新型高性能海洋救助船研发

SHIP ENGINEERING 船 舶 工 程 Vol.30 No.4 2008 总第 30 卷，2008 年第 4 期 新型高性能海洋救助船研发 周国平1，顾建国1，郑梓荫1，孙鲁闽2 （1．上海船舶研究设计院，上海 200032；2．交通部救助打捞局，北京 100736） 摘 要：新型高性能海洋救助船是上海船舶研究设计院为交通部救助系统研发设计的专用海洋救助 船新船型.该文简要介绍了在新型高性能海洋救助船研发设计中的主要关键技术研究及 14000kW 海洋救 助船船舶基本概况. 关键词：船舶；船舶设计；救助船；立体救助 中图分类号：U674.23 文献标识码：A 文章编号：1000-6982 (2008) 04-0011-04 Research and design of new high-performance ocean salvage vessels ZHOU Guo-ping1, GU Jian-guo1, ZHENG Zi-yin1, SUN Lu-min2 (1. Shanghai Merchant Ship Design & Research Institute, Shanghai 200032, China; 2. Rescue & Salvage Bureau of the Ministry of Communication, Beijing 100736, China) Abstract: New high-performance ocean salvage vessels are special ones of new style designed by SDARI for Rescue & Salvage Bureau of the Ministry of Communications. This paper briefly presents some key points of the new high-performance ocean salvage vessels and the general situation of a 14,000kW ocean salvage vessel. Key words: ship; ship design; salvage vessel; spatial rescue 0 引言 我国是一个海洋大国，有漫长的海岸线及辽阔的 经济水域，为了维护在我国漫长海岸线及诸岛屿上从 事海洋开发、海上生产、船舶运输的人员生命安全， 以及对在我国海域航行遇险国际船舶的人员实施救 援，研发、设计各种高性能海洋救助船是时代发展及 国家赋予我们的责任. 受交通部救助打捞局的委托，在“十五”和“十 一五”期间，上海船舶研究设计院（简称：上船院） 为交通部海上救助系统自主研发设计了 6000kW、 8000kW、14000kW 等一系列的专用高性能海洋救助 船新船型，在船型的研发设计中存在着众多关键技术 和重大特种技术难题，上船院组织了专门的科研技术 力量，进行了多种技术攻关和专题研究，以使各方面 的研发设计工作得以顺利展开，并取得了可喜的科研 成果.6000kW 海洋救助船一型 3 艘船舶，由上海船厂 船舶有限公司建造，于 2005 年分别交付使用；8000kW 海洋救助船二型 9 艘船舶，由广州中船黄埔造船有限 公司建造，目前，第一型 6 艘船舶己全部交付使用， 第二型 3 艘在广州中船黄埔造船有限公司建造之中； 14000kW 海洋救助船，由广州中船黄埔造船有限公司 建造，首制船于 2007 年 11 月 18 日交付使用.现就高 性能海洋救助船新船型的研发工作，特别是救助功能 最全、作业能力最强、推进功率最大、航行速度最快 的全天候立体救助海洋救助船 14000kW 海洋救助船 作简要介绍. 1 主要关键技术研究 新型高性能海洋救助船的特种技术专题研究，主 要是研究解决海洋救助船研发设计中的关键技术和重 大特种技术难题，进行技术攻关，以使设计工作顺利 进行，使整船综合技术达到国内领先、国际一流水平. 