客滾船進水探測系統(tǒng)設(shè)計分析

李 彬，朱 俊，周康寧

（招商局金陵船舶（南京）有限公司，南京 210015）

0 引言

《國際海上人命安全公約》（，SOLAS）明確要求：在2010年7月1日以后建造的，裝載人數(shù)在36人及以上的船舶必須安裝進水探測系統(tǒng)。進水探測系統(tǒng)是客船和客滾船的安全系統(tǒng)中一個重要組成部分，它對船舶的安全航行起到至關(guān)重要的作用。本文闡述進水探測系統(tǒng)的安裝目的和設(shè)計要求，分析探測裝置在不同水密區(qū)域要滿足的布置要求。在此基礎(chǔ)之上，對進水探測系統(tǒng)在安全返港中的應(yīng)用進行分析，并解讀相關(guān)規(guī)范。

1 進水探測系統(tǒng)的目的和安裝區(qū)域

1.1 安裝進水探測系統(tǒng)的目的

當(dāng)艙壁甲板以下的水密艙室發(fā)生進水事故時，進水探測裝置需要能夠立即探測到進水，并將信號發(fā)送至駕駛室和安全中心的電腦工作站。駕駛室和安全中心安裝有聲光報警器，在收到信號后發(fā)出聲光報警。收到警報后，船員可在電腦工作站上查看艙室進水信息，以便給安全返港負責(zé)人員提供幫助，相關(guān)負責(zé)人員可根據(jù)實際情況做出正確的決策。

1.2 安裝進水探測裝置的區(qū)域

通常來說，艙壁甲板以下的任意水密艙室均有進水風(fēng)險。但一些體積較小的水密艙室并不需要安裝進水探測裝置，這是由于即使該水密艙室進水，也不會影響船舶的穩(wěn)態(tài)。根據(jù)國際海事組織（International M aritime O rganization，IMO）通函MSC.1/Circ.1291的相關(guān)要求，只有當(dāng)水密艙室的體積大于30 m3時，才需要在這些水密艙室內(nèi)安裝進水探測裝置。此外，安裝在水密艙室的進水探測裝置的數(shù)量和位置需滿足規(guī)范和實際使用的要求，以確保在水密艙室進水時，進水探測裝置在合理的角度下可探測到進水。

為了避免因遺漏部分水密艙室導(dǎo)致的設(shè)計返工，在布置進水探測裝置前，需計算出艙壁甲板以下所有水密艙室的體積，并根據(jù)各個水密艙室的體積，篩選出需安裝進水探測裝置的水密艙室。在篩選時，需特別注意封閉艙和連通艙等特殊區(qū)域。

2 進水探測系統(tǒng)的設(shè)計要求和組成部件

2.1 進水探測系統(tǒng)的設(shè)計要求

為滿足滿足安全返港的需要，相關(guān)規(guī)范對進水探測系統(tǒng)提出了很高要求。IMO 通函MSC.1/Circ.1291要求船舶系統(tǒng)和設(shè)備能夠承受正常范圍內(nèi)電壓的波動、海洋環(huán)境的變化、振動、濕度、沖擊、碰撞和腐蝕帶來的影響。進水探測裝置的電纜和接線盒應(yīng)能在進水狀態(tài)下繼續(xù)使用，電纜需滿足國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60092-359或IEC 60092-360的要求，接線盒的防護等級需達到IP68。此外，進水探測系統(tǒng)需根據(jù)“故障導(dǎo)向安全”原則進行設(shè)計，當(dāng)進水探測裝置的電路發(fā)生開路時，系統(tǒng)會自動報警。

進水探測系統(tǒng)需配置由正常電源和備用電源組成的雙路供電系統(tǒng)，當(dāng)正常電源丟失時，系統(tǒng)自動切換成備用電源。

2.2 進水探測系統(tǒng)的組成部件

進水探測系統(tǒng)通常包含主控制箱、信號采集單元、進水探測裝置、電腦工作站和報警笛。進水探測裝置由液位浮球開關(guān)和液位探測傳感器組成，液位浮球開關(guān)只能探測出艙室是否進水，而液位探測傳感器可對艙室內(nèi)進水的高度進行連續(xù)監(jiān)測。為節(jié)約造船成本，進水探測系統(tǒng)可借用自動化監(jiān)測系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備，如自動化系統(tǒng)處理器和電腦工作站等（見圖1）。此外，對于一些已安裝有艙底水報警裝置的艙室，若其位置滿足進水報警探測的要求，則可將其用于進水探測系統(tǒng)，從而達到節(jié)約成本的目的。

圖1 進水報警系統(tǒng)示意

3 進水探測裝置的布置要求

進水探測裝置的布置與船舶本身的結(jié)構(gòu)特性息息相關(guān)，為達到比較好的探測效果，在布置進水探測裝置時，需要根據(jù)船舶結(jié)構(gòu)進行合理布置。另外，進水探測裝置安裝的位置需要方便船員進行測試、維護和檢修。

3.1 垂向上的布置要求

在垂向上布置進水探測裝置時，需將其安裝在水密艙室的最低處。當(dāng)水密區(qū)域的高度不超過單層甲板時，進水探測裝置的垂向安裝示意如圖2所示，空艙1、空艙2和空艙3是各自獨立的水密艙室，進水探測裝置需安裝在垂向高度最低的底層甲板上。

