王克虎，楊雪蓮

（上海外高橋造船有限公司，上海 200137）

0 引 言

由于海洋平臺(tái)的作業(yè)海域通常距離海岸較遠(yuǎn)，為方便平臺(tái)操作人員正常換班，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)在緊急情況下撤離平臺(tái)，通常采用直升機(jī)作為快速撤離或救助工具。直升機(jī)具有反應(yīng)速度快、承載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，逐漸成為海工平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)配置。電氣系統(tǒng)作為直升機(jī)甲板重要的服務(wù)組成部分之一，是直升機(jī)安全起降的重要保障。

1 直升機(jī)甲板電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 直升機(jī)甲板概述

直升機(jī)甲板通常布置在海工平臺(tái)主船體結(jié)構(gòu)的最前端和最上端，主要由直升機(jī)甲板平臺(tái)、甲板平臺(tái)結(jié)構(gòu)支撐和平臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)等組成。

直升機(jī)甲板按照形狀的不同分為正八邊形飛行甲板、矩形飛行甲板及其他形狀的飛行甲板；飛行甲板按照主結(jié)構(gòu)材質(zhì)的不同又分為鋼制甲板和鋁制甲板，其中鋁制甲板由于重量較輕，在后期作業(yè)過(guò)程中不論是平臺(tái)結(jié)構(gòu)還是甲板表面摩擦力，均不涉及需維護(hù)和保養(yǎng)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但因鋁制平臺(tái)價(jià)格偏高，應(yīng)用還未得到大規(guī)模推廣。無(wú)論是形狀不同還是結(jié)構(gòu)材質(zhì)不同，直升機(jī)甲板配置的服務(wù)系統(tǒng)要求是相同的。

目前，海洋工程領(lǐng)域的直升機(jī)甲板設(shè)計(jì)可參考的常用標(biāo)準(zhǔn)有：國(guó)際航運(yùn)公會(huì)（ICS）的直升機(jī)平臺(tái)規(guī)范、澳大利亞海事安全局（AMSA）的要求、英國(guó)民航局的海上直升機(jī)降落區(qū)標(biāo)準(zhǔn)指南（CAP 437）、海事安全委員會(huì)（MSC）的通函要求、海上人命安全公約（SOLAS）、各船級(jí)社的規(guī)范和中國(guó)民航總局的要求等[1]。

英國(guó)民航局的CAP 437在海工平臺(tái)上的應(yīng)用比較廣泛，該標(biāo)準(zhǔn)在2013年對(duì)直升機(jī)甲板提出了一些新要求，如增加H燈和環(huán)形燈等[2]。下面基于CAP 437的新要求進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。

1.2 直升機(jī)甲板電氣系統(tǒng)

直升機(jī)甲板電氣系統(tǒng)主要由甲板照明系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、無(wú)線電通信系統(tǒng)和無(wú)方向性無(wú)線電信標(biāo)（Non-Directional Beacon, NDB）等系統(tǒng)組成[3]。

1.2.1 甲板照明系統(tǒng)

照明系統(tǒng)是直升機(jī)甲板的重要組成系統(tǒng)之一，是指引飛機(jī)安全降落的重要設(shè)施。特別是對(duì)于滿足夜航降落要求的飛行甲板，照明系統(tǒng)是直升機(jī)安全降落的重要保證。正常的直升機(jī)甲板照明系統(tǒng)主要由邊界燈、投光燈、狀態(tài)燈、風(fēng)袋燈、H燈和環(huán)形燈等組成（見(jiàn)圖 1）。

1) 邊界燈是標(biāo)識(shí)飛機(jī)甲板周界的照明燈，是飛行員能從降落區(qū)之上或上方全方向可見(jiàn)的綠色標(biāo)識(shí)燈。

