154 000 DWT 穿梭油輪一人橋樓視域設(shè)計(jì)

王 晶

（舟山中遠(yuǎn)海運(yùn)重工有限公司，舟山 316131）

1 前言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在通信導(dǎo)航系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，以及航行設(shè)備的更新?lián)Q代,一人橋樓的設(shè)計(jì)給航運(yùn)業(yè)帶來(lái)了巨大的革新,越來(lái)越受到廣大船東的歡迎?，F(xiàn)就我司承接的挪威154 000 DWT 穿梭油輪規(guī)格書、資料及規(guī)范要求，對(duì)一人橋樓視域展開設(shè)計(jì)。

2 項(xiàng)目概述

154 000 DWT 油輪是為挪威船東KUNTSEN 建造的穿梭油輪，船舶總長(zhǎng)278.9 m、型寬47.0 m、型深24.9 m、設(shè)計(jì)吃水16.0 m,首部配有兩個(gè)方位推和一個(gè)側(cè)推，尾部艙有一個(gè)方位推，首樓有獨(dú)立的裝載系統(tǒng)， 滿足DNV-GL 一人橋樓的設(shè)計(jì)要求。

3 視域設(shè)計(jì)

3.1 概述

一人橋樓就是單人在駕駛室既能進(jìn)行瞭望又能完成駕駛操作。它依靠航行和操作工作站，接受和處理各種相關(guān)信息，如主機(jī)轉(zhuǎn)速、航行速度、舵角、航向、風(fēng)向風(fēng)速、水深、雷達(dá)警戒信號(hào)等，自動(dòng)完成航行計(jì)劃。其最大的優(yōu)點(diǎn)是減少了單船定員，降低運(yùn)營(yíng)成本；其次是由于采用電子海圖自動(dòng)航行和航跡保持系統(tǒng)，使實(shí)際航線和計(jì)劃航線的誤差很小，從而使航程最優(yōu)，節(jié)省燃料和時(shí)間；一人橋樓設(shè)計(jì)涉及面廣，不僅涉及航行設(shè)備，還對(duì)視域、工作環(huán)境、通道、照明以及人體工程學(xué)有很高的要求，綜合了電裝、內(nèi)裝、船體、總體甚至外舾裝的設(shè)計(jì)。

3.2 工作站

一人橋樓設(shè)計(jì)涉及到五個(gè)工作站分別是：手動(dòng)操舵工作站；監(jiān)視工作站；航行和操縱工作站；進(jìn)塢/靠泊工作站；船舶無(wú)線電通信工作站。

（1）手動(dòng)操舵工作站

是舵手手動(dòng)操舵的工作站，一般要求在駕駛室的中心線上；

（2）監(jiān)視工作站

能夠經(jīng)常檢查船舶設(shè)備和周圍環(huán)境，當(dāng)多個(gè)船員在橋樓上工作時(shí)，它主要給航行和操縱工作站的領(lǐng)航員服務(wù)；

（3）航行和操縱工作站

通常是設(shè)置在雷達(dá)控制臺(tái)后面350 mm 處，作為船舶指揮的主工作站，能夠更安全和更高效地操縱船舶；

（4）進(jìn)塢/靠泊工作站

是操縱船舶靠泊碼頭或坐墩檢驗(yàn)船舶必不可少的工作站；

（5）船舶無(wú)線電通信站

對(duì)船舶海上航行起著至關(guān)重要的作用。

3.3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）首先確立駕駛室基本輪廓，再進(jìn)行視域的設(shè)計(jì)。根據(jù)規(guī)范，對(duì)船舶兩翼的進(jìn)塢/靠泊工作站的可視范圍要求側(cè)面180°及首部45°；同時(shí)，為了保證舵手能操控船舶安全地通過(guò)狹窄航道，手動(dòng)操舵工作站正前方必需擁有左右各60°的視域；再結(jié)合駕駛室的布置以及尾部物料吊的位置，確定駕駛室大體輪廓，如圖1 所示。