圖2 進水探測裝置的垂向安裝示意（水密區(qū)域的高度不超過單層甲板）

當(dāng)水密區(qū)域的高度超過單層甲板時，每層甲板均需安裝1個進水探測裝置。進水探測裝置的垂向安裝示意如圖3所示，空艙1和空艙2為連通艙，且高度超過單層甲板，那么在空艙1和空艙2中均需安裝進水探測裝置。若安裝的進水探測器可連續(xù)探測水位，則只需在底甲板處安裝1個即可。

圖3 進水探測裝置的垂向安裝示意（水密區(qū)域的高度超過單層甲板）

3.2 水平縱向上的布置要求

在水平縱向上布置進水探測裝置時，需遵循如下規(guī)則：1）若水密艙室位于船舶的艏部區(qū)域，則將進水探測裝置安裝在水密艙室內(nèi)的艏部；2）若水密艙室位于船舶的艉部區(qū)域，則將進水探測裝置安裝在水密艙室內(nèi)的艉部；3）若水密艙室接近船舶的中部區(qū)域，則將進水探測裝置安裝在適當(dāng)?shù)目v向位置；4）若水密艙室的縱向長度大于1/5船長，則該水密艙室的艏部和艉部區(qū)域均需安裝進水探測裝置；5）若水密艙室內(nèi)布置有嚴(yán)重限制水流縱向流動的結(jié)構(gòu)，則該水密艙室的艏部和艉部區(qū)域均需安裝進水探測裝置（見圖4）。

圖4 進水探測裝置的水平縱向安裝示意

3.3 水平橫向上的布置要求

在水平橫向上布置進水探測裝置時，需遵循如下規(guī)則：1）進水探測裝置需安裝在水密艙室的中心線上；2）當(dāng)水密艙室區(qū)域的寬度達到船寬時，該水密艙室的左舷側(cè)和右舷側(cè)均需安裝進水探測裝置；3）若水密艙室內(nèi)布置有嚴(yán)重限制水流橫向流動的結(jié)構(gòu)，該水密艙室的左舷側(cè)和右舷側(cè)均需安裝進水探測裝置（見圖5）。

圖5 進水探測裝置的水平橫向安裝示意

3.4 非常規(guī)布置

由于船舶結(jié)構(gòu)多種多樣，在布置進水探測裝置時，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)一些艙室的結(jié)構(gòu)和3.1～3.3節(jié)所述區(qū)域的特征完全不同。對于這些特殊區(qū)域，需根據(jù)實際情況確定進水探測裝置的布置位置和數(shù)量，以滿足探測要求。

如圖6所示，艙室1和艙室2分屬不同的區(qū)域，但它們又屬于同一個水密區(qū)域，分隔結(jié)構(gòu)會影響水流的流動，故艙室1和艙室2均需安裝進水探測裝置。

圖6 進水探測裝置在同一水密區(qū)域的2個艙室中安裝示意

4 進水探測系統(tǒng)在安全返港要求下的應(yīng)用分析

根據(jù)SOLAS公約相關(guān)要求，如果在航行時發(fā)生了臨界范圍內(nèi)的事故，船舶需要有能力安全返回港口，在返回港口的過程中，需提供安全區(qū)域供乘客和船員使用。此外，還要保證主推進系統(tǒng)、操舵系統(tǒng)、進水探測系統(tǒng)和內(nèi)部通信系統(tǒng)等14個重要系統(tǒng)在安全返港時仍然可以使用。若發(fā)生的事故超過了臨界范圍，則不考慮上述要求。

當(dāng)發(fā)生進水事故（臨界范圍內(nèi)）時，進水探測系統(tǒng)需能夠探測相關(guān)艙室的進水狀態(tài)，將進水信息傳送至電腦工作站并發(fā)出聲光報警。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)事故時，根據(jù)IMO通函MSC.1/Circ.1369第40條解釋，僅直接被火災(zāi)影響的防火區(qū)域內(nèi)的進水探測系統(tǒng)可丟失，而其他區(qū)域的進水探測系統(tǒng)要保證可正常使用。

依據(jù)安全返港要求，進水探測系統(tǒng)的設(shè)計需遵循“冗余原則”。一般情況下，每個水密艙室內(nèi)安裝1個液位開關(guān)和1個液位傳感器即可滿足要求。但對于一些寬度達到船寬的水密艙室，每個舷側(cè)都需要安裝1個液位開關(guān)和1個液位傳感器，即1個水密艙室內(nèi)需要安裝4個進水探測裝置才能滿足要求。

5 結(jié)論

進水探測裝置的設(shè)計和布置是進水報警系統(tǒng)設(shè)計的重要組成部分，進水探測裝置的安裝區(qū)域、安裝位置、安裝數(shù)量和裝置類型是設(shè)計時必須考慮的重點。本文對探測裝置在不同水密區(qū)域要滿足的布置要求進行分析，并在此基礎(chǔ)之上，對進水探測系統(tǒng)在安全返港中的應(yīng)用進行分析。在進行進水報警系統(tǒng)設(shè)計時，進水探測裝置的數(shù)量既要滿足規(guī)范和實際使用的要求，又要盡可能節(jié)約成本。