海上設(shè)施直升機(jī)甲板建造規(guī)范與應(yīng)用

陳 帥，李 川，王靖凱，范迪哲，劉國增

(海洋石油工程股份有限公司 安裝事業(yè)部，廣東 深圳 518067)

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國家對(duì)能源的需求持續(xù)增加，能源進(jìn)口依存度也逐步攀升。在當(dāng)前國際競爭日趨激烈的大背景下，國家加大海上油氣資源的開發(fā)力度。為適應(yīng)海上能源開發(fā)需求，直升機(jī)以其獨(dú)有的快捷性、實(shí)用性和安全性等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各類海洋平臺(tái)設(shè)施及大型海上施工船舶的人員和小型物資轉(zhuǎn)運(yùn)等任務(wù)上，以其快捷性在海上作業(yè)人員倒班、緊急救助和撤離等方面起到重要作用。

1 概 況

海上直升機(jī)甲板是供直升機(jī)在海上起降的場地，一般要求配備相應(yīng)的助航設(shè)備、航管通信設(shè)備、氣象設(shè)施、消防救援設(shè)備、機(jī)場標(biāo)志線等。歐美國家對(duì)于海上直升機(jī)甲板規(guī)范要求的研究起步較早，我國民航局和相關(guān)機(jī)構(gòu)也通過多年的研究和驗(yàn)證制訂了海上直升機(jī)甲板設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于海洋工程獨(dú)立式直升機(jī)甲板，常用規(guī)范、規(guī)則[1]主要有：(1)英國民用航空局Civil Aviation Authority 437-Offshore Helicopter Landing Areas—Guidance on Standards(簡稱“CAP 437”)；(2)中國船級(jí)社(CCS)海上移動(dòng)平臺(tái)入級(jí)與建造規(guī)范；(3)美國船級(jí)社(ABS)移動(dòng)式近海鉆井裝置建造和入級(jí)規(guī)則；(4)挪威船級(jí)社(DNV)海上標(biāo)準(zhǔn)DNV GL-OS-E401直升機(jī)甲板；(5)法國船級(jí)社(BV)鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范。

2 直升機(jī)甲板防滑要求

CAP 437提出直升機(jī)甲板面應(yīng)防滑[2]，最小摩擦系數(shù)要求如表1所示。

表1 直升機(jī)甲板最小摩擦系數(shù)要求

一般可通過防滑油漆增加甲板摩擦力，測試方法通常要求：在2個(gè)相互垂直的方向上，對(duì)整個(gè)甲板區(qū)域進(jìn)行間隔不超過1 m的取樣測試(見圖1)；使用1個(gè)帶剎車輪技術(shù)的測試儀，輪子材料與直升機(jī)輪胎材料一致；2個(gè)1 m2的相鄰小方格的測試結(jié)果都不可以小于表1中要求的最小值；當(dāng)涉及接地/定位圈和“H”標(biāo)志燈區(qū)域時(shí)，接地/定位圈和“H”標(biāo)志處不需要測試[3]。

圖1 摩擦力測試取樣圖

直升機(jī)甲板型材(通常指鋁型材)表面的防滑系數(shù)一般無法自行測量，需要將樣板送到相關(guān)檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行全面檢測。檢測內(nèi)容[3]包括：使用1個(gè)典型的直升機(jī)輪子，輪胎接觸面積為200 cm3；施加一個(gè)垂直壓力用以產(chǎn)生至少0.95 N/mm2的壓強(qiáng)(1.00 N/mm2更理想)進(jìn)行測試，同時(shí)也需要用直升機(jī)輪胎壓力和壓強(qiáng)正常范圍內(nèi)的其他值來測試；在潮濕環(huán)境中測試；分別在沿著輪子、垂直于輪子、沿著型材、垂直于型材等4個(gè)組合方向上進(jìn)行測試；每種情形至少測試3次；每次測試的結(jié)果取除去初始靜摩擦力產(chǎn)生的峰值之外的摩擦系數(shù)平均值；每種情形的摩擦系數(shù)取該情形下所有測試的平均值；測試樣本的綜合摩擦系數(shù)為4個(gè)方向組合中的最低值。

3 直升機(jī)甲板安全網(wǎng)

文獻(xiàn)[4]提出直升機(jī)甲板平臺(tái)周邊應(yīng)設(shè)有安全網(wǎng)，其寬度不小于1.50 m，其外緣不得高出甲板邊緣0.15 m。文獻(xiàn)[5]中的規(guī)定略有不同：安全網(wǎng)可以用安全架代替，安全網(wǎng)或安全架的高度不得超過著陸和起飛區(qū)域的高度，強(qiáng)度應(yīng)至少能承載122 kg/m2的力，材質(zhì)及安裝方式應(yīng)確保墜落的人或物不至被彈出該區(qū)域。不難看出文獻(xiàn)[5]對(duì)安全網(wǎng)高度的限制更加嚴(yán)格，同時(shí)在強(qiáng)度和材質(zhì)上也給出了更明確的要求。

