趙繼權(quán)
(滬東中華造船(集團(tuán))有限公司,上海 200129)
隨著國際艦船軍貿(mào)市場競爭日趨激烈,用戶要求越來越高,軍貿(mào)項(xiàng)目入級(jí)建造普遍受到重視,大多數(shù)目標(biāo)國家都要求其軍貿(mào)艦船按照英國勞氏軍船入級(jí)規(guī)范(簡稱“LR軍規(guī)”)[1]進(jìn)行入級(jí)建造。由滬東中華造船(集團(tuán))有限公司為阿爾及利亞海軍承建的某型軍貿(mào)船正是國內(nèi)首次在該國際背景下采用LR軍規(guī)設(shè)計(jì)、建造和檢驗(yàn)的船舶,該系列船已于2016年成功交付。
從 1997年開始,世界上主要的船級(jí)社(包括挪威、英國勞氏、美國、德國及意大利等船級(jí)社)陸續(xù)與軍方合作,研究頒布了《軍船入級(jí)規(guī)范》,其中英國勞氏船級(jí)社(Lloyd’s Register,LR)的軍船規(guī)范是頒布時(shí)間最早、內(nèi)容最全面、修訂最為及時(shí)的軍船規(guī)范,覆蓋了所有級(jí)別海軍艦船的設(shè)計(jì)、建造和分級(jí),包括航母、驅(qū)逐艦、護(hù)衛(wèi)艦、巡邏艇及多種具有軍用和非軍用作業(yè)能力的其他艦船,其內(nèi)容涉及船體結(jié)構(gòu)、動(dòng)力系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、電力系統(tǒng)及特定的軍用設(shè)施等艦船設(shè)計(jì)的各個(gè)方面。
據(jù)了解,LR目前正在世界范圍內(nèi)積極推進(jìn)軍船入級(jí)工作,已完成約420艘登陸艦、91艘輕型巡洋艦和87艘護(hù)衛(wèi)艦的入級(jí)。
LR軍規(guī)是將海軍相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[2]融入入級(jí)規(guī)范。相對(duì)于民船規(guī)范,LR軍規(guī)的顯著不同點(diǎn)包括:安全理念;操作理念;無船旗國;機(jī)械電氣部分的系統(tǒng)方法;故障弱化;使用入級(jí)允許的軍船標(biāo)準(zhǔn);處理與規(guī)范不一致的機(jī)制。
相對(duì)于一般軍用船舶的建造,LR軍規(guī)在艦船入級(jí)、持證清單及規(guī)范剪裁等方面的規(guī)定和要求均為新的概念,是船舶行業(yè)的工程技術(shù)人員應(yīng)重點(diǎn)掌握的內(nèi)容之一。
1.1.1 入級(jí)的基本要求
艦船入級(jí)是評(píng)定艦船技術(shù)狀態(tài)的重要方式。當(dāng)適合軍船的規(guī)則得以遵守或已確定符合等同于該規(guī)則的要求時(shí),軍船就可以入級(jí)了。LR軍規(guī)入級(jí)的基本要求有:
(1) 采用并符合海軍當(dāng)局規(guī)定的適當(dāng)分艙和穩(wěn)性標(biāo)準(zhǔn);
(2) 防火安全布置應(yīng)符合并保持與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)一致;
(3) 起重設(shè)施的布置應(yīng)符合并保持與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)一致;
(4) 彈藥艙的安全布置應(yīng)符合并保持與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)一致等。
LR軍規(guī)除了規(guī)定上述基本要求以外,還規(guī)定了可選入級(jí)的安全設(shè)備規(guī)則要求及船東關(guān)于軍事方面要求的指南等。英國勞氏船級(jí)社全程參與入級(jí)艦船的評(píng)估、設(shè)計(jì)和建造等過程,對(duì)入級(jí)艦船的設(shè)備、材料、圖紙和建造等予以審查、把關(guān)及監(jiān)造。
