FPSO航行輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)

慈宏波

（大連中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，遼寧大連 116113）

0 引言

浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油和卸油裝置（Floating Production Storage And Offloading, FPSO）上的航行輔助系統(tǒng)主要由標(biāo)示平臺(tái)的信號(hào)燈、聲響信號(hào)組成，通過吸引任何方向駛近的船舶的注意來避免航行事故的發(fā)生。

對(duì)于配有直升機(jī)平臺(tái)的FPSO，還需要考慮航空障礙燈和警告燈系統(tǒng)。該系統(tǒng)用于顯示直升機(jī)平臺(tái)平面以上的構(gòu)筑物輪廓，使直升機(jī)駕駛員能夠判斷出障礙物的高度及其輪廓，進(jìn)而起到避開障礙物的警示作用。除此之外，還需考慮視覺警告系統(tǒng)，視覺警告系統(tǒng)的狀態(tài)燈是由閃爍的紅燈組成，飛行員從任何方向都可以看到，能起到警示、安全起飛和降落的作用。

1 平臺(tái)標(biāo)示系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)配置

平臺(tái)標(biāo)示系統(tǒng)由船舶應(yīng)急電源（電壓230 V，頻率60 Hz，單相）供電，并配備蓄電池及其充電器。蓄電池布置于蓄電池室，具有96 h備用供電功能[1-2]。

平臺(tái)標(biāo)示系統(tǒng)的供電系統(tǒng)需設(shè)置連鎖功能，當(dāng)生活區(qū)探測到危險(xiǎn)氣體后，應(yīng)急關(guān)斷系統(tǒng)（Emergency Shutdown, ESD）會(huì)對(duì)電池充電線路的開關(guān)進(jìn)行脫扣切斷。當(dāng)蓄電池室探測到危險(xiǎn)氣體后，會(huì)抑制蓄電池的快充功能。

國際燈塔管理局協(xié)會(huì)（International Association of Lighthouse Authorities, IALA）推薦的人造離岸結(jié)構(gòu)標(biāo)志配備要求見表1。

表1 IALA推薦的人造離岸結(jié)構(gòu)標(biāo)志配備要求

綜合分析，IALA對(duì)FPSO的推薦配置如下：

1）航標(biāo)燈和輔助航標(biāo)燈。航標(biāo)燈選擇10 n mile白色閃爍360°防爆燈，輔助航標(biāo)燈選擇3n mile紅色閃爍360°防爆燈。主燈和輔燈應(yīng)具有相同的特性，并配有光控開關(guān)和同步裝置。主燈和輔燈以15 s為周期，發(fā)出與莫爾斯電碼“U”同頻的閃爍信號(hào)。

2）霧號(hào)。選擇2 n mile霧號(hào)，可通過中央控制面板每30 s發(fā)送1次摩爾斯電碼“U”。

3）霧探測器（能見度儀）。霧探測器的測量時(shí)間間隔為60 s。

4）雷達(dá)信標(biāo)（Radar Beacon, RACON）。雷達(dá)信標(biāo)的操作波段為9 320～9 500 MHz（X-Band Radar）和2 920～3 100 MHz（S-Band Radar）。雷達(dá)信標(biāo)的信號(hào)會(huì)顯示在觸發(fā)雷達(dá)的顯示器上，可提供距離、方位和識(shí)別信息。

5）光敏開關(guān)。光敏開關(guān)用于在夜間或能見度不良的情況下自動(dòng)控制信號(hào)燈和霧笛。

6）主控箱和遙控板。

平臺(tái)標(biāo)示系統(tǒng)的信號(hào)燈和聲響信號(hào)需滿足IALA O-139的性能要求，所有室外安裝的設(shè)備，無論是否布置在安全區(qū)域，均需要滿足ZONE1及以上的防爆要求。

平臺(tái)標(biāo)示系統(tǒng)的主控板會(huì)輸出公共報(bào)警到中控系統(tǒng)（Integration Control and Safety System, ICSS），包括信號(hào)燈故障、航行障礙燈故障、霧笛故障、蓄電池充電故障、探測器故障等。

