劉百明，范珊珊

(天津新港船舶重工有限責(zé)任公司 天津300452)

0 引 言

國際海事組織對船舶安全問題非常重視，不斷地對 SOLAS公約條款進(jìn)行更新，特別是針對客船安全方面有著更嚴(yán)格的要求。國際海上安全委員會在第82屆大會上頒布了 MSC.216(82)決議，通過了SOLAS公約第II-1/8-1條、第II-2/21條和第II-2/22條，并定于2010年7月1日生效。從法規(guī)層面對客船提出了事故后依靠自身能力安全返港的要求。

在國際海上安全委員會第 87屆會議(2010年5月 12～21日)上，審議了消防分委會在其第 54次會議上的提案，并批準(zhǔn)了 MSC.1/Circ.1369通函《客船發(fā)生火災(zāi)或進(jìn)水事故后系統(tǒng)能力評估的暫行解釋性說明》，提出了客船系統(tǒng)設(shè)計(jì)安全評估的方法和部分可接受的方案。

以上提及的法規(guī)條款和解釋性說明中給出的是船舶設(shè)計(jì)和建造要達(dá)到的目標(biāo)，并未規(guī)定如何去做。無論用什么設(shè)計(jì)方案，只要評估結(jié)果符合 SOLAS的規(guī)定就可以得到認(rèn)可。本文從船舶電氣設(shè)計(jì)方面解析規(guī)范的目標(biāo)性要求，并推薦一種設(shè)計(jì)方案。

1 規(guī)范基礎(chǔ)

1.1 規(guī)范條款

《國際海上人命安全公約》第 II-1/8-1條，客船進(jìn)水事故后的系統(tǒng)性能和操作資料；《國際海上人命安全公約》第II-2/21條，事故界限、安全返港和安全區(qū)域；《國際海上人命安全公約》第II-2/22條，失火事故后系統(tǒng)維持運(yùn)行的設(shè)計(jì)衡準(zhǔn)；海安會通函MSC.1/Circ.1369及附件，《客船發(fā)生火災(zāi)或進(jìn)水事故后系統(tǒng)能力評估的暫行解釋性說明》；海安會通函MSC.1/Circ.1400及附件，關(guān)于船上穩(wěn)性計(jì)算機(jī)、岸基支持和最小穩(wěn)性及附加要求給出了指導(dǎo)方針；海安會通函 MSC.1/Circ.1437及附件，在管道、風(fēng)道、電纜、燃油輸送和外部通信方面對《客船發(fā)生火災(zāi)或進(jìn)水事故后系統(tǒng)能力評估的暫行解釋性說明》進(jìn)行補(bǔ)充；海安會通函 MSC.1/Circ.1369/Add.1及附件，對《客船發(fā)生火災(zāi)或進(jìn)水事故后系統(tǒng)能力評估的暫行解釋性說明》中第22條和第27條進(jìn)行補(bǔ)充。

1.2 名詞定義

文中出現(xiàn)的名詞定義與《國際海上人命安全公約》及相關(guān)通函中的名詞定義的概念一致，如：客船、客滾船、乘客、船長、主豎區(qū)、水平區(qū)、客船系統(tǒng)設(shè)計(jì)、客船系統(tǒng)功能、重要系統(tǒng)、關(guān)鍵系統(tǒng)等。

1.3 適用范圍及目標(biāo)

SOLAS公約第II-1/8-1條，第II-2/21條和第II-2/22條的適用范圍理解為具有以下2個條件之一的，就應(yīng)該符合相關(guān)條款的規(guī)定：2010年 7月 1日或以后建造船長度為 120m或以上的客船；2010年 7月1日或以后建造具有3個或3個以上主豎區(qū)的客船。

SOLAS公約第II-1/8-1條和第II-2/21條的目標(biāo)是，發(fā)生單個艙室進(jìn)水或未超出事故界限的火災(zāi)情況下，第II-2/21.4條規(guī)定的系統(tǒng)能夠保持運(yùn)行。

SOLAS公約第II-1/8-1條和第II-2/21條的適用范圍和目標(biāo)是相同的，而且第 II-2/22條與第 II-2/21條又是息息相關(guān)的，所以把第II-2/21.4規(guī)定的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案做統(tǒng)一評估。