1.1.2 適用的船舶類型
LR軍規(guī)適用于以承載和操作海軍系統(tǒng)為設(shè)計(jì)及建造目的的軍船。針對(duì)不同的船舶類型,軍船可分為4個(gè)類別,詳見表1。
1.1.3 船級(jí)符號(hào)和船級(jí)標(biāo)志
通過船級(jí)符號(hào)可識(shí)別出船舶是否按入級(jí)英國勞氏船級(jí)社規(guī)范建造和檢驗(yàn)、其航海運(yùn)營的適用性、錨泊設(shè)備的規(guī)定及用于船舶建造的規(guī)則。
入級(jí)船舶都將根據(jù)其適用條件授予其由1個(gè)或多個(gè)符號(hào)組成的船級(jí)符號(hào)。若LR認(rèn)為需要,或應(yīng)船東請求并經(jīng)LR同意,在授予其船舶船級(jí)符號(hào)之后將添加一個(gè)船級(jí)標(biāo)志。船級(jí)標(biāo)志詳細(xì)說明了船舶的特點(diǎn),對(duì)這些特點(diǎn)進(jìn)行特別考慮,以檢驗(yàn)船舶設(shè)計(jì)中額外關(guān)注的方面。
可對(duì)符合條件的船舶授予的船級(jí)標(biāo)志包括以下6部分:(1) 船型標(biāo)志,有NS1,NS2,NS3和NSA 4種;
(2) 航區(qū)標(biāo)志,有SA1,SA2,SA3,SA4和SAR 5種;
(3) 船體強(qiáng)度標(biāo)志,有ESA1,ESA2,RSA1,RSA2,RSA3,TLA,SDA和FDA 8種;
(4) 軍事特性標(biāo)志,有MD,MD和MD等;
(5) 輪機(jī)系統(tǒng)標(biāo)志,有LMC,LMC,LMC和CCS等;
(6) 其他標(biāo)志,有AIR和FIRE等。
艦船的船型越復(fù)雜,入級(jí)規(guī)范對(duì)其要求就越高,艦船可選用的船級(jí)標(biāo)志也就越多。因此,若新入級(jí)艦船的船級(jí)符號(hào)和船級(jí)標(biāo)志較多,則說明其入級(jí)要求較高。
表1 LR軍規(guī)適用的船舶類型
根據(jù)船東的要求,某型軍貿(mào)船應(yīng)按LR軍規(guī)進(jìn)行入級(jí)建造。該船項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)基于前期對(duì)LR軍規(guī)入級(jí)規(guī)則的理解,在項(xiàng)目投標(biāo)初期與英國勞氏船級(jí)社進(jìn)行技術(shù)方面的溝通,最終在合同規(guī)格書中明確船級(jí)符號(hào)和船級(jí)標(biāo)志為“?100 A1 NS2, Corvette, SA1,AIR,?LMC, CCS”。
持證清單是船級(jí)社規(guī)范中要求設(shè)備部件和材料需持何種證書的詳細(xì)清單。在項(xiàng)目訂貨之前,船級(jí)社通常會(huì)明確設(shè)備和原材料證書的范圍,并將其體現(xiàn)在持證清單上。持證清單經(jīng)船級(jí)社確認(rèn)之后,即作為針對(duì)該船舶的產(chǎn)品持證要求,并作為在該船建造階段進(jìn)行產(chǎn)品證書核查的依據(jù)。
船廠在訂購設(shè)備階段,根據(jù)持證清單上的內(nèi)容,要求廠家必須對(duì)相關(guān)設(shè)備或設(shè)備中的某一部件持有入級(jí)船級(jí)社的產(chǎn)品證書或該船級(jí)社認(rèn)可的型式證書,并反映在相應(yīng)的設(shè)備技術(shù)協(xié)議中,以指導(dǎo)船廠采購部門按要求進(jìn)行合理采購。