CAP 437規(guī)定如下：如果平臺(tái)結(jié)構(gòu)上有充分的防墜落裝置，則直升機(jī)平臺(tái)周邊可以不裝安全網(wǎng)，否則必須安裝。安全網(wǎng)應(yīng)有適當(dāng)?shù)膹椥裕辽賹?.50 m，且小于2.00 m?？拷线叺囊粋?cè)固定在舷邊的正下方，水平面上安全網(wǎng)的高度不可以超過平臺(tái)面(這與文獻(xiàn)[5]要求一致)，垂直面上安全網(wǎng)應(yīng)有一個(gè)斜向上的大約10°的坡度。安全網(wǎng)的設(shè)計(jì)應(yīng)能使人墜落其中被網(wǎng)牢固接住。通常會(huì)在安全網(wǎng)上加裝立柱或鋼管來保證強(qiáng)度，但在設(shè)計(jì)時(shí)須確保其不會(huì)對(duì)墜落人或物造成嚴(yán)重傷害。將安全網(wǎng)固定在甲板上時(shí)應(yīng)保證安全網(wǎng)各部件及附件都滿足要求。實(shí)踐表明各類鋼絲網(wǎng)篩更適用作安全網(wǎng)。

4 直升機(jī)甲板標(biāo)志

為便于直升機(jī)平臺(tái)的正確識(shí)別，給直升機(jī)駕駛員簡易直觀的指引，直升機(jī)甲板上必須有統(tǒng)一的標(biāo)志。在直升機(jī)甲板模塊組裝完成后，須按照規(guī)范要求在甲板面上涂裝標(biāo)志“H”、降落環(huán)、起飛質(zhì)量、起降邊界線、平臺(tái)名稱等甲板標(biāo)記[6-8]。

(1)設(shè)施名稱及甲板邊界

CAP 437規(guī)定海上直升機(jī)甲板應(yīng)用高摩擦系數(shù)的油漆涂成深綠色，若發(fā)證機(jī)構(gòu)同意，鋁質(zhì)甲板也可不刷漆，甲板名稱應(yīng)在無障礙區(qū)的起點(diǎn)和接地/定位圈之間用白色油漆標(biāo)志。當(dāng)直升機(jī)甲板直徑D<16 m時(shí)，名稱字母的高度至少為1.2 m；當(dāng)D≥16 m時(shí)，名稱字母的高度至少為1.5 m。沒有涂漆的鋁質(zhì)直升機(jī)甲板名稱應(yīng)用黑底白漆顯示。

若無特殊說明，名稱字母的寬度為高度的15%，字母的間距為高度的10%，單詞的間距為高度的50%。平臺(tái)邊界線應(yīng)為30 cm寬的白線。

China Civil Aviation Regulations 94(簡稱“CCAR 94”)規(guī)定的要求與CAP 437略有不同。在顏色要求上CCAR 94認(rèn)為甲板應(yīng)漆成深綠色或深灰色，邊界線的寬度為30～40 cm，平臺(tái)名稱字體大小統(tǒng)一為1.2 m×1.2 m。

MH 5013民用直升機(jī)場飛行場地技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(簡稱“MH 5013”)的要求與CAP 437更接近，甲板表面應(yīng)刷成深綠色，平臺(tái)名稱字體高度不宜小于1.2 m，邊界線的寬度為30 cm[5]。

(2)最大允許質(zhì)量

CAP 437要求最大允許質(zhì)量標(biāo)記在接近無障礙區(qū)域(Obstacle Free Sector，OFS)起點(diǎn)方向上，因?yàn)榇颂幰妆恢鄙龣C(jī)飛行員看清楚。該標(biāo)記應(yīng)由1個(gè)兩位或三位數(shù)組成，精確到小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)，單位噸(t)也應(yīng)標(biāo)記在數(shù)字后面。數(shù)字的高度應(yīng)為90 cm，線條寬度約12 cm，顏色為白色(與甲板綠色形成鮮明對(duì)比，更易識(shí)別)。若可行，該標(biāo)記應(yīng)與平臺(tái)名稱標(biāo)記分開，以免引起混淆。對(duì)于表面沒有刷漆的鋁質(zhì)甲板，最大允許質(zhì)量應(yīng)用同等尺寸的白色字體顯示在黑色背景上。

