內(nèi)河危化品船舶應(yīng)急救援船型的研發(fā)

王宏華，姚 侃，葛鳴明，孫 莉

(1.鎮(zhèn)江市交通運(yùn)輸綜合行政執(zhí)法支隊(duì)，江蘇 鎮(zhèn)江212003；2.江蘇省船舶設(shè)計(jì)研究所有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

0 引言

水上交通突發(fā)事件的多樣性、復(fù)雜性給內(nèi)河水上應(yīng)急救援提出新的挑戰(zhàn)，尤其是?；反笆鹿室恢笔莾?nèi)河水上應(yīng)急救援的難題。如：以鎮(zhèn)江轄區(qū)水路運(yùn)輸?；酚?大類,29個(gè)品種,年均通過量220萬t，其中比較常見的有航空煤油、汽油、柴油、硝酸、硫酸、液堿、鹽酸、乙醇等。載運(yùn)這些?；返拇耙坏┌l(fā)生事故，往往伴隨火災(zāi)、爆炸和泄漏，救援難度大，如先期處置不當(dāng)，容易引發(fā)次生災(zāi)害，造成人員傷亡和水域環(huán)境污染，甚至引起群眾恐慌，產(chǎn)生極其惡劣的社會影響。

目前海事系統(tǒng)現(xiàn)有搜救艇的功能以搜救、消防、拖帶為主，不能適應(yīng)日益復(fù)雜的水上應(yīng)急救援新形勢，尤其是不能滿足危化品船舶(主要為油船、液體化學(xué)品船)事故應(yīng)急救援前期處置需要。

為了能在事故初期及時(shí)救援船員和有效控制船舶?；返男孤?，為專業(yè)消防救援贏得寶貴時(shí)間，急需研發(fā)一艘內(nèi)河?；反皯?yīng)急救援船。本文以滿足內(nèi)河危化品船舶應(yīng)急救援需求為目標(biāo)，依據(jù)現(xiàn)行法規(guī)、規(guī)范，從功能研發(fā)、船型特點(diǎn)、設(shè)備配備和穩(wěn)性校核等方面進(jìn)行了分析和詳述。

1 主要研發(fā)功能

為滿足應(yīng)急救援的需求，新研發(fā)的內(nèi)河危化品船舶應(yīng)急救援船應(yīng)具有多功能快速救援的能力。

(1)對外消防功能

對于火災(zāi)初期的船舶，根據(jù)船舶運(yùn)載的化學(xué)品類型，要求消防船選擇合適的滅火劑且其滅火設(shè)備配備及設(shè)備性能達(dá)到1類消防船的要求。

(2)浮油圍擋及回收

在確定泄漏源無失火或爆炸可能性的前提下，在合適的范圍施放圍油欄，對水面污油進(jìn)行圍聚以防止其擴(kuò)散，并利用回收設(shè)備回收聚集的浮油。

(3)拖帶功能

對于擱淺且無泄漏的?；反?，或卸載轉(zhuǎn)駁后的危化品船舶進(jìn)行短距離的拖帶，使其離開擱淺區(qū)域，保持航道的暢通。

(4)卸載轉(zhuǎn)駁功能

對于擱淺、有泄漏且無失火或爆炸可能的船舶，對其化學(xué)品進(jìn)行轉(zhuǎn)駁，以減少財(cái)產(chǎn)損失和對周圍水域環(huán)境的污染。

(5)應(yīng)急救生功能

對于有火災(zāi)、爆炸可能性的?；反?，應(yīng)能及時(shí)救助船員，盡量減少人員傷亡。

(6)數(shù)據(jù)采集及信息管理

對易燃、易爆、有毒氣體實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測，對氣體濃度、風(fēng)速、風(fēng)向、水流、GPS定位等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、視頻監(jiān)控，并將所有數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)桨渡系闹笓]中心，為救援工作提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)，便于指揮中心采取高效、快速、合適的應(yīng)急救援方案。

2 研發(fā)船型的主要量度和總體布置

2.1 用途及主要量度

內(nèi)河?；反皯?yīng)急救援船在內(nèi)河危險(xiǎn)品運(yùn)輸船舶(含油船、液體化學(xué)品船)發(fā)生事故時(shí)，能對現(xiàn)場進(jìn)行管理取證并進(jìn)行應(yīng)急救援，同時(shí)還具有拖帶、對外消防、救助、卸載轉(zhuǎn)駁液貨、溢油處理、吊重、數(shù)據(jù)采集及現(xiàn)場指揮等功能。

該應(yīng)急救援船量度為：最大船長28.025 m，型寬6.80 m，型深2.60 m，設(shè)計(jì)吃水1.50 m，主機(jī)功率2×261 kW，航速23 km/h，系柱拖力55 kN，船員4人，航區(qū)為內(nèi)河B級。