因艦船產(chǎn)品的特殊性,LR在項(xiàng)目前期對(duì)艦用設(shè)備和材料的歸類及用途等不是很清楚,且LR軍規(guī)中未明確規(guī)定各類設(shè)備及材料的持證要求。因此,船廠應(yīng)與LR溝通確認(rèn),明確入級(jí)船舶的持證清單。某型船的設(shè)備持證清單樣例見表 2,該持證清單主要針對(duì)平臺(tái)部分的系統(tǒng)設(shè)備,涵蓋舾裝設(shè)備、推進(jìn)系統(tǒng)、船舶系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、導(dǎo)航和通信設(shè)備及直升機(jī)艦面系統(tǒng)等6個(gè)方面,對(duì)其他擬入英國勞氏船級(jí)的軍貿(mào)艦船的設(shè)備持證具有一定的借鑒意義,可為船廠新造軍貿(mào)艦船的成本預(yù)測預(yù)控提供有效依據(jù)。
由于LR軍規(guī)融合了民船規(guī)范和海軍標(biāo)準(zhǔn)的要求,在項(xiàng)目概念階段,往往事先就規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)軍船的適用性進(jìn)行評(píng)估,這就會(huì)出現(xiàn)一些與LR軍規(guī)的規(guī)定不一致但不影響艦船入級(jí)的布置設(shè)計(jì)等情況,在設(shè)計(jì)、建造階段將其列為規(guī)范裁剪文件。圖1為規(guī)范裁剪文件的形成過程示意。
為有效解決艦船在設(shè)計(jì)、建造過程中存在的不一致問題,船廠在與LR和船東明確羅列規(guī)范裁剪清單之后,再以LR軍規(guī)中允許的規(guī)范例外文件形式進(jìn)行澄清說明。
需特別注意,規(guī)范例外文件不同于豁免文件,兩者的主要區(qū)別為:前者與規(guī)范要求的不一致是包括英國勞氏船級(jí)社在內(nèi)的各方認(rèn)可允許的;而后者的不一致則是與規(guī)范相背離的,是LR不予認(rèn)可,僅海軍當(dāng)局或相關(guān)方認(rèn)可的。
表2 持證清單樣例
圖1 規(guī)范裁剪文件的形成過程示意
LR軍規(guī)最初是 LR與英國國防部合作為取代英國海軍標(biāo)準(zhǔn)制定的,其內(nèi)容主要融合了英國國防部標(biāo)準(zhǔn)、英國勞氏鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范和英國勞氏基地勤務(wù)船規(guī)范等?;诓煌瑖业挠脩羰褂脴?biāo)準(zhǔn)不同及規(guī)范適用的局限性,在某型船的應(yīng)用上,LR軍規(guī)相比一般的軍用規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn),存在一些差異和應(yīng)用難點(diǎn)。
一般而言,軍用艦船為了將火災(zāi)遏制在火源處所內(nèi),會(huì)通過耐熱材料和結(jié)構(gòu)性限界面將船舶分隔成若干區(qū)域,重點(diǎn)保護(hù)失火危險(xiǎn)程度大的處所。
LR軍規(guī)中沒有設(shè)立專門的章節(jié)對(duì)防火等級(jí)劃分提出具體要求,而是引用《國際海上人命安全公約》(International Convention for the Safety of Life at Sea,SOLAS)[3]中的防火要求。SOLAS為民船規(guī)范,其防火分隔要求在軍船上應(yīng)用有以下難點(diǎn):
(1) SOLAS中不包含彈藥艙、航空煤油通道等特殊場所的要求;
(2) 由于未考慮軍船監(jiān)控滅火及人員方面的設(shè)施配備情況,SOLAS對(duì)小儲(chǔ)藏艙、走廊及空調(diào)器室等艙室的防火要求過高;
(3) 軍船上人員的數(shù)量不能用客船上所載人員的數(shù)量來衡量。
經(jīng)過與LR協(xié)商,雙方達(dá)成共識(shí),形成了一套獲LR認(rèn)可的針對(duì)某型船的全新《規(guī)范裁剪文件》,文件中規(guī)定了防火要求除彈藥艙等特殊艙室以外,按照《特種用途船安全規(guī)范》[4]中人員為60~240人的章節(jié)要求執(zhí)行,其中關(guān)于耐火完整性的要求等同于SOLAS中載客不超過36人的客船相關(guān)要求。對(duì)于彈藥艙等特殊艙室,則按照一般軍船通用規(guī)范的要求執(zhí)行。當(dāng)具體到部分艙室艙壁及甲板防火等級(jí)時(shí),對(duì)于一般通用規(guī)范要求與《特種用途船安全規(guī)范》有差別的,應(yīng)結(jié)合艙室失火的可能性及失火之后的危險(xiǎn)程度進(jìn)行考慮:若危險(xiǎn)程度較低,則采用兩者中劃分等級(jí)低的執(zhí)行;若危險(xiǎn)程度較高,則采用兩者中劃分等級(jí)高的執(zhí)行。
