极地运营船舶风险评估及设计研究

方永红，周 兵，陈 莉

（广州文冲船厂有限责任公司，广州 510725）

1 前言

随着全球气候变暖使得北冰洋冰层融化，极地水域的开发利用已成为世人关注的焦点。北极航线大幅缩短了我国与欧洲和北美的航线距离，降低航运成本。

极地运营船舶主要航行于南北纬60°以上的极地海域，包括南极和北极等地球上最寒冷的区域，室外的环境温度可达到-30 ℃以下。由于常年冰雪覆盖﹑气候环境特殊，使船舶在极地海域航行时会因冰﹑寒冷气候及其他不可预计的因素影响，存在极大的附加风险。航行风险不仅是船-冰碰撞影响船体结构强度，而且寒冷气候可能导致船舶稳性减弱﹑管路冰冻﹑航行设备失效和船员执行力下降等，所有这些都会降低船舶的安全性。

因此，对于极地运营船舶，各船级社都要求提供操作评估报告，其中的操作能力和限制报告需经船级社审批。本文就某型极地运营集装箱船为例，对极地运营船舶风险评估及设计特点作一介绍。

2 极地运营船舶风险评估方法

2.1 船舶极地运营操作需考虑的主要因素

根据极地规则Part I-A，船东需提供船舶极地运营操作的风险评估，主要包括：

（1）定义预期运营的区域﹑季节范围及环境条件；

（2）识别船舶极地运营可能发生的相关危险；

（3）确定船舶在满足运营条件需要具备的能力；

（4）根据船舶能力需求，评估船舶的设计和设备；

（5）确定满足船舶极地运营所需的额外配置和操作措施。

根据以上因素，确定船舶在极地运营所需满足的关键要素，并逐条分析确认极地规则具体适用于本船的下列项目：

（1）冰级：根据极地规则Part I-A，船舶类别分为A﹑B﹑C三类，不同的类别对应于规则中不同的冰级要求；

（2）低温：低温会影响人员操作﹑设备性能﹑材料性能和生存时间。极地规则把船舶是否进入低温区域分为在低温区域和不在低温区域两类。运营在低温区域（即区域日平均最低气温MDLT低于-10 ℃），则规定极地服务温度PST比船舶航行在极地区域和季节的日平均最低气温MDLT至少低10 ℃，船舶设备及系统须满足PST的要求，以及在最大救援时间内设备和系统可满足PST要求；

（3）高纬度：船舶运营于高纬度地区时，常规通讯导航设备的性能会受到影响。极地规则要求船舶需配备额外的能满足高纬度地区使用的通讯导航系统；

（4）最长待援时间：极地区域地处偏远，缺乏必要的基础救援设备，影响该地区救援的及时性，因此在极地水域运营的船舶，在SAR救助到来之前必须做好救援等待准备工作。极地规则Part I-A要求船东确定其待援的最长时间，并在遇险后船舶设备和系统仍能提供必要的待援支持至少5天时间。如果船舶需要运营于更遥远区域，则需要考虑更长的待援时间，这是船舶风险评估的一个关键要素。

2.2 船舶极地运营风险

相对于无限航区航行的常规船舶，运营于极地水域的船舶会增加很多潜在风险：

（1）冰级：会影响到船体结构﹑稳性﹑系统设备﹑通导系统，外部露天工作环境﹑维护和应急操作﹑安全设备及系统故障等；

（2）干舷以上结构冰体附着：会降低船体稳性﹑设备功能和人员安全；

（3）低温：会影响工作环境﹑人员安全，维护与应急﹑材料性质﹑设备性能﹑生存时间﹑安全设备和系统的性能等；

（4）极昼和极夜：会影响通导和人员；

（5）高纬度：会影响通道和冰情信息接收；

（6）极地区域缺少完整的水文数据和信息﹑缺乏救助和航线标志，导致救援响应时间较长；

（7）船员：缺乏极地航行经验，存在潜在人为失误风险；

（8）应急响应：缺乏适宜的应急响应设备；

（9）环境保护：极地生态环境敏感脆弱，遭破坏后生态恢复困难。

3 某型极地运营集装箱船风险评估

3.1 船舶概况

该型船为国际远洋集装箱船，满足1A冰区等级，主要用于集装箱运输。船舶满足极地航行船舶C类船型，即满足Polar Code Category C ship 的要求。设计要求满足极地服务温度（PST）-25 ℃和设计温度-13 ℃，相关的甲板设备﹑消防﹑救生设备等要满足低温的要求。

船舶入级符号:DNV GL +1A Container Ship BWM(T),DG, BIS, TMON, LCS, ICE(1A), E0, NAUT(AW)

3.2 船舶风险评估方案

3.2.1 船舶极地运营区域

本集装箱船为新造船项目，计划航行在丹麦﹑冰岛和努克及格陵兰岛。其中，雷克雅维克和努克之间的航线为极地水域。

3.2.2 船舶极地运营风险

本型船在极地运营区域的风险主要是：海冰和碎冰﹑结构附冰﹑低温和极夜。

高纬度对本型船为非主要影响因素，本型船主要运行区域为努克港和格陵兰岛之间（在北纬64.2°以内），卫星可以满足常规通导的要求；同时，在格陵兰岛的努克港和加拿大的纽芬兰均有SAR应急救援响应，可以很快到达救援区域；此外，除了上述所列的风险外，没有额外的风险。

3.2.3 船舶运营在低温区域风险

根据极地规则Part I-A，船舶运营的最低温度比船舶航行或穿过的区域最低日平均气温低10 ℃。本项目运营航行极地区域的最低日均气温为-15 ℃，所以本项目的极地服务温度PST应为-25 ℃。根据极地规则要求，本船在低温区域运营时，所有系统和设备要满足在PST温度下正常使用的要求。