2.2 總體布置

主甲板以下的主船體從尾至首依次布置舵槳艙(內(nèi)設(shè)2套全回轉(zhuǎn)舵槳及燃油艙)、機(jī)艙、休息室(下方設(shè)清水艙)、泡沫艙、壓載艙、艏尖艙等。主甲板尾部設(shè)2套舵槳吊蓋、1臺20 kN×8 m的液壓回轉(zhuǎn)吊，回轉(zhuǎn)吊底座筒體上設(shè)63 kN簡易拖鉤。主甲板中部為甲板室，從尾至首依次設(shè)置機(jī)艙棚、配電間/器材室、衛(wèi)生間、氣鎖間(帶洗消功能)、駕駛室等。在進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)工作時(shí)，能夠保證所有內(nèi)部功能艙室具有正壓通風(fēng)功能，如要通達(dá)外界均需通過氣鎖間才能實(shí)現(xiàn)。主甲板首部配備錨泊及系泊設(shè)備、艙口蓋等。甲板室頂設(shè)置煙囪、進(jìn)排氣口、消防炮、可倒式桅桿、各種信號設(shè)備等。設(shè)計(jì)水線以上固定建筑物高度不超過5.5 m。所有進(jìn)排氣口均位于主甲板2.4 m以上的安全區(qū)域。