1.2 平臺(tái)標(biāo)志的布置要求

根據(jù)船舶總布置圖和廠家提供的配置方案，對(duì)信號(hào)燈、霧號(hào)等進(jìn)行合理布置：

1）光敏開關(guān)應(yīng)位于平臺(tái)高處且無遮擋，確保可以采集到充足的光照，通常布置于生活樓最頂部的甲板面。

2）10 n mile白色主燈應(yīng)布置在FPSO主甲板艉部的左右舷側(cè)。對(duì)于單點(diǎn)系泊外傳塔或內(nèi)轉(zhuǎn)塔的FPSO，應(yīng)布置在外轉(zhuǎn)塔前端或艏部前端模塊。對(duì)于多點(diǎn)系泊的FPSO，應(yīng)布置在船舶前端的左右舷側(cè)。

3）對(duì)于3 n mile紅色輔燈，當(dāng)主燈足以對(duì)船舶艏艉進(jìn)行標(biāo)識(shí)的情況下，可不再布置輔燈。當(dāng)單點(diǎn)系泊處僅布置1盞白色主燈時(shí)，在主燈附近的左右舷側(cè)可各布置1盞紅色輔燈。

4）在雷達(dá)桅平臺(tái)或生活樓最頂部的甲板面上安裝1個(gè)2 n mile霧探測器，應(yīng)保證探測器前方40°角度范圍內(nèi)至少有10 m的自由視線[3]。

5）在雷達(dá)桅平臺(tái)上安裝1個(gè)雷達(dá)信標(biāo)。

6）在艏部外磚塔提升服務(wù)平臺(tái)或艏桅桿處安裝1個(gè)霧笛。霧笛應(yīng)和主信號(hào)燈或輔助信號(hào)燈布置在一起。信號(hào)燈和霧笛的安裝高度應(yīng)高出平均大潮高潮面6 m以上，30 m以下[4]。

7）主控箱布置于通信設(shè)備間（Telecom Equipment Room, TER），遙控板布置于中央控制站（Central Control Room, CCR）。

2 航空障礙燈及其警告燈

航空障礙燈及其警告燈的配置需要滿足CAP 437的相關(guān)要求。此外，對(duì)于巴西海域的FPSO，還需要特別注意NORMAM-27/DPC對(duì)于海上直升機(jī)平臺(tái)的要求規(guī)定。

2.1 航空障礙燈

航空障礙燈主要可分為低光強(qiáng)航空障礙燈（A型）和低光強(qiáng)航空障礙燈（B型），均為全方位穩(wěn)定常亮紅燈，相關(guān)配置要求見表2。

表2 航空障礙燈配置要求

1）低光強(qiáng)航空障礙燈（A型）

低光強(qiáng)航空障礙燈（A型）要求在水平方向?qū)崿F(xiàn)光束全覆蓋，垂直方向需要覆蓋0°～30°的范圍，其最小設(shè)置光強(qiáng)為10 cd。對(duì)于高于著陸區(qū)域或接近限制障礙物區(qū)邊界的物體，需適當(dāng)布置該燈；對(duì)于在降落區(qū)1 km范圍內(nèi)，且高于直升機(jī)平臺(tái)10 m及以上的附屬建筑物，應(yīng)布置該燈；對(duì)于在高于著陸區(qū)平面15 m以上的物體，應(yīng)裝設(shè)光強(qiáng)相同的中間紅燈，每間隔10 m裝設(shè)1個(gè)，直至降落區(qū)域平面；對(duì)于火炬塔之類的結(jié)構(gòu)，可用投光燈替代中間紅燈，但投光燈的布置位置應(yīng)能在照亮整個(gè)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，又不干擾直升機(jī)駕駛員的夜間操作。

2）低光強(qiáng)航空障礙燈（B型）

在平臺(tái)最高點(diǎn)裝設(shè)低光強(qiáng)航空障礙燈（B型），盡量安裝在靠近末端的地方。低光強(qiáng)航空障礙燈（B型）要求在水平方向?qū)崿F(xiàn)光束全覆蓋，垂直方向0°～15°范圍內(nèi)的最小設(shè)置光強(qiáng)為50 cd，5°～8°范圍內(nèi)的最小設(shè)置光強(qiáng)為200 cd。

航空障礙燈的系統(tǒng)電源和控制板可以和平臺(tái)標(biāo)志系統(tǒng)共用，故障報(bào)警信息傳送至集中控制安全系統(tǒng)（Integrated Control Safety System, ICSS）。

