多應用在作業位置相對固定的海上作業，氣象預報只需要進行定點預報，可操作性較強。但將該規范應用在半潛船的航行作業上實屬罕見，且在操作上有許多值得注意的地方：一是需要根據TR及Tpop的要求確定Tsafe，根據航速確定避風港的選擇半徑;二是在航行時首先考慮的是船舶在任意時刻能否安全抵達避風港，其次再考慮按航線正常航行。

當半潛船的航速越快時，其抵達避風港的時間越短，氣象折減系數a的取值也越大，航行海況的限定值也會提高，降低了半潛船進行頻繁避風的幾率;此外，當氣象預報的頻率提高后，TWF的減小使得Tsafe變大，相鄰避風點的間距也會拉大，這意味著同樣的航線只需選擇較少的避風點就能滿足規范的要求。

參 考 文 獻

[1] Det Norske Veritas AS. DNV-OS-H101 Marine Operations， Genal. October??2011.

[2] 蘇晨.半潛船運輸特重大件貨物安全控制研究[J].大連海事大學.2012.

[3] 孫祖杰.船舶安全航行風險分析及應對措施[J].船舶物資與市場.2020.