2) 狀態(tài)燈是閃爍的紅燈，由1盞或幾盞（其中“幾盞”表示狀態(tài)燈由1盞主燈及1盞或多盞復(fù)示燈組成）組成，是當(dāng)平臺(tái)上存在可能對(duì)直升機(jī)或機(jī)上的人員有安全隱患時(shí)發(fā)出警告信號(hào)，使駕駛員從任何進(jìn)場(chǎng)方向和著陸方向均能看到該標(biāo)識(shí)。正常狀態(tài)燈應(yīng)關(guān)閉；在飛機(jī)首次與停機(jī)坪聯(lián)絡(luò)之后，燈就應(yīng)為連續(xù)點(diǎn)亮狀態(tài)；待停機(jī)坪準(zhǔn)備就緒，狀態(tài)燈應(yīng)再次關(guān)閉。同時(shí)，該狀態(tài)燈應(yīng)能在有毒氣體警報(bào)啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，并能在直升機(jī)甲板上手動(dòng)啟動(dòng)。此外，狀態(tài)燈應(yīng)能在可能危及直升機(jī)進(jìn)場(chǎng)的距離之外可見(jiàn)。

圖1 直升機(jī)甲板照明燈具

3) 風(fēng)袋燈用于在直升機(jī)降落或起飛時(shí)為飛行員提供環(huán)境參考，安裝在離直升機(jī)甲板盡可能近的地方，但有可能會(huì)成為直升機(jī)降落的障礙物，同時(shí)會(huì)受直升機(jī)渦輪氣流的影響，不能正確指明風(fēng)向。因此，風(fēng)袋燈盡可能安裝在靠近舷內(nèi)的一側(cè)。

4) H燈和環(huán)形燈是近幾年為滿足最新CAP 437的要求而設(shè)定的可替代投光燈的一種LED燈帶，能更加清楚形象地顯示直升機(jī)甲板降落中心區(qū)及中心點(diǎn)H，且不會(huì)對(duì)飛行員造成視覺(jué)上的干擾，可使飛行員在夜間降落時(shí)清晰地看到最佳著陸點(diǎn)。環(huán)形燈顯示的顏色為黃色，H燈顯示的顏色為綠色。

5) 投光燈是為投射直升機(jī)降落中心區(qū)H設(shè)置的，在H燈和環(huán)形燈出現(xiàn)之前，直升機(jī)甲板必須標(biāo)置。在H燈和環(huán)形燈出現(xiàn)之后，投光燈成為可選項(xiàng)，但考慮到平臺(tái)人員在夜間可能需在直升機(jī)甲板上開展臨時(shí)性工作，從設(shè)計(jì)的角度看，建議保留投光燈，在直升機(jī)需降落或起飛時(shí)將其關(guān)閉即可。

1.2.2 環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由風(fēng)速風(fēng)向傳感器、能見(jiàn)度傳感器、大氣溫度傳感器、云高傳感器和甲板運(yùn)動(dòng)傳感器等組成，有時(shí)也將浪高和閃電距離方向傳感器等作為系統(tǒng)配選設(shè)備。

1) 風(fēng)速風(fēng)向傳感器監(jiān)測(cè)大氣的風(fēng)速和風(fēng)向，飛行員需根據(jù)當(dāng)時(shí)的風(fēng)速和風(fēng)向確定直升機(jī)起落甲板的進(jìn)場(chǎng)方向并評(píng)估風(fēng)力對(duì)飛機(jī)的影響。

2) 能見(jiàn)度傳感器是在需觀察水平方向的障礙物時(shí)為飛行員提供距離方面的信息。同時(shí)，可基于能見(jiàn)度的情況決定是遵循目視飛行規(guī)則還是遵循儀表飛行規(guī)則。

3) 大氣溫度是所有飛行作業(yè)的重要參數(shù)?？諝獾臏囟葧?huì)影響空氣密度，當(dāng)在接近露點(diǎn)的溫度下操作時(shí)，冰凍的直升機(jī)旋翼葉片和其他發(fā)動(dòng)機(jī)部件會(huì)有一定的危險(xiǎn)性。同時(shí)，氣溫和濕度是戶外作業(yè)十分重要的基本氣象參數(shù)。

4) 云高傳感器可顯示云冪高度或最低云底高度，二者是在直升機(jī)甲板上著陸或起飛時(shí)需要的重要信息，與水平能見(jiàn)度共同決定飛行員是采用目視飛行規(guī)則還是采用儀表飛行規(guī)則。