主要技术攻关和专题研究内容如下. 1.1 快速性研究 快速性能是研究设计的关键项目之一，在船舶的 快速性能的研究中，主要是对主尺度和船型系数进行 了论证和选择，进行了线型优化研究设计和船模试验. 船舶在已定主机功率情况下，救助航速要满足应 急救助高航速要求，并要满足 10000 海浬续航力的装 载要求.根据船舶的装载要求，属大排水量船舶，然而 收稿日期：2007-11-19；修回日期：2008-01-04 作者简介：周国平（1957-），男，研究员，长期从事海洋工程船舶及特种船舶技术开发研究与设计工作. — 11 — 佛氏数 Fn 较高（＞0.36），又属高航速船舶，根据救 助作业特点，对船舶的操纵回转性能有极高要求，船 舶要满足海上拖曳作业时的急牵稳性要求，是该船设 计中必须考虑的问题.故此，研发工作要解决装载、高 航速、操纵性能和拖曳稳性这些矛盾，必须从主尺度、 船型系数及线型等几个方面来综合考虑. 1.2 耐波性能与抗风浪能力研究 新型高性能海洋救助船是全天候海洋救助船，要 求船舶能在大风浪的恶劣海况条件下对海上遇险人员 实施有效救助.船型的耐波性能和抗风浪能力是研发 设计的关键问题之一，本专题主要研究：船舶在大风 浪中的船舶升沉幅值、横摇角、纵摇角、垂向加速度 等船舶耐波性能. 船舶具有良好的适航性能，能适应全天候的救助 作业的特殊要求，耐波性能与抗风浪能力满足在 10 级 风，8 级浪下限（9m 波高）的大风浪等恶劣海况条件 下快速航行，紧急救助和有效施救等作业要求，满足 9 级恶劣海况（12 级风、14 米浪）下有良好的安全航 行性能和稳性. 1.3 直升机起降平台与安全保障系统研究 新型高性能海洋救助船是组建海上直升机立体救 助的新一代高性能救助船舶.由于救助、救生作业时有 紧急突发的需要，在船上设置一直升机起降平台，用 直升机作为有效施救设施之一，由于飞行速度为船舶 最大速度的 8 倍，使船舶 1 小时内的机动范围由 1250 平方海里扩大到 57250 平方海里施救区域，从而能更 有效的实施海难救助和营救作业的功能.直升机起降 平台与安全保障系统是研发设计的关键技术之一，本 专题主要研究：根据船舶所配置的直升机，研究直升 机起降平台、起降安全保障系统、起降环境条件以及 加油系统等. 1.4 减摇鳍与减摇水舱减摇性能研究 根据船舶作业特点，为了保证直升机安全起降所 要求的船舶运动性能，保证船舶能在大风浪的恶劣海 况条件下有较强的应急救助航行能力，及到达海事现 场具有良好的耐波减摇性能，能对海上遇险人员实施 有效救助，在船上同时安装可收放式减摇鳍及可控式 被动式 U 型减摇水舱.两者结合的组合使用，是新型 高性能海洋救助船研究的新课题. 减摇水舱和减摇鳍这两项减摇装置分别是当前用 于减摇的最有效装置，具有很强的互补性，减摇鳍主 要用于船舶高航速的航行状态，减摇水舱用于船舶低 航速航行状态和救助作业状态，将两者结合的组合使 用，使船舶从高速航行到救助作业全过程的耐波性能 大大增强. 1.5 特种救助设备、作业功能研究 新型高性能海洋救助船是研发设计的救助功能齐 全、作业能力极强的海洋救助船舶，众多的救助设备 配置和作业功能是研发设计的关键问题之一，本专题 主要研究：各种救助设备的配置、总体布置与作业功 能、作业要求的协调等. 1.5.1 人命救生作业功能 1）2 艘高海况玻璃钢高速全封闭式喷水推进救助 工作艇的落水人员搜救； 2）一艘玻璃钢搜救工作艇对救生筏的搜救拖带与 集合； 3）2 张救生爬网和 2 张救生捞网救捞漂浮的落水 人员； 4）能将海面上遇险人员迅速转移的 2 只可吊式气 胀救生筏（可应急抛投）配备； 5）满足病床转运要求的获救人员急救升降梯 （14000kW 海洋救助船设置）配备； 6）配备相应医疗器材和医用品的医务室、急救手 术室、获救人员休息室等； 7）供遇难船上的人员逃生的救生滑道配备； 8）能救助大批落水人员的直升机自浮防倾式救生 吊篮配备及悬停救生作业区设置； 9）气动式紧急救生抛投枪、气动抛绳器（气动抛 绳枪）及抛投绳配备； 10）用于营救海面落水人员对外救助气动抛投救 生圈、外救助救生圈和自动充气救生圈配备； 11）具有夜间搜寻救助能力的光电跟踪监视搜索 系统及一台红外线测距仪配置. 