圖1 工作站分布及駕駛室右舷輪廓

（2）尾部視域主要通過(guò)尾部圍壁的窗戶獲取,如果盲區(qū)過(guò)大則需要配合攝像頭來(lái)共同完成；

（3）首部視域相對(duì)復(fù)雜,因?yàn)樨浥摵褪撞糠秶^大；對(duì)于特殊船型，還因其結(jié)構(gòu)和布置較常規(guī)船型復(fù)雜,比如有首裝載、壓載水裝置平臺(tái)、聲吶艙、KOVC 油氣收集裝置等；駕駛室室外結(jié)構(gòu)或設(shè)備（舷墻、擋風(fēng)板、電羅經(jīng)復(fù)視器、窗框以及門框），也會(huì)對(duì)視域產(chǎn)生一定的影響。所以規(guī)范中對(duì)正前方、兩側(cè)方向的視域中的單個(gè)障礙物及障礙物的總盲區(qū)角度要求，都有詳細(xì)的描述。

3.4 視點(diǎn)選擇及尾部盲區(qū)計(jì)算

（1）規(guī)范要求在駕駛室內(nèi)可以看到外面水平360°范圍,且要求在室內(nèi)不超過(guò)兩個(gè)視點(diǎn)實(shí)現(xiàn),兩視點(diǎn)之間不能超過(guò)15 m；尾部盲區(qū)不超過(guò)1 n mile，如超過(guò)1 n mile 則需在尾方向增加攝像頭；

（2）航行和操縱工作站是船舶指揮的主工作站。在設(shè)計(jì)之初，我們按照規(guī)范要求設(shè)計(jì)工作站的位置，位于雷達(dá)控制臺(tái)后面350 mm，但由于在駕駛室后面兩側(cè)各有一個(gè)物料吊，物料吊的筒體較大，吊臂與人的視線基本持平，導(dǎo)致兩個(gè)物料吊之間的視線被完全遮擋，所以得從物料吊筒體外側(cè)尋找兩個(gè)視點(diǎn)；在尋找視點(diǎn)過(guò)程中，要以物料吊筒體外側(cè)為切點(diǎn)作斜切線，這樣可以最大程度地減少盲區(qū)，為后續(xù)窗戶位置和大小創(chuàng)造便利的條件。為此，結(jié)合這條船的綜合布置，在選定視點(diǎn)一和視點(diǎn)二之后，可以計(jì)算出視點(diǎn)與物料吊筒體之間的盲區(qū)為43°，滿足了操作點(diǎn)前方水平視域不小于225°的要求；但此時(shí)操作點(diǎn)尾部的盲區(qū)遠(yuǎn)超過(guò)1 n mile，所以只能在尾部增加攝像頭來(lái)減少盲區(qū)范圍，攝像頭的視域?yàn)?1°；由于尾甲板上布置了各種系泊件以及救生艇架等，而且物料吊、視點(diǎn)以及船體結(jié)構(gòu)都是對(duì)稱布置，所以攝像頭最適合居中布置在尾封板附近，這樣可以最大限度地減少盲區(qū)范圍（見圖2）,經(jīng)過(guò)計(jì)算攝像頭的視域與操作站視域交點(diǎn)到尾封板的距離為147.26 m,遠(yuǎn)小于1 n mile 的要求。

圖2 尾視域圖

3.5 正前方視域要求及計(jì)算

（1）根據(jù)規(guī)范要求，視線水平往上的視域不小于5°、駕駛室的窗戶上邊緣距離駕駛甲板至少2 000 mm。根據(jù)航行和操縱工作站的位置，可以確定水平向上的角度為9°，滿足規(guī)范要求；

（2）正前方180°范圍內(nèi)被遮擋的海面不超過(guò)0.5 n mile，否則要統(tǒng)計(jì)到后面的盲區(qū)計(jì)算里；規(guī)范還要求窗戶下口距離駕駛甲板最大1 000 mm,且在離操作站前方2 300 mm 的位置要保證視線高度在1 000 mm 以上。本船窗戶和工作站的距離超過(guò)2 300 mm，所以窗戶下邊緣的高度應(yīng)該降低，根據(jù)現(xiàn)有船體結(jié)構(gòu)確定了視線前方的視域范圍，見圖3 所示。