3 應(yīng)急救援設(shè)備配備

3.1 消防設(shè)備

本船設(shè)置水消防和泡沫消防，基本配置如下：

(1)機(jī)艙

①對外消防泵裝置1套，其流量為400 m3/h ，揚(yáng)程為130 m；

②配備泡沫裝置1套，泡沫液貯量為4.5 m3(泡沫艙位于船艏)。

(2)駕駛室頂棚

①PSKDC80消防主炮1門，流量為300 m3/h ，水射程(靜風(fēng))大于85 m(泡沫80 m)；

②PSKDC40消防副炮2門，流量為150 m3/h ，水射程(靜風(fēng))大于65 m(泡沫55 m)。

(3)全船甲板室外圍壁

船舶甲板室外圍壁設(shè)置1套水幕系統(tǒng)。

(4)駕駛室

駕駛室設(shè)置消防控制系統(tǒng)，可實(shí)施集控和遙控的對外消防作業(yè)。

3.2 卸載轉(zhuǎn)駁設(shè)備

本船設(shè)置2種類型的移動式轉(zhuǎn)運(yùn)泵。

(1)輸送油類的移動式轉(zhuǎn)運(yùn)泵

參數(shù)為：流量50 m3/h，揚(yáng)程0.25 MPa，電機(jī)功率7.5 kW。

此轉(zhuǎn)運(yùn)泵具有如下功能：

①具有自吸能力，能移動吊裝；

②能輸送易燃、易爆的油類；

③能露天作業(yè)，防水、防爆。

(2)輸送化學(xué)品的移動式轉(zhuǎn)運(yùn)泵。

參數(shù)為：流量50 m3/h，揚(yáng)程0.25 MPa，電機(jī)功率7.5 kW。

此轉(zhuǎn)運(yùn)泵具有如下功能：

①具有自吸能力，能移動吊裝；

②能輸送易燃、易爆有腐蝕性的化學(xué)貨品；

③能露天作業(yè)，防水、防爆。

3.3 拖帶設(shè)備

本船拖帶設(shè)備配置如下：

①簡易拖鉤(安全工作負(fù)荷63 kN)；

②啟閉式拖纜孔。

因拖帶的是內(nèi)河危化品船舶，本船還做了如下的設(shè)計(jì)和配備：

①干舷甲板下不設(shè)居住艙室，且所有處所具有正壓的機(jī)械通風(fēng)；

②進(jìn)氣口位于主甲板以上2.4 m的安全區(qū)域，以減少油蒸氣的吸入；

③主、輔機(jī)的排煙管裝設(shè)有效的火星熄滅器；

④消防泵的排量和壓頭滿足各項(xiàng)消防設(shè)備同時(shí)工作的要求；

⑤甲板室外圍壁分別設(shè)置可控的水幕設(shè)施；

⑥配電系統(tǒng)中設(shè)有連續(xù)監(jiān)視系統(tǒng)，絕緣電阻異常降低時(shí)發(fā)出警報(bào)；

⑦甲板室外的電氣設(shè)備均為防爆電氣設(shè)備；兩舷外走道的照明均采用防爆燈，控制開關(guān)安裝在安全處所；

⑧鄰近兩舷外走道的所有艙室內(nèi)的電氣設(shè)備不采用插頭插座連接；

⑨禁止采用可換熔體式熔斷器。

3.4 起吊設(shè)備

設(shè)置20 kN×8 m液壓伸縮回轉(zhuǎn)起重機(jī)。其參數(shù)為：吊重20 kN，吊距4.4 m；吊重10 kN，吊距8 m。

作業(yè)范圍：吊裝圍油欄、撇油器、移動式轉(zhuǎn)運(yùn)泵、浮力式載人吊籃及救助搶險(xiǎn)器材等。

3.5 浮油回收設(shè)備

設(shè)置浮油回收設(shè)備如下：

①可攜帶圍油欄；

②撇油器；

③可拖帶收油囊。

3.6 救生設(shè)備

救生設(shè)備配置如下：

①救生衣16件；

②救生圈6只，其中:2只帶自亮燈，4只帶救生浮索；

③氣動拋繩器(拋繩距離不小于80 m)2套；

④水上熒光救生繩(直徑8 mm，長30 m)4根；

⑤登乘繩梯1架；

⑥可折疊浮力式載人吊籃1件；

⑦鋁合金可折疊救生擔(dān)架1具。

3.7 人員保護(hù)設(shè)備

人員保護(hù)設(shè)備配置如下[1]：

①自給式空氣呼吸器2具(并配備充滿空氣的額外備用空氣瓶)；

②保護(hù)服、長靴、手套和貼肉保護(hù)目鏡2套；

③配有腰帶的能承受所救援船舶裝載貨品影響的防火救生繩索2根；

④防爆燈2只；

⑤全臉式防毒面具6件；

⑥心肺復(fù)蘇急救裝置1套(使用時(shí)間1 h)；

⑦救援船舶所載貨品的解毒劑；

⑧消除污染的消洗間1間；

⑨固定式氣體檢測系統(tǒng)，并在駕駛室設(shè)置視覺和聽覺報(bào)警；

⑩可攜式有毒蒸氣探測儀1套(測試有毒氣體濃度)；

3.8 數(shù)據(jù)采集設(shè)備

數(shù)據(jù)采集設(shè)備配備如下:

①主船體首尾及甲板室頂篷中部設(shè)置固定式氣體檢測系統(tǒng)；

②配置風(fēng)速風(fēng)向儀；

③水樣檢測設(shè)備；

④測深儀；

⑤GPS定位設(shè)備；

⑥視頻監(jiān)控；

⑦夜視儀。

所有采集數(shù)據(jù)可無線傳輸至指揮中心。

4 穩(wěn)性校核

4.1 穩(wěn)性要求

(1)本船是一艘具有多功能的應(yīng)急救援船，其穩(wěn)性首先應(yīng)滿足常規(guī)自航干貨船的如下要求：

①自航干貨船初穩(wěn)性高度要求；

②自航干貨船復(fù)原力臂曲線要求；

③自航干貨船風(fēng)壓穩(wěn)性衡準(zhǔn)要求；

④自航船全速回航傾側(cè)力矩衡準(zhǔn)要求。

(2)因本船具有多功能的作業(yè)能力，穩(wěn)性校核還應(yīng)滿足如下要求：

①本船設(shè)有拖鉤，具有拖帶能力，應(yīng)滿足拖帶作業(yè)時(shí)初穩(wěn)性高度的穩(wěn)性衡準(zhǔn)要求；

②本船設(shè)有消防設(shè)備，具有對外消防能力，應(yīng)滿足消防船作業(yè)風(fēng)壓衡準(zhǔn)要求；

③本船設(shè)有起重設(shè)備，應(yīng)滿足起重船作業(yè)工況下初穩(wěn)性高度衡準(zhǔn)要求；

④本船具有浮油回收功能，應(yīng)滿足浮油回收船初穩(wěn)性高度衡準(zhǔn)要求。

4.2 穩(wěn)性作業(yè)核算

(1)本船具有拖帶作業(yè)功能，必須按照《內(nèi)河船舶法定檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)則》(2019)(簡稱《法規(guī)》)校核拖帶作業(yè)下的穩(wěn)性。

設(shè)有拖鉤或拖樁的拖船，其初穩(wěn)性高度應(yīng)符合下式：

式中：Gm0為所核算裝載情況下船舶未計(jì)自由液面修正的初穩(wěn)性高度，m；Mt為拖索急牽傾側(cè)力矩，kN·m；D為型深，m；d為所核算裝載情況下船舶的型吃水，m；B為干舷甲板最大型寬，m；Δ為所核算裝載情況下船舶的排水量，t；K為航區(qū)系數(shù)。

拖索急牽傾側(cè)力矩Mt按下式計(jì)算：

Mt=0.64Tb(Zt-d)

式中：Zt為拖鉤固著點(diǎn)或拖索導(dǎo)纜孔至基線的垂向高度，m；Tb為系柱拖力，kN，應(yīng)取理論設(shè)計(jì)值或?qū)崪y值。