5) 運(yùn)動(dòng)傳感器是海上直升機(jī)甲板為著陸開放或關(guān)閉的決定性因素。在移動(dòng)浮動(dòng)海上平臺(tái)上，直升機(jī)起落甲板運(yùn)動(dòng)會(huì)給直升機(jī)的降落或登船帶來(lái)極大的風(fēng)險(xiǎn)，并可能導(dǎo)致直升機(jī)墜落在甲板上或側(cè)翻。因此，該信息是保證直升機(jī)安全降落的重要參考。

6) 浪高和閃電距離方向傳感器是選配信息，為飛行員提供安全參考信息。

1.2.3 無(wú)線電通信系統(tǒng)

無(wú)線電通信系統(tǒng)是保證進(jìn)場(chǎng)直升機(jī)飛行員與降落地值班人員有效溝通的必要手段，能使飛行員第一時(shí)間獲得必要的安全信息，為直升機(jī)安全降落及離場(chǎng)提供保障。

NDB發(fā)射無(wú)方向性的無(wú)線電電波，通過(guò)機(jī)載無(wú)線電羅盤接收發(fā)射來(lái)的信號(hào)來(lái)測(cè)定飛機(jī)與信標(biāo)的相對(duì)方位角，從而引導(dǎo)直升機(jī)沿預(yù)定的航線飛行，或與指點(diǎn)信標(biāo)配合使用，引導(dǎo)飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)、離場(chǎng)。正常NDB天線安裝在繞甲板的外圍一圈，安裝高度不能超出甲板平面限定高度。

1.3 設(shè)計(jì)及安裝注意要點(diǎn)

1) 在設(shè)計(jì)上，直升機(jī)甲板照明系統(tǒng)應(yīng)由主電源和應(yīng)急電源供電，并至少由2個(gè)獨(dú)立的最后分路供電[4]。在2路供電中，一路不間斷電源（Uninterruptible Power Supply, UPS），使得全船失電時(shí)UPS可臨時(shí)供電，保證飛機(jī)安全起降。飛機(jī)甲板環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)電源通常來(lái)自平臺(tái)中央控制室的通信分電箱，而通信分電箱由主電源和應(yīng)急電源供電，因此能保證環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與通信系統(tǒng)供電冗余。

2) 在安裝布置上，為杜絕現(xiàn)場(chǎng)障礙物給直升機(jī)起降帶來(lái)碰撞影響，規(guī)范對(duì)直升機(jī)甲板定義了無(wú)障礙區(qū)和障礙限制區(qū)，并對(duì)2個(gè)區(qū)域內(nèi)的設(shè)備高度做了具體要求，下面先就這2個(gè)區(qū)域進(jìn)行解釋。

首先，直升機(jī)甲板應(yīng)包含一個(gè)直徑不小于D的圓形區(qū)域，不同機(jī)型的甲板直徑D的要求不同，如：機(jī)型Sikorsky S76的降落甲板直徑要求大于等于16m；機(jī)型Agusta A109的降落甲板直徑要求大于等于13.05m。

1) 無(wú)障礙區(qū)：平臺(tái)著陸區(qū)域?yàn)橥耆珶o(wú)障礙區(qū)（見(jiàn)圖2），降落甲板垂直向上210°范圍內(nèi)及降落甲板以下180°范圍內(nèi)，都處在無(wú)障礙區(qū)內(nèi)。

圖2 無(wú)障礙區(qū)標(biāo)識(shí)

2) 障礙限制區(qū)域：圖 3為障礙限制區(qū)標(biāo)識(shí)，在 150°范圍內(nèi)的為障礙限制區(qū)，從障礙限制區(qū)起點(diǎn)向外至 0.12D的距離內(nèi)，障礙物在直升機(jī)甲板上的高度不應(yīng)大于0.25m。從該弧線再向外0.21D的距離內(nèi)，障礙物的最大高度應(yīng)限制在以直升機(jī)甲板平面上0.05D為起始高度，以垂直方向與水平方向之比為1:2的坡度界限內(nèi)。因此，該區(qū)域附近的桅桿、天線和甲板吊車吊臂等設(shè)備的布置要特別注意。平臺(tái)有關(guān)通信娛樂(lè)的天線通常會(huì)安裝在生活樓頂部，靠近該區(qū)域，因此在安裝時(shí)要充分考慮障礙區(qū)的延伸路徑，不能離直升機(jī)甲板太近，否則很可能處于障礙限制區(qū)的覆蓋范圍內(nèi)。