2 規(guī)范要求的分析

2.1 進(jìn)水事故要求的分析

規(guī)范的要求是，適用范圍內(nèi)的船舶在發(fā)生任何單個水密艙室進(jìn)水事故時(shí)，第II-2/21.4條規(guī)定的系統(tǒng)保持運(yùn)行。就電氣方面來說，擬進(jìn)水艙室里的電氣設(shè)備浸水后，不應(yīng)造成整個重要系統(tǒng)的失效。要達(dá)到這樣的效果，相應(yīng)的重要系統(tǒng)應(yīng)冗余設(shè)計(jì)，或采用防護(hù)等級 IP67及以上的電氣設(shè)備。事故發(fā)生后應(yīng)向船長提供相應(yīng)資料。

2.2 火災(zāi)事故要求的分析

規(guī)范的要求是，適用范圍內(nèi)的船舶在發(fā)生未超出事故界限的火災(zāi)事故時(shí)，第II-2/21.4條規(guī)定的系統(tǒng)保持運(yùn)行。就電氣方面來說，相應(yīng)的重要系統(tǒng)應(yīng)冗余設(shè)計(jì)或完全雙套，冗余的電纜分隔布置，垂直和水平方向距離盡量遠(yuǎn)離。

2.3 有序撤離要求的分析

規(guī)范的要求是，適用范圍內(nèi)的船舶在發(fā)生超出事故界限的火災(zāi)事故，造成一個主豎區(qū)無法使用時(shí)，第II-2/22.3條規(guī)定的系統(tǒng)應(yīng)在未受損失的主豎區(qū)保持運(yùn)行至少 3h。就電氣方面來說，相應(yīng)的重要系統(tǒng)各主豎區(qū)內(nèi)的部分要有分隔和保護(hù)，互不影響。

2.4 涉及到的電氣系統(tǒng)

通過對第 II-1/8-1條、第 II-2/21條和 II-2/22條的分析，總結(jié)出事故后要求維持的電氣系統(tǒng)，見表1。

表1 在事故情況下需要維持運(yùn)行的電氣系統(tǒng)Tab.1 Electrical system needing to be maintained in event of accident

3 電氣設(shè)備配套及系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

由于船舶的類型和配置各有不同，不便統(tǒng)一說明，以下是基于目前比較流行的客滾船船型來論述的。在電氣設(shè)計(jì)方面盡量避免關(guān)鍵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

3.1 推進(jìn)和操舵控制系統(tǒng)

推進(jìn)和操舵能力是船舶安全返港的必要條件，并且不能被認(rèn)定為關(guān)鍵系統(tǒng)，所以，一般情況下這 2個系統(tǒng)都設(shè)計(jì)成完全冗余的，并且相互之間沒有影響和制約條件。典型的設(shè)備配置見表2。

表2 推進(jìn)和操舵系統(tǒng)典型配置Tab.2 Typical configuration of propulsion and steering systems

推進(jìn)和操舵的控制系統(tǒng)的電纜應(yīng)分隔布置，如圖1所示。圖1所示的控制電纜走向只有在基于圖2所示舵機(jī)供電電纜走向的基礎(chǔ)上才是符合要求的。

一旦駕駛室發(fā)生火災(zāi)，駕駛室就失去了操船能力，在這種情況下，可接受手動干預(yù)以使這些系統(tǒng)可用，但是必須保證備用駕駛室與手動干預(yù)點(diǎn)的通訊(聲力電話)暢通，并且保證照明以使操作人員能夠順利到達(dá)手動操作位置進(jìn)行操作。

圖1 推進(jìn)和操舵系統(tǒng)控制電纜走向圖Fig.1 Running way for cables of propulsion and steering systems

圖2 舵機(jī)主電源電纜走向圖Fig.2 Running way for cable of steering main power supply

3.2 航行系統(tǒng)

當(dāng)發(fā)生不超過事故界限的火災(zāi)事故并安全返港時(shí)，航行、定位和探測碰撞危險(xiǎn)所必要的設(shè)備應(yīng)能保持運(yùn)行。分2種情況考慮。