本船的建造﹑设备配置和系统设计根据PST温度，采取以下措施满足要求：

（1）结构：PST为-25 ℃不需要满足DAT入级符号，因此本船的钢结构不需要额外的特殊需求，常规的钢材就可以满足；

（2）通导：目前常用的通讯导航设备采用的国际标准和测试程序，都是把-25 ℃作为标准测试温度，

4 本船满足极地规则主要应对措施

本船满足极地规则主要实施方案，见表1。因此本船的通讯导航设备不需要额外的测试或证书；

表1 本船满足极地规则主要实施方案

（3）移动式通讯设备：目前常用的移动式通讯设备采用的国际标准和测试程序，都是把-25 ℃作为标准测试温度，因此本船的通讯设备不需要额外的测试或证书；

（4）救生设备：常规救生设备的试验一般都是按照-30 ℃进行，所以标准的救生设备不需要额外的测试或证书；但其中救生艇发动机的标准试验温度为-15℃，而本项目PST温度为-25 ℃，所以需要采取措施确保救生艇发动机的启动和运行能满足要求。

3.2.4 船舶最长待援时间

本型船在救援时间上不存在困难，航线附近均布置有SAR救助机构，最远的两个救助机构距离为1075海里，在航线任一位置都可在36小时以内到达，最大救援时间不超过48小时。根据极地规则，最少待援时间为5天，所以供给和待援设备及物资必须满足最小时间5天的要求。

用。 电加热。8 上建通风进口遮蔽；电加热；手动除冰。9 机舱通风进口结冰/雪 通风进口被阻塞。结冰/雪 通风进口被阻塞，影响柴油机等设备正常运行。遮蔽；电加热；手动除冰。10 货舱通风结冰/雪 通风进出口被阻塞，影响排气和危险品运载时换气。遮蔽；电加热。11 应急发电机间通风结冰/雪 通风进口被堵塞，应发不能起动和运行。遮蔽；电加热；手动除冰。碎冰/冰块海底门布置和大小，按照冰级规范要求。12 海水进口和冷却海水系统海水进口被堵塞，影响主辅机等需要冷却设备安全；影响消防泵排量。13 压载水舱结冰 引起结构破坏。压载舱采用压缩空气吹泡；加热盘管加热；空气管头采用电加热等。14 液压系统低温 导致液压油粘度降低，影响使用液压油设备。设置电加热；选用适用-25℃的液压油。15 吊机 结冰 吊机无法 设置电加热；电加热毯覆盖。正常操作，特别是救生艇吊影响安全。16 燃油舱 低温 影响燃油粘度舱内配置加热盘管。17 淡水舱 结冰 影响淡水使用。加热；压缩空气吹泡。18 主机 低温 影响主机功率。加热机舱进风；增加预加热器；选择配套满足PST的主机。

19 露天消防管系结冰 导致消防管系内部冻结绝缘或热伴行；布置在有遮蔽区域。20 移动式通讯无线电设备低温 影响通讯设备和电池性能布置在带有加热的室内。21 消防泵 结冰 影响消防泵正常使用消防泵布置在舱内；海底门按规范1A冰级要求设计。22 逃生通道冰雪 影响逃生通道上的门、梯、台阶、甲板逃生通道等正常使用。通道设电加热；人工手动除冰。23 救生艇 冰雪 影响使用和正常启动及人员安全。配置必要电加热，满足正常启动和使用。24 救生筏 冰雪 影响使用和人员安全。提供必要的除冰措施，满足正常启动和使用。25 救助艇 冰雪/低温配置防结冰和除冰措施；释放吊机双供电保证。26 冰讯接收影响正常使用和操作冰 影响船舶稳性和碰撞安全配置INMARSAT/V-SAT接收冰讯。27 测深仪 冰 浮冰或碎冰破损测深仪.多配置一套作为冗余。28 雷达 结冰/低温导致雷达无法转动，不能正常工作。配置电加热。29 驾驶室窗户结冰 雨刷无法使用，影响航行安全。电加热玻璃。30 天线 结冰 影响信号接收，影响安全。电加热；防护罩。

32 通讯 冰/低温/高纬度影响通讯效果和数据。依照A4配置。33 救生筏和救助艇通讯低温/偏远影响通讯和人员安全。配置SART。

5 结束语

北极航道较传统的航线极大的减少了航程，所以航海界也把北极航道称为黄金水道。北极航道的逐步开通，对我国造船业既带来了机遇，更带来了挑战，极地寒冷的气温环境给船舶的设计﹑建造与安全营运带来了巨大的挑战。

由于极地水域气候条件恶劣，各船级社对在极地航行和操作的船舶都制定了相应的规则，都要求在设计初期对该项目进行风险评估。船东﹑设计者﹑船级社及其它相关方，基于船舶用途﹑类型﹑预期操作区域及其环境条件进行商议确定设计特性，包括：选择冰级；确定极地服务温度﹑最高操作纬度；最大预期待救时间等。极地船舶设计特性须在审图或检验申请书或合同中予以明确，以确定船舶审图和检验的依据。

各船级社关于极地运营船舶的风险分析评估内容基本相似，设计采取的措施也基本相同。本文仅以DNVGL入级的某型极地运营集装箱船为例，就该型船的风险评估及设计特点进行分析和介绍，通过风险评估，采取针对性的措施来规避和降低船舶运营风险，满足极地规则的要求，保证船舶和人员在极地运营的安全。同时，也为其他极地运营船舶提供解决方案和借鉴参考。