從上面的2個(gè)定義中可看出，安裝在無(wú)障礙區(qū)和障礙限制區(qū)的設(shè)備要充分滿足規(guī)范的要求，并充分考慮其區(qū)域的延長(zhǎng)范圍。

圖3 障礙限制區(qū)標(biāo)識(shí)

直升機(jī)甲板照明系統(tǒng)的邊界燈、投光燈和狀態(tài)燈等要安裝在直升機(jī)甲板四周，并在平面以上，燈的底座板只能安裝在排污槽的外沿上，以使甲板上的油污水毫無(wú)障礙地匯集到排污槽內(nèi)。當(dāng)直升機(jī)甲板直徑D>16m時(shí)，這些燈具的安裝高度不應(yīng)超出甲板以上0.25m；當(dāng)直升機(jī)甲板直徑D＜16m時(shí)，這些燈具的安裝高度不能超出甲板以上0.05m。H燈和環(huán)形燈安裝在甲板的中心位置處，其安裝高度不能超出甲板以上0.025m。同時(shí)，任意相鄰的2盞邊界燈要等距離布置，相互之間的距離不能大于3m；投光燈通常配置4盞，并確保4盞燈的投射交點(diǎn)與中心區(qū)域H中心點(diǎn)重疊；狀態(tài)燈主燈需安裝在直升機(jī)甲板上或靠近直升機(jī)甲板的地方；復(fù)示燈可安裝在其他便于飛行員看見(jiàn)的地方。此外，風(fēng)袋燈若安裝在150°的障礙限制區(qū)內(nèi)，則安裝高度要滿足高度要求。

直升機(jī)作為機(jī)械動(dòng)力裝備，需進(jìn)行加油，也可能會(huì)產(chǎn)生火災(zāi)，需在直升機(jī)甲板附近布置直升機(jī)加油設(shè)施，并在直升機(jī)甲板四周布置消防設(shè)施。因此，安裝在直升機(jī)甲板四周的邊界燈、投光燈和狀態(tài)燈要避免安裝在消防設(shè)施（如消防龍頭）的正前方，這樣既可避免在消防龍頭轉(zhuǎn)動(dòng)滅火時(shí)阻擋其轉(zhuǎn)向使用，又可避免大量的消防水直接飛濺到燈具本體影響其使用壽命。加油裝置通常會(huì)安裝在直升機(jī)甲板下方，而加油警告燈建議安裝在駕駛室的機(jī)組人員能瞭望到的區(qū)域，這樣方便提醒機(jī)組人員進(jìn)行安全操作。

此外，作為輔助的直升機(jī)障礙標(biāo)識(shí)，障礙物標(biāo)志燈也是平臺(tái)必配的。障礙物標(biāo)志燈應(yīng)在超出直升機(jī)甲板的物體上安裝，例如：在平臺(tái)上的障礙物最高點(diǎn)安裝的標(biāo)志燈，0°～15°（水平以上角度）最低光強(qiáng)至少為50cd，5°～8°（水平以上角度）最低光強(qiáng)至少為200cd；安裝在其他障礙物上的標(biāo)志燈，0°～30°（水平以上角度）的最低光強(qiáng)至少為10cd，這樣就可為直升機(jī)飛行員提供相關(guān)障礙物視覺(jué)信息。

2 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)滿足CAP 437要求的海工平臺(tái)直升機(jī)甲板電氣系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備的介紹，初步認(rèn)識(shí)直升機(jī)甲板，同時(shí)掌握其電氣系統(tǒng)設(shè)備的主要功能和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為其設(shè)計(jì)和安裝提供一些參考，從而在設(shè)計(jì)初期進(jìn)行綜合考慮，減少設(shè)計(jì)差錯(cuò)和現(xiàn)場(chǎng)修改，為裝配直升機(jī)甲板的平臺(tái)設(shè)計(jì)提供技術(shù)幫助。