一種情況是，火災(zāi)發(fā)生在駕駛室以外的區(qū)域，必要的航行設(shè)備保持運(yùn)行很容易做到，因?yàn)槌Ｒ?guī)的設(shè)計(jì)中，駕駛室的航行設(shè)備都是兩路供電，只要這兩路電源的電纜敷設(shè)在不同的防火分隔區(qū)就可以。

另一種情況是，火災(zāi)發(fā)生在駕駛室內(nèi)，駕駛室失去了應(yīng)有的功能，所以需要設(shè)置備用駕駛室，在備用駕駛室內(nèi)必要的航行設(shè)備應(yīng)能保持運(yùn)行。備用駕駛室內(nèi)必要的航行設(shè)備的配置見表3。

表3 備用駕駛室內(nèi)必要的航行設(shè)備的配置Tab.3 Navigation equipment in backup wheelhouse

3.3 外部通信系統(tǒng)

外部通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理與航行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理一樣，也分 2種情況考慮。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在駕駛室以外的區(qū)域情況下，主要考慮電源的供給；當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在駕駛室內(nèi)的情況下，考慮備用駕駛室的配置，見表4。

表4 備用駕駛室內(nèi)必要的外通設(shè)備的配置Tab.4 External communication equipment in backup wheelhouse

3.4 內(nèi)部通訊系統(tǒng)

內(nèi)部通訊系統(tǒng)考慮冗余設(shè)計(jì)，并且同時(shí)滿足第II-2/21條和II-2/22條的要求。

①駕駛室、機(jī)艙、安全中心、滅火和控?fù)p隊(duì)之間的內(nèi)部通信：自動電話，聲力電話和對講分站的設(shè)置，已經(jīng)構(gòu)成了冗余的通訊方式。電纜敷設(shè)采用分隔的方式或采用耐火電纜就可以滿足第 II-2/21條的要求。有些情況為了更加安全，全船會配置便攜式對講機(jī)。

②乘客和船員通知和集合所要求的內(nèi)部通信：廣播及通用報(bào)警系統(tǒng)。因?yàn)橹挥羞@一個系統(tǒng)，所以這個系統(tǒng)需要冗余設(shè)計(jì)，以確保未受失火影響的其余部分仍保持運(yùn)轉(zhuǎn)。既經(jīng)濟(jì)又安全的設(shè)計(jì)方案是 2個控制單元布置在不同的“A”級分隔區(qū)域，考慮到第 II-2/22條的要求，2個控制單元應(yīng)布置在不同的主豎區(qū)，最安全的是 2個控制單元布置在不同的安全區(qū)域。2個控制單元的主電源供給來自不同的配電板，電源電纜之間有“A”級分隔，這樣就保證了單一事故不會造成2路電源同時(shí)失去；而且2個控制單元都有應(yīng)急電源供給，這樣保證了電源供給的更加可靠。每個控制單元內(nèi)都設(shè)計(jì)雙套放大器，在同一區(qū)域內(nèi)，布置兩條揚(yáng)聲器線路，揚(yáng)聲器交叉布置，線路采用回路形式，每個回路不跨越主豎區(qū)。電纜考慮使用耐火電纜。

③還有一個系統(tǒng)可以作為乘客和船員通知和集合所要求的內(nèi)部通信方式，就是電視系統(tǒng)，通過電視的畫面和聲音發(fā)出信息給乘客是最簡潔的方式，而目前系統(tǒng)的功能只是做到發(fā)生事故時(shí)切斷電視畫面。到目前為止，沒有任何船級社和掛旗國提及接受電視系統(tǒng)作為內(nèi)部通訊系統(tǒng)。

3.5 火災(zāi)探測系統(tǒng)

火警探測系統(tǒng)除不考慮第 II-2/22條的要求外，其他的系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與廣播及通用報(bào)警系統(tǒng)相同。

3.6 照明系統(tǒng)