3）航空障礙燈的布置位置

在布置航空障礙燈時(shí)，需要綜合考慮CAP 437、規(guī)格書的相關(guān)要求。

在火炬塔頂端布置太陽能航空障礙燈。該燈作為臨時(shí)紅色飛機(jī)警告燈，為過境飛行提供警告使用。該燈在運(yùn)輸?shù)胶Ｉ献鳂I(yè)現(xiàn)場后拆除。

10 cd紅色航空障礙燈（A型）布置于雷達(dá)桅頂部、煙囪頂部、透氣塔頂部、外傳塔最高處。

200 cd紅色航空障礙燈（B型）布置于艏部外轉(zhuǎn)塔單軌框架上，或雷達(dá)桅桿頂部。

光敏開關(guān)布置于生活樓頂部甲板，用于航空障礙燈的自動(dòng)控制。

2.2 直升機(jī)平臺(tái)警告燈

直升機(jī)平臺(tái)警告燈為全方位閃爍的紅色狀態(tài)燈。在空中時(shí)，燈的頻閃為120次/min；著陸后，燈的頻閃為60次/min。

在2°～10°的仰角范圍內(nèi)，要確保燈的有效光強(qiáng)不低于700 cd；在其他仰角范圍內(nèi)，燈的有效光強(qiáng)不低于176 cd。當(dāng)直升機(jī)降落在機(jī)場時(shí)，直升機(jī)平臺(tái)警告燈的有效光強(qiáng)不應(yīng)超過60 cd。燈光調(diào)整的反應(yīng)時(shí)間不得超過3 s。

為保障飛行員在任何進(jìn)場方向和降落后的視野情況，可補(bǔ)充使用復(fù)示燈進(jìn)行全方位覆蓋。該復(fù)示燈最小光強(qiáng)為16 cd，最大光強(qiáng)為60 cd。

直升機(jī)平臺(tái)警告燈有“ON”和“OFF”這2種模式，當(dāng)處于“OFF”模式時(shí)，即向飛行員傳遞“機(jī)場可著陸”的信息；當(dāng)處于“ON”模式時(shí)，即向飛行員傳遞“機(jī)場不可著陸、離開著陸區(qū)”的信息。

直升機(jī)平臺(tái)警告燈與火氣系統(tǒng)間設(shè)有接口，當(dāng)平臺(tái)外部監(jiān)測到可燃危險(xiǎn)氣體泄漏時(shí)，火氣系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)航行警告燈。此外，直升機(jī)平臺(tái)警告燈也可通過手動(dòng)啟動(dòng)。

直升機(jī)平臺(tái)警告燈由雙路不間斷電源（Uninterruptible Power Supply, UPS）進(jìn)行供電。

直升機(jī)平臺(tái)警告燈通常在直升機(jī)進(jìn)場區(qū)域的兩端各安裝1個(gè)。系統(tǒng)及其組成部件安裝在無障礙物區(qū)域或限制障礙物區(qū)域的第一段范圍內(nèi)。系統(tǒng)所安裝的高度不應(yīng)超過甲板高度25 cm。對(duì)于2018年11月10日之后建造及翻新的船舶和平臺(tái)，安裝高度不應(yīng)超過15 cm。對(duì)于直徑不高于16 m的直升機(jī)平臺(tái)，安裝高度不應(yīng)超過5 cm。

障礙物區(qū)域示意圖和限制障礙物區(qū)域分段標(biāo)記圖分別見圖1和圖2。

圖1 障礙物區(qū)域示意圖

圖2 限制障礙物區(qū)域分段標(biāo)記圖

無障礙區(qū)是210°的扇形區(qū)域，在直升機(jī)甲板進(jìn)入和起飛軌跡中不允許設(shè)置障礙物的最低限度區(qū)域。限制障礙區(qū)是150°的扇形區(qū)域，在高度達(dá)到限制高度之前，允許障礙物存在。限制障礙物區(qū)域第一段的長度為0.12D（D為直升機(jī)平臺(tái)直徑），第二段是一個(gè)斜率為1∶2的斜坡。

3 結(jié)論

本文對(duì)航行輔助系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、布置原則等進(jìn)行介紹。在對(duì)相關(guān)規(guī)范分析和實(shí)船驗(yàn)證的基礎(chǔ)之上，提出一套完整的FPSO航行輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。研究成果可為FPSO航行輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一定參考。