1.5.2 拖曳救助作业功能 作为海洋救助拖船，在首楼后部的主甲板上设一 台卧式双卷筒液压拖曳绞车，可用于海上遇难船舶的 人命救生和以海上人命救生为目的的船舶救助拖带作 业，用于拖曳搁浅、触礁船舶脱险，及拖曳失去机动 能力的船舶返回港口救助作业. 1.5.3 水下救助作业功能 船舶具备在恶劣的环境条件下进行海上水下救助 作业能力，船舶配备氧气、乙炔、切割、焊接设备， 移动式潜水泵站、胶管接头，软管，潜水员轻潜装备 （潜深 40m），可移式柴油机抽水泵等，可对遇难船舶 进行堵漏、排水、水下焊接和切割，协助起浮沉船等 救助作业. 1.5.4 对外消防灭火作业功能 对外消防灭火作业能力按一级消防船的要求设置 （14000kW 海洋救助船按二级消防船的要求设置）. 在罗径甲板上的消防炮平台上左右舷各设一门电动遥 — 12 — 控的主消防水炮，该炮能扑灭海上设施或船舶的大火 火灾.其中一门主消防水炮带有泡沫水副消防炮，该炮 能扑灭油类、易燃液体的火灾，可对水面的特殊火灾 施救灭火，也可以一起喷射水来扑灭一般固体物质的 火灾.主消防火炮的用水量由设在机舱的二台主机各 自轴带驱动的对外消防水泵供给.船上设有自身保护 的水幕系统. 2 船舶基本概况 14000kW 海洋救助船（图 1）是上船院为交通部 海上救助系统研发设计的救助功能最全、作业能力最 强、推进功率最大、航行速度最快的全天候立体救助 海洋救助船，是一艘研发设计难度极高的船舶.在船型 研发设计中存在着众多关键技术和重大特种技术难 题，上船院组织了专门的科研技术力量，以“全天候 大功率海洋救助船特种技术专题研究”科研项目形式， 组织技术攻关和专题研究，以使该船研发设计在各方 面的工作都能够顺利进行. 图 1 14000kW 海洋救助船“南海救 101”号 2.1 船舶航区及用途 该船为全天候大功率海洋救助船，航行于无限航 区.主要用于海上遇难船舶的人命救生和以海上人命 救生为目的的船舶救助拖带及消防灭火等救助作业. 该船具有二级对外消防灭火作业能力，具有对遇 险船舶进行封舱、堵漏、排水、空气潜水等救助作业 能力，具有夜间搜寻救助能力，能搭载获救人员 200 人，设有直升机升降平台，可配合救助直升机进行海 上救生作业.满足中国船级社对海洋救助船、远洋拖 船、二级消防船之有关要求. 2.2 船型 该船为全焊接式钢质船体，横骨架式，具有一层 连续主甲板.主甲板上设有二层长首楼和一层短艏楼， 第二首楼甲板上设有四层甲板，四层甲板分别为：救 生甲板、桥楼甲板、驾驶甲板和罗经甲板，其中救生 甲板前部设为直升机起降平台.主甲板下设局部平台 甲板和局部双层底，机舱区域为双底双壳. 该船采用前倾式球鼻首型船首，巡洋舰式船尾船 型，在船首、尾设有管状式侧推装置，主甲板尾部设 有尾滚筒.第一艏楼后部及其后端的主甲板作业区可 用作：救捞作业、救生作业、对外消防作业、救助拖 带作业、潜水救生作业及海面浮油回收作业等. 2.3 船级 ★CSA ★CSM Rescue Ship, Tug, Fire Fighting Ship 2, Ice Class B1, AUT-0, SCM, CMS, Engine Lub-oil Condition Monitoring[1]. 2.4 主要技术要素及总布置图 14000kW 海洋救助船船型的主要技术要素见 1，船型的总体布置概况见图 2. 