圖3 正前方視域圖

（3）在考慮首正視域的同時(shí)，還需要考慮兩翼舷墻、甲板邊緣、駕駛室窗戶下邊緣、甲板上的聲吶艙、首樓甲板上的首裝載等造成的遮擋。規(guī)范要求航行和操縱工作站正前方180°范圍，盲區(qū)范圍不能超過(guò)0.5 n mile。以壓載吃水8.5 m、視線距離海平面34.4 m 的極限情況進(jìn)行分析，將正前方180°從左舷往右舷依次劃分成80°、20°、80°三個(gè)區(qū)域（見圖4），再將兩舷的80°按照每10°劃分，有特別的障礙物要單獨(dú)再劃分。

圖4 首視域劃分圖

圖4 中點(diǎn)1 與點(diǎn)2、點(diǎn)13 與點(diǎn)14 就是左右兩翼舷墻區(qū)域造成的盲區(qū).如果將操作站位置與點(diǎn)2 平齊，則兩翼的舷墻盲區(qū)可完全避開；但這樣做會(huì)導(dǎo)致駕控臺(tái)往首移，這樣牽涉的改動(dòng)會(huì)更多，所以暫時(shí)將這兩側(cè)的盲區(qū)統(tǒng)計(jì)到總盲區(qū)里面去，如果后期總盲區(qū)超出規(guī)范要求30°較多的話，再返回來(lái)考慮是否要將操縱站的位置調(diào)整到與2 號(hào)點(diǎn)持平；另外，點(diǎn)10 與點(diǎn)11分別是聲吶艙的外輪廓，同樣要將盲區(qū)單獨(dú)標(biāo)出，然后對(duì)每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行校核,如圖5 所示。

圖5 首部操縱盲區(qū)計(jì)算示意圖

（4）由于不確定舷墻、甲板、駕駛室窗戶下邊緣中的哪一個(gè)對(duì)盲區(qū)的影響最大，所以需要分別計(jì)算盲區(qū)，取盲區(qū)大者。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，點(diǎn)1 與點(diǎn)2、點(diǎn)13 與點(diǎn)14 的盲區(qū)均超過(guò)0.5 n mile，形成的角度分別是1.6°和2.1°；點(diǎn)10 與點(diǎn)11 之間的聲吶艙，未對(duì)首視線產(chǎn)生影響；

（5）操縱站和監(jiān)視工作站的首視域中，單個(gè)障礙物的盲區(qū)范圍不能大于5°，首端最大障礙物是首裝載；操作站和監(jiān)視工作站正前方左右各10°范圍內(nèi)，總的盲區(qū)不超過(guò)5°，首裝載正好位于首樓甲板的中心線上，因此要分別計(jì)算首裝載對(duì)視域盲區(qū)的影響。經(jīng)計(jì)算兩個(gè)工作站的盲區(qū)角度分別為3.91°和3.92°，如圖6所示。

圖6 操作點(diǎn)左右各10°盲區(qū)示意圖

（6）規(guī)范中要求操作點(diǎn)正前方左右各10°的范圍，在視線高度1 500 mm 及任意吃水條件下，首部正前方操縱盲區(qū)不能超過(guò)船舶的2 倍總長(zhǎng)或500 m（取小者），這就是前文為什么要將正前方180°單獨(dú)劃出20°這個(gè)區(qū)域的原因；雖然上述的兩個(gè)角度滿足要求，因?yàn)槭籽b載居中布置在首樓上，它對(duì)操縱站及監(jiān)視站的影響是超過(guò)兩倍的船長(zhǎng)，所以仍然要將首裝載視域影響的角度統(tǒng)計(jì)到總盲區(qū)表中。經(jīng)與船檢溝通，在計(jì)算首部正視盲區(qū)時(shí)，選取首樓舷墻最上緣的點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，得出盲區(qū)長(zhǎng)度為451.367 m,小于兩倍的總長(zhǎng)557.8 m,且小于500 m，如圖7 所示。