(2)本船具有消防作業(yè)功能，必須按《法規(guī)》校核消防作業(yè)下穩(wěn)性。

消防船的作業(yè)風(fēng)壓穩(wěn)性衡準(zhǔn)數(shù)Ka應(yīng)符合下式：

式中：Mq為計(jì)入橫搖影響的最小傾覆力矩，kN·m；Mf為風(fēng)壓傾側(cè)力矩，kN·m；Ma為噴射傾側(cè)力矩，kN·m；lq為計(jì)入橫搖影響的最小傾覆力臂，m；lf為風(fēng)壓傾側(cè)力臂，m；la為噴射傾側(cè)力臂，m。

消防炮的噴射傾側(cè)力矩Ma或力臂la應(yīng)分別按下式計(jì)算：

Ma=∑Fi(Zi-a0d)

式中：i為消防炮的序號；Fi為消防炮垂直于船舶縱中剖面噴射時(shí)的噴射反力，kN；Zi為消防炮處于最高水工作位置時(shí)炮口至基線的垂向高度，m；a0為修正系數(shù)。

(3)本船具有旋轉(zhuǎn)起重作業(yè)功能，必須按《法規(guī)》校核起重作業(yè)下穩(wěn)性。

旋轉(zhuǎn)式起重船在作業(yè)狀態(tài)下的穩(wěn)性應(yīng)符合下列要求：

式中：Gm1為所核算裝載情況下的初穩(wěn)性高度，并計(jì)及自由液面及懸吊重物對初穩(wěn)性高度的影響，m；Mx為吊臂伸出舷外傾側(cè)力矩，kN·m；θr為所核算裝載情況下船舶的極限靜傾角，(°)。

旋轉(zhuǎn)式起重船的作業(yè)狀態(tài)應(yīng)假定吊臂架橫伸向伸出舷外處于最大橫傾力矩時(shí)，此時(shí)吊鉤位于最高位置，起吊荷重的重心高度假定位于吊鉤懸掛點(diǎn)。

當(dāng)起重吊臂伸出舷外作業(yè)時(shí)，旋轉(zhuǎn)式起重船產(chǎn)生的最大傾側(cè)力矩Mx按下式計(jì)算：

Mx=12.75Wxbx-1.3Mi

式中：Wx為吊臂架、吊鉤和起吊荷重等重量的總和，t；bx為上述總重量的重心至船體中剖面的水平距離，m；Mi為起重機(jī)械平衡部分的平衡力矩，kN·m。

(4)本船具有浮油回收作業(yè)功能，必須按《法規(guī)》校核浮油回收作業(yè)下穩(wěn)性。

船舶在作業(yè)狀態(tài)下初穩(wěn)性高度應(yīng)符合下式：

式中：Gm2為所核算裝載情況下經(jīng)自由液面修正后的初穩(wěn)性高度，m；Ms為收油傾側(cè)力矩，kN·m。

油回收設(shè)備單舷收油作業(yè)時(shí)的傾側(cè)力矩MS應(yīng)按下式計(jì)算：

MS=9.81WSbS

式中：WS為油回收設(shè)備內(nèi)油水總質(zhì)量，t；bS為油回收設(shè)備內(nèi)油水重心至船體縱中剖面的水平距離，m。

4.3 穩(wěn)性校核結(jié)果

經(jīng)校核，本船的航行穩(wěn)性、拖帶作業(yè)穩(wěn)性、對外消防作業(yè)穩(wěn)性、旋轉(zhuǎn)吊重作業(yè)穩(wěn)性及浮油回收作業(yè)穩(wěn)性均滿足《法規(guī)》的相關(guān)要求。

5 結(jié)論

本文主要從以下幾個(gè)方面敘述了內(nèi)河?；反皯?yīng)急救援船的研發(fā)：

(1)內(nèi)河?；反皯?yīng)急救援船功能的確定與研發(fā)。從滿足內(nèi)河危化品船舶應(yīng)急救援的實(shí)際需求出發(fā)，確定了對外消防、浮油圍擋及回收、拖帶、卸載轉(zhuǎn)駁、應(yīng)急救生、數(shù)據(jù)采集及信息管理等功能。

(2)船型概述。從船舶的用途、主要量度、總體布置的角度對研發(fā)船型進(jìn)行了介紹。

(3)應(yīng)急救援設(shè)備的配備。為滿足應(yīng)急救援功能的需求和相關(guān)法規(guī)的要求，對應(yīng)急救援設(shè)備進(jìn)行了精心的選擇和配備。

(4)多功能作業(yè)穩(wěn)性校核。本船穩(wěn)性在滿足常規(guī)自航干貨船校核的同時(shí)，還需滿足拖帶、對外消防、起重作業(yè)、浮油回收作業(yè)工況的穩(wěn)性校核。經(jīng)過尺度優(yōu)化和布置合理調(diào)整，本船的各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足《法規(guī)》要求。