表 1 14000kW 海洋救助船主要技术要素表 序号 项 目 符号 数据 单位 1 总长 Loa 109.70 m 2 垂线间长 Lpp 98.50 m 3 型宽 B 16.20 m 4 型深 D 7.60 m 5 设计吃水 Td 5.50 m 6 轻载吃水 TL 5.00 m 7 满载吃水 Tm 6.00 m 8 结构设计吃水 T结 6.46 m 9 救助作业区 l×b 41.5×12.0 m 10 救助作业区面积 S 490 m2 11 最大救助航速 VL 22.00 Kn 12 常用满载航速 Vm 20.00 Kn 13 系柱拖力 Fpo 1400 kN 14 船员 26 人 15 备员 4 人 16 获救人员 200 人 17 航区 无限 航区 18 续航力 R 10000 n mile 19 自持力 30 天 20 总吨位 GT 4190 2.5 主推进系统 该船采用双主机、双螺旋桨、双固定导管的推进 形式，每台主机的功率通过主齿轮箱、离合器、弹性 联轴节、中间轴、螺旋桨轴传递给螺旋桨，实施船舶 推进.主齿轮箱为一进二出轴齿轮箱，主轴驱动 CPP 螺旋桨，付轴驱动轴带发电机组.每台主机的自由端驱 动轴通过付齿轮箱驱动轴带消防泵组，付齿轮箱为一 进一出轴齿轮箱. 1）主机：船用中速柴油机，6930kW×500r/min×2台. 2）螺旋桨：4叶可调螺距螺旋桨，ø4000mm×2 只. 3）轴带发电机：2000kW×1500r/min×2 台，电制： AC400V，50HZ，3ø. 4）轴带消防泵：4200m3/h×1.6MPa×1800r/min×2台. — 13 — 5）船用中速柴油发电机组：450kW×750r/min×3 台，电制：AC400V，50HZ，3ø. 6）应急发电机组：120kW×1500r/min×1 台，电制： AC400V，50HZ，3ø. 图 2 总体布置图 2.6 稳性与抗沉性 该船按中国船检局/海事局“船舶与海上设施法定 检验技术规则（1999/2004 年）”之要求核算完整稳性， 满足对无限航区海洋救助船要求[2]，船舶能在九级海 况，蒲福氏十二级风力条件下安全航行，其抗风能力 稳性按 12 级风压及相应的海况核算；满足无限航区拖 船海上拖曳作业和港内拖曳作业时的急牵稳性要求[3]； 满足二级消防船对外消防灭火作业稳性要求；进行海 上救生作业，搭载获救人员 200 人，满足无限航区船 舶海上获救人员集中一舷的稳性要求[2]. 该船按照 IMO关于货船分舱和破损稳性B-1计算 方法进行核算. 2.7 操纵性和适航性 该船具有良好操纵性能和环向视线，以达到在海 上定位和原地回转的要求，达到在 9 级风、6 级海况、 3 级流条件下的定位要求.驾驶室设前后驾控台，采用 单手柄综合操纵系统进行船舶操纵控制. 该船设有 2 只 10.8m2流线型悬挂式高升力襟翼 舵，各配 400 kN·m转叶式舵机一台，能迅速扭转船舶 的偏航角，特别是在进行低速拖带作业及高速规避时， 能快速调整船舶航向角，避免事故发生.该船在首部设 二台、尾部设一台 120 kN电动机驱动调距桨管状侧向 推进器，用于改善船舶低速时的控船能力，以便在海 事现场准确而有效的操纵船舶，控制船位，以抵抗风、 浪、流的干扰，与主推进螺旋桨及舵组合，满足船舶 在大风浪恶劣海况中的操纵、定位之需要. 该船具有良好的适航性能，在船上同时安装可收 放式减摇鳍及可控式被动式U 型减摇水舱，能适应于 全天候的救助作业要求，及在大风浪等恶劣海况条件 下进行有效施救作业之要求. 3 结束语 上船院为交通部海上救助系统自主研发设计的 6000kW、8000kW、14000kW 等一系列的专用高性能 海洋救助船新船型，是适应“建立以人命救助为目的 的快速反应和紧急救助机制”要求，组建海上直升机 立体救助的新一代海洋救助船舶.该系列船型具有优 秀的快速性能，极好的适航性和抗风浪能力，能在九 级海况，蒲福氏十二级风力条件下安全航行，能适应 于全天候的救助作业要求，具有良好操纵性能和环向 视线，达到在海上定位和原地回转的要求，能在 9 级 风、6 级海况、3 级流条件下迅速靠离遇险船，在大风 （下转第 5 页） — 14 — [J]. 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