最后船廠根據(jù)該防火剪裁文件的要求實(shí)施建造檢驗(yàn),取得了FIRE(NS)船級(jí)符號(hào)。該方法可作為范例,供其他軍貿(mào)項(xiàng)目借鑒。
穩(wěn)性標(biāo)準(zhǔn)主要來源于蘇聯(lián)船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、美國軍標(biāo)DDS079-1及英國軍標(biāo)NES 109等。LR軍規(guī)采用的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)主要為后兩者。這些標(biāo)準(zhǔn)在本質(zhì)上差別不大,只是計(jì)算方式略有不同,故某型船送船級(jí)社審查的完整穩(wěn)性文件圖紙按照DDS079-1進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)。
1) 在破艙穩(wěn)性方面,蘇聯(lián)船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與DDS079-1要求的主要不同為:前者要求船舶在任意相鄰3艙破損時(shí)能保持漂?。ó?dāng)總長<20%的設(shè)計(jì)水線長時(shí)加上相鄰的一個(gè)較小隔艙),初穩(wěn)心高為正值;后者要求船舶在任意位置發(fā)生破損之后,破損長度應(yīng)≥15% 的設(shè)計(jì)水線長,船舶不沉,破損之后船舶靜橫傾角≤15o,且破損之后要考慮船舶橫搖到達(dá)向下浸水點(diǎn)或橫搖45o所需的能量至少要比橫風(fēng)造成船舶橫搖所做的功大40%。在實(shí)船應(yīng)用中,若采用DDS079-1來審圖,將會(huì)使現(xiàn)有船舶總布置(包括艙室水密劃分、進(jìn)水角調(diào)整及通風(fēng)系統(tǒng)布置等)產(chǎn)生比較大的變化,對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的推進(jìn)產(chǎn)生不利影響。通過與船級(jí)社多次協(xié)商,船廠與船級(jí)社達(dá)成共識(shí),形成了針對(duì)該船的《穩(wěn)性剪裁文件》,明確規(guī)定了破艙穩(wěn)性方向仍采用蘇聯(lián)船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行審圖。
(2) 在水密艙壁劃分方面,定義水密和風(fēng)雨密完整性的界限有以下2種典型方法:
① 由艙壁甲板來定義水密完整性的界限,即要求艙壁甲板下的水密橫艙壁全部水密,目前大部分船舶都采用該方法;
② 基于破艙穩(wěn)性吃水與橫傾包絡(luò)線方法來定義(即V-LINE)。
按照美國DDS079-1標(biāo)準(zhǔn)V-LINE要求,在船舶破損吃水的基礎(chǔ)上,考慮由于船舶破損傾斜15o及破損之后由于海上風(fēng)浪的影響產(chǎn)生的自由搖擺θ(由排水量決定,本船為12.5o),共計(jì)船破損后傾斜27.5o之后,再承受1.219m的浪高(4ft)情況下形成的V形區(qū)域艙壁水密。經(jīng)與LR現(xiàn)場驗(yàn)船師最終協(xié)商,該船水密橫艙壁上門、通艙件等開口及艙壁密性的要求按照V-LINE的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)修改。