客滾船的照明系統(tǒng)包括正常照明系統(tǒng)、應(yīng)急照明系統(tǒng)、附加應(yīng)急照明系統(tǒng)、臨時(shí)應(yīng)急照明系統(tǒng)和低位照明系統(tǒng)。而對于安全返港設(shè)計(jì)要求來說，安全區(qū)、機(jī)械區(qū)、駕駛室以及手動操作點(diǎn)相關(guān)的正常照明系統(tǒng)是需要特殊考慮的。按照表5列出的對比區(qū)域，照明系統(tǒng)的電源電纜分隔敷設(shè)。

另外就是手動操作點(diǎn)及進(jìn)入手動操作點(diǎn)路徑上的照明電源不應(yīng)受事故影響。

應(yīng)急照明系統(tǒng)，附加應(yīng)急照明系統(tǒng)，臨時(shí)應(yīng)急照明系統(tǒng)和低位照明系統(tǒng)按照 SOLAS相關(guān)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，不需要特別的考慮，因?yàn)橄嚓P(guān)規(guī)定已經(jīng)滿足了事故后運(yùn)行3h的要求。

3.7 配電系統(tǒng)

前后機(jī)艙各設(shè)置一套獨(dú)立的電站，互不影響。2個配電板母排之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)母線，在正常情況下2套電站作為 1套電站使用，在任意一個機(jī)艙失去能力的情況下，斷開聯(lián)絡(luò)開關(guān)，另一個機(jī)艙的電站獨(dú)立使用。單個電站的容量應(yīng)能滿足第 II-2/21.4條所要求的重要系統(tǒng)以及服務(wù)于單個安全區(qū)域用電設(shè)備的用電要求，必要時(shí)應(yīng)急配電板可作為主配電板的延伸，在安全返港的情況下使用。典型的電力單線圖見圖3。

在分配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，首先考慮冗余區(qū)域的配電方案，見表5。其次考慮單一系統(tǒng)雙路供電的配電方案，與冗余區(qū)域供電方案相同的情況不再贅述，見表6。同時(shí)，根據(jù)SOLAS相關(guān)要求考慮應(yīng)急供電。再次，要充分了解重要系統(tǒng)和關(guān)鍵系統(tǒng)的配置以及在安全返港情況下的使用情況，電纜敷設(shè)的路徑應(yīng)與相應(yīng)系統(tǒng)管路的路徑一致，避免由于電纜受損導(dǎo)致管路失效，也要避免由于管路失效導(dǎo)致電源不起作用。所以表6中只是提供了雙路供電的分隔方式，并不是固定的供電線路，需要根據(jù)重要系統(tǒng)和關(guān)鍵系統(tǒng)的設(shè)備位置選擇合適的電源。

支持有序撤離和棄船的系統(tǒng)都有應(yīng)急供電，根據(jù)事故條件來判斷，應(yīng)急發(fā)電機(jī)與發(fā)電機(jī)不應(yīng)布置在同一主豎區(qū)。就客滾船而言，應(yīng)急發(fā)電機(jī)布置在居住區(qū)，居住區(qū)與機(jī)艙區(qū)被水平區(qū)分割開，即使應(yīng)急發(fā)電機(jī)與發(fā)電機(jī)在同一肋位區(qū)間，也可視作在不同主豎區(qū)內(nèi)。所以支持有序撤離和棄船的系統(tǒng)有主電源和應(yīng)急電源2路供電就可以滿足要求。

表5 冗余區(qū)域供電方案Tab.5 Plan of power supply for redundant area

圖3 典型電力單線圖Fig.3 Typical power supply single line diagram

表6 雙路供電方案Tab.6 Plan of redundant power supply

4 結(jié) 語

安全返港的規(guī)定對輪機(jī)、管系、通風(fēng)和電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都有著重要的影響，為了能夠保證船舶具有安全返港的能力和具備有序撤離的條件，在設(shè)計(jì)過程中就要根據(jù)船舶的運(yùn)營方式針對 SOLAS公約第 II-2/21.4條和第 II-2/22.3條規(guī)定的系統(tǒng)進(jìn)行假定事故評估，采用各種手段來滿足 SOLAS公約中規(guī)定的設(shè)計(jì)衡準(zhǔn)。各船級社對設(shè)計(jì)衡準(zhǔn)都有自己的理解，對實(shí)現(xiàn)手段的要求會有一定的差異，所以在設(shè)計(jì)過程中要與船級社做好溝通。