圖7 首部正視盲區(qū)圖

3.6 窗框、門框?qū)σ曈虻挠绊?/h3>

由于航行和操縱工作站和監(jiān)視工作站位置不同，需要把窗框、門框?qū)σ曈虻挠绊懛謩e計(jì)算。在計(jì)算時(shí)，要將窗框之間以及窗框與門框之間的的最大斜對(duì)角與兩個(gè)工作站形成的角度作為最終的盲區(qū)角度，如圖8 所示。

圖8 窗框、門框盲區(qū)示意圖

3.7 駕駛室首視域盲區(qū)匯總

航行和操縱工作站與監(jiān)視工作站的首視域225°范圍內(nèi)，貨物、貨物傳動(dòng)裝置、駕駛室窗框以及其他障礙物的總盲區(qū)應(yīng)盡量小，以確保安全；總盲區(qū)范圍應(yīng)控制在30°以內(nèi)，我們將上述盲區(qū)角度進(jìn)行合并統(tǒng)計(jì)（見表1），符合規(guī)范要求。

表1 首視域盲區(qū)統(tǒng)計(jì)表

從表1 得知,駕駛室首部的盲區(qū)滿足規(guī)范要求,所以航行和操縱控制站的位置不需要調(diào)整到與橋樓舷墻前壁平齊。

3.8 無(wú)線電通信站對(duì)視域要求

為了能夠讓值班駕駛員安全監(jiān)控船舶,船舶無(wú)線通信站前方180°和右后方22.5°范圍內(nèi)的單個(gè)盲區(qū)不能超過(guò)10°（見圖9）；同時(shí)為了保證值班駕駛員的視線，橋樓上的舷墻高度不能超過(guò)1 000 mm,舷墻上的扶手高度不能小于1 200 mm,扶手與舷墻之間的間距不能小于120 mm。

圖9 無(wú)線電盲區(qū)示意圖

根據(jù)上建布置圖，可以看到影響值班駕駛員的視線主要有電羅經(jīng)復(fù)視器與門框、門框與窗框之間的盲區(qū)以及橋樓舷墻上的擋風(fēng)板，經(jīng)計(jì)算分別為5°、3°、7°，均滿足單個(gè)盲區(qū)不能超過(guò)10°的要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）在進(jìn)行視域設(shè)計(jì)之前，首先需要了解規(guī)格書和規(guī)范對(duì)一人橋樓駕駛室視域的相關(guān)要求；

（2）根據(jù)規(guī)范找到手工操舵工作站、監(jiān)視工作站、航行和操縱工作站的位置，并依據(jù)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)形式找到最適合觀察的兩個(gè)視點(diǎn)，這兩個(gè)視點(diǎn)，對(duì)尾部盲區(qū)的計(jì)算尤其重要；

（3）進(jìn)行首部視域的設(shè)計(jì)，規(guī)范對(duì)首部視域要求較多，相對(duì)比較復(fù)雜，尤其是舷墻、窗框距離、駕控臺(tái)、主甲板上的建筑物、首樓、首裝載或其他特殊障礙物對(duì)視域的影響；

（4）對(duì)盲區(qū)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并與相關(guān)要求作比對(duì)。如果出現(xiàn)不滿足的情況，則需要尋找大的盲區(qū)影響點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，或?qū)ζ洳贾眠M(jìn)行調(diào)整，使之滿足規(guī)范和船東規(guī)格書的要求。

154 000 DWT 穿梭油輪一人橋樓視域設(shè)計(jì)，已經(jīng)DNV-GL 送審并退審確認(rèn)，實(shí)船建造滿足船東和船級(jí)社規(guī)范的要求，得到船東的好評(píng)。