LR軍規(guī)要求“彈藥艙的安全布置應(yīng)符合并保持符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)一致是入級(jí)的要求之一。海軍主管機(jī)關(guān)應(yīng)將規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)行認(rèn)證體制書面通告 LR,LR將根據(jù)船東、海軍主管機(jī)關(guān)的要求提出建議”。由于軍船的特殊性,經(jīng)與船東協(xié)商,由船廠參考LR要求編制《彈藥艙安全評(píng)估文件》,船東監(jiān)造組對(duì)該文件進(jìn)行審查、評(píng)估和簽署。
一般軍規(guī)要求強(qiáng)構(gòu)件T材,包括舷側(cè)肋骨及甲板強(qiáng)橫梁、強(qiáng)縱桁等,趾端需放大至1.5H(H為腹板高度)。
LR軍規(guī)中要求所有的強(qiáng)構(gòu)件T材,包括舷側(cè)肋骨,甲板強(qiáng)橫梁、強(qiáng)縱桁等,趾端需放大至2H。若采用1.5H,則需在甲板反頂或艙壁背面加強(qiáng),面板需與甲板熔透焊接,反頂加強(qiáng)需與面板焊接對(duì)牢。
在實(shí)船應(yīng)用中,若趾端采用2H,部分封板艙室的空間在封板之后會(huì)相應(yīng)減小;若趾端采用1.5H,在甲板反頂采取的加強(qiáng)措施操作煩瑣,因甲板上下是分屬2個(gè)分段建造的,反頂加強(qiáng)與趾端面板需對(duì)牢,且精度控制在 1~2mm,不利于現(xiàn)場施工及達(dá)到加強(qiáng)要求。為此,通過與 LR審圖中心多次協(xié)商,確定采取1.5H并加厚趾端局部板厚的方法來增強(qiáng)強(qiáng)度,以滿足要求。
軍船空調(diào)平衡風(fēng)管往往采用走廊回風(fēng)的形式設(shè)計(jì),由于一般軍規(guī)引用區(qū)域防火劃分概念,走廊回風(fēng)涉及的艙壁耐火分隔等級(jí)往往在A0級(jí)以下(B級(jí)),其回風(fēng)口的設(shè)置大多采取在艙壁上安裝通風(fēng)格柵或防火回風(fēng)柵的形式。
按LR認(rèn)可的防火分隔圖,走廊回風(fēng)涉及的艙壁耐火分隔等級(jí)基本上在A0級(jí),艙室回風(fēng)將不能采用B級(jí)門上的回風(fēng)格柵,而是要求在艙室內(nèi)設(shè)置回風(fēng)管,且要求回風(fēng)管路的穿艙導(dǎo)管貫穿細(xì)節(jié)須滿足 SOLAS II-2, Part C, Reg9.7.3的要求,其中要求截面積>0.02m2的通風(fēng)導(dǎo)管長度≥900mm。
受層高限制和走廊頂部管系及電纜的綜合布置限制,實(shí)船上全船的平衡風(fēng)管采用長900mm的通風(fēng)導(dǎo)管設(shè)計(jì)不切實(shí)際。為此,在與LR溝通之后,其同意某型船對(duì)A0級(jí)艙壁上的平衡風(fēng)管采用滿足A0級(jí)防火要求的艙壁型防火回風(fēng)閘,對(duì)B級(jí)艙壁上截面開口面積>0.05m2的回風(fēng)口采用滿足A0級(jí)防火要求的艙壁型防火回風(fēng)閘,所有防火回風(fēng)閘均需得到LR認(rèn)可。
一般軍規(guī)要求“用作供暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)熱絕緣的隔熱材料,不必為不燃材料,但此種材料在常溫時(shí)應(yīng)不致釋放出危害艇員身體的有害氣體和燃燒時(shí)不產(chǎn)生過量的煙和窒息性氣體”,對(duì)風(fēng)管隔熱材料要求“通風(fēng)機(jī)進(jìn)出口與風(fēng)管或設(shè)備連接處應(yīng)采用柔性接頭安裝”。
LR軍規(guī)要求:對(duì)于風(fēng)管隔熱材料及用于非機(jī)械處所的連接通風(fēng)機(jī)的軟接管材質(zhì),均需滿足FTP規(guī)則[5]附件1第1部分的船用結(jié)構(gòu)不燃性要求。