MH 5013相關(guān)要求基本與CAP 437要求相同。

(3)接地定位圈

CAP 437要求接地定位圈應(yīng)用黃色線條標(biāo)記，圈的中心為FATO(Final Approach and Take-Off area)的中心點(diǎn)(也有少數(shù)中心偏離的情況，但在規(guī)范要求下最大偏離量不得大于0.1D)，內(nèi)徑應(yīng)為0.5D，線條寬度為1.0 m(新建D<16 m的直升機(jī)甲板，線條寬度可減小至0.5 m)。CCAR 94 要求接地定位圈的寬度必須為1.0 m。

(4)機(jī)場識(shí)別標(biāo)志“H”

CAP 437要求直升機(jī)機(jī)場識(shí)別標(biāo)志“H”應(yīng)標(biāo)記為白色，中心應(yīng)與接地定位圈中心重合，“H”中間的橫杠應(yīng)位于OFS的中心線方向上。標(biāo)志尺寸應(yīng)為4 m×3 m(高×寬)、字母線粗為0.75 m，對(duì)于新建的D<16 m的直升機(jī)甲板，“H”的尺寸可減小至3 m×2 m(高×寬)、字母線粗為0.50 m。

MH 5013要求與CAP 437相同。CCAR 94要求“H”標(biāo)志的尺寸為4.0 m×2.4 m(高×寬)、字母線粗為0.40 m，不管直升機(jī)甲板D是否小于16 m都須滿足該要求。

5 風(fēng)向標(biāo)

CCAR 94沒有提到對(duì)風(fēng)向標(biāo)的具體要求，而MH 5013從位置、尺寸、顏色等方面對(duì)風(fēng)向標(biāo)提出了比CAP 437更明確的規(guī)范要求。風(fēng)向標(biāo)的功能與CAP 437要求一致：既能指示FATO區(qū)域上空風(fēng)的情況，又不受附近物體或直升機(jī)旋翼下吹氣流的影響。風(fēng)向標(biāo)的位置：應(yīng)能從飛行中、懸停時(shí)等工況的直升機(jī)上被看到。風(fēng)向標(biāo)的顏色：應(yīng)與地面背景差別明顯，宜采用單一白色或單一橙色。為了在有變化的背景下使其足夠明顯而需用兩種顏色組合時(shí)，宜選用橙色與白色、紅色與白色或黑色與白色等兩種顏色構(gòu)成的5個(gè)等距相間的環(huán)帶，兩端環(huán)帶采用較深的顏色，夜間操作應(yīng)加以照明。

6 實(shí) 例

(1)實(shí)例一

某海洋工程船在船首建有直徑為23 m的鋼質(zhì)直升機(jī)甲板，甲板表面用防滑漆涂成深綠色，接地/定位圈涂成黃色，“H”和邊界涂成白色，在甲板表面摩擦力測試時(shí)(使用Findlay Irvine Grip測試儀)，甲板表面沿著船首和正橫方向分成若干個(gè)面積為1 m2的小格子，其測試結(jié)果如圖2所示。

圖2 甲板表面摩擦力測試結(jié)果

實(shí)例甲板經(jīng)測試后：接地/定位圈外均值為0.65(大于最低要求0.50)；接地/定位圈上的均值為0.72(大于最低要求0.65)；接地/定位圈內(nèi)均值為0.68(大于最低要求0.65)。

測試數(shù)值看似符合要求，但CAP 437中還有一條規(guī)定，2個(gè)相鄰格子的摩擦系數(shù)不可以都小于要求的最低值。圖2中畫圈標(biāo)記出的都是不符合規(guī)范的區(qū)域。測試結(jié)論是該實(shí)例直升機(jī)甲板不符合規(guī)范要求，必須對(duì)不滿足要求的區(qū)域進(jìn)行改造，并再次對(duì)整個(gè)直升機(jī)甲板重新進(jìn)行摩擦力測試。

(2)實(shí)例二

某海洋工程船直升機(jī)甲板位于船首(見圖3)。甲板上用白色油漆標(biāo)記著D為22.00 m。然而DNV證書卻記載著該甲板直徑為20.88 m，CCS證書又記載著該甲板直徑為22.80 m。雖然只是一個(gè)簡單的標(biāo)記，但存在問題。在申請相關(guān)證書時(shí)，須反復(fù)核實(shí)實(shí)際參數(shù)，CAP 437和MH 5013都要求D應(yīng)以五舍六入的方式精確到米。

圖3 直升機(jī)甲板示例

7 結(jié) 論

海上直升機(jī)甲板的規(guī)范設(shè)計(jì)與建造對(duì)直升機(jī)在海上的安全起降起著至關(guān)重要的作用。相關(guān)規(guī)范都基于大量的理論研究、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和事故分析，對(duì)設(shè)計(jì)與建造具有指引和借鑒意義。在海上直升機(jī)平臺(tái)設(shè)計(jì)建造初期，充分了解這些規(guī)范可節(jié)省大量人力物力，避免后期改造返工。