考慮包覆的美觀性等因素,風(fēng)管隔熱材料往往采用橡塑保溫材料,但該材料為不易燃材料,雖有低播焰特性證書,但不符合不燃要求。為滿足LR軍規(guī)要求,該型船螺旋風(fēng)管的隔熱材料采用不燃巖棉材料,方風(fēng)管隔熱材料采用不燃超細(xì)玻璃棉外貼鋁箔膠帶,部分艙室采用預(yù)制的超細(xì)玻璃棉套塊,對(duì)鋁箔膠帶及黏合劑則要求有低播焰特性證書。
考慮到減振降噪的需要,風(fēng)機(jī)軟接管往往采用三防布或橡膠軟接管,該類材料大多僅能滿足FTP規(guī)則附件1第5部分的要求,為低播焰特性材料,不是不燃材料。據(jù)了解,目前市場上尚無具備船用不燃性要求的風(fēng)機(jī)軟接管,船廠通過與英國勞氏船級(jí)社的驗(yàn)船師溝通,最后征得其同意,該型船的風(fēng)機(jī)軟接管采用低播焰特性材料,并列入剪裁文件。
一般軍規(guī)中規(guī)定蓄電池供應(yīng)急照明的供電時(shí)間需滿足以下要求:
(1) 設(shè)有2個(gè)及2個(gè)以上主電站的艦船至少供電2h;
(2) 只設(shè)1個(gè)主電站,未設(shè)應(yīng)急電站的艦船至少供電3h;
(3) 設(shè)有應(yīng)急電站的艦船至少供電0.5h。
LR軍規(guī)要求,當(dāng)主照明、應(yīng)急照明均出現(xiàn)故障時(shí),在過道和操縱處所應(yīng)提供至少4h的照明。
考慮到LR規(guī)范要求的應(yīng)急照明時(shí)間相比總合同規(guī)格書中明確規(guī)定的供電時(shí)間為至少2h有大幅增加,勢必要求對(duì)蓄電池容量及應(yīng)急照明系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和計(jì)算,不利于船廠設(shè)備成本控制和艙室布置。最后與LR協(xié)商,應(yīng)急照明仍按合同規(guī)定的2h供電進(jìn)行設(shè)計(jì)及考核,部分應(yīng)急照明燈泡采用LED燈。除了上述列舉的一些差異和應(yīng)用難點(diǎn)以外,LR軍規(guī)在全船的應(yīng)用中還存在不少與常規(guī)設(shè)計(jì)建造不同之處,如對(duì)于機(jī)動(dòng)類和船型類重要系統(tǒng),更側(cè)重于安全性、功能性及應(yīng)急操作性的考慮,在此不一一贅述。
LR軍規(guī)吸收了包括SOLAS和國際海事組織決議等民用商船法定規(guī)則及北約軍船規(guī)則等軍標(biāo)的精髓,并將兩者融合到了艦船入級(jí)上,側(cè)重于安全評(píng)估、用戶操作理念、故障弱化及不一致處理機(jī)制。若將其應(yīng)用在軍貿(mào)項(xiàng)目上,既要考慮與常規(guī)設(shè)計(jì)建造的區(qū)別,還要積極尋求與LR軍規(guī)不一致方面的解決措施。本文所述的實(shí)船分析可供國內(nèi)其他軍貿(mào)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造人員參考。
【 參 考 文 獻(xiàn) 】
[1] LR.Version 9.18 Rules and Regulations for the Classification of Naval Ships[S].2012.
[2] INSA.ANEP-77(Edition 3) Naval Ship Code[S].2011.
[3] IMO.SOLAS Consolidated Edition 2009[S].2009.
[4] IMO.Code of Safetyfor Special Purpose Ships: MSC.266(84)[S].2008.
[5] IMO.Adoption of the International Code for Application of Fire Test Procedures: MSC.307(88)[S].2010.