具有破冰能力的海洋救助船船型研发综述

孙鲁闽

(交通运输部救助打捞局， 北京 100736)

具有破冰能力的海洋救助船船型研发综述

孙鲁闽

(交通运输部救助打捞局， 北京 100736)

本型救助船既可以担负我国各海域常规情况下的救助任务，还具有为其他船舶在冰区航行消除障碍的破冰能力，能够应对气候日趋异常情况下的冰区救助任务。

救助船 破冰型 冰区救助 人命救生

1 引言

我国渤海水域具有沿海港口多、船舶密集、通航量大的特点，其中跨渤海湾的客滚船和客船属“四客一危”船舶，并在“四区一线”重点监管水域运营。渤海湾、辽东湾和莱州湾已开发出多个浅海大油田，渤海沿岸还分布着辽河、大港和胜利油田。随着环渤海经济区和山东蓝色经济区的进一步开发建设，这一区域的海上生产活动将会更加频繁。随着海上活动的增加，海上气候日趋异常，冬季海冰的危害和威胁也日渐增多。

2010年年初，黄渤海域出现近三十年同期最为严重的海冰灾害，期间几次冰区救助，多半是靠救助直升机和打捞局进口的二手多功能拖轮完成的，北海救助局现有救助船舶最大冰区航行能力只有B2级，这种等级的船舶只能在碎冰中航行，当遇到更为严重的冰情时，其本身就不能航行，就更不敢奢想救助了。

为此交通部北海救助局决定开发具有独立破冰能力的海洋救助船，能为其他船舶在冰区航行消除障碍。

2 船型的确定

我国的海域除了北方渤海湾海域偶尔会出现海冰，其他区域很少有海域结冰现象。1969年2～3月，渤海发生百年不遇的大冰封灾害，整个渤海被几十厘米至一两米、甚至八九米厚的坚冰封堵了50天之久，如图1所示。2010年年初，黄渤海域出现近三十年同期最为严重的海冰灾害，如图2所示。

在确定方案的过程中有两种方案选择，一是开发具有破冰能力的救助船，二是开发专业破冰船。

2.1 具有破冰能力的救助船

目前，北海救助局的救助船，特别是“十一五”期间建造的8 000 kW救助船，是国内较为先进的专业救助船，既具有较高航速、较先进的救助能力、一定的拖带能力，同时又具有B2级冰区航行能力，能够在中等冰况区域航行。从几年来的使用经验看，该类型救助船具有较强的救助能力，适合作为专业救助船。如果在新建8 000 kW救助船上增强冰区航行能力达到B1*级，既能够在严重冰况区域航行，又具备独立破冰能力，能够顺利完成冰区救助任务。

图1 1969年发生严重冰情时测量图

图2 2010年发生严重冰情时测量图

因此首先考虑在常规救助船的基础上进行改进以增加破冰能力，使其既能在常规海况下使用，又能在严重冰情期使用。

我国渤海海域属一年生冰的情况，航道区结冰厚度(非重叠冰块厚度)多在0.8 m以下，且属开裂冰，故在该海域航行的船可以界定为Ice Class B1。如为具有破冰能力的船，其抗冰能力可再提高一级，即界定为Ice Class B1*。如果取得CCS的Ice-breaking船级符号的同时再取得CCS的Ice Class B1*符号，就可以使其既能够在严重冰况区域航行，又具有为其他船舶在冰区航行消除障碍的破冰能力，能够完成冰区救助任务。

2.2 专业破冰船

单从破冰能力上讲，专业破冰船作为专业装备其功能具有明显优势。然而，由于其用途的特殊性，一般情况下长宽比都较小，这在一定程度上会影响到航行速度，仅就这一点，仍不能满足以人命救助为主要目的的救助要求。如果再考虑诸如救助功能、拖带功能、建造费用等其他因素，则专业破冰船不太适合在北海海域救助的需求。

综合各种需求，决定在常规救助船上增加冰区航行能力达到Ice Class B1*，以取得Icebreaking船级符号，使其具有独立破冰能力。结合渤海及黄海北部冰情并参照表1和表2，本船设计过程中需满足的冰区参数确定为B1*，未破冰冰层厚：h0=1.0m；积雪厚度：Sc≥0.3m。

表1 各船级社冰区航行加强标志一览表

注：冰上积雪厚度Sc≥0.3m。

表2 国际气象组织对海洋冰况的界定

3 主要尺度及船级符号

表3为主要尺度及船级符号。

表3 主要尺度及船级符号

船级符号：

★ CSA Ice Breaking Tug/Rescue Ship/ Fire Fighting Ship 1;

Oil Recovery Ship with Cargo Tank；Ice Class B1*；ERS；PSPC;FTP；

★ CSM AUT-0；SCM；ECM。

4 破冰能力的界定

按照CCS《钢质海船入级规范》核算所需推进功率。所需推进功率为

N1=0.736f1·f2·f3·f4[240Bh0(1+h0

实际推进功率为2×4 500=9 000kW。

式中：B为船宽，B=15.2m；L为船长，L=96%LWL；f1为系数，应按下式计算，且计算时取值应不小于1.0：

其中：Δ为满载吃水时排水量；f2=0.9(可调整螺距螺旋桨)；f3=1(>45°，见图1)；f2×f3取值不小于0.85；本船f2×f3取值为0.9；f4为系数，f4=1(无球鼻艏，见图3)；h0为层冰厚度，h0=1.0m；v为破冰冰层h0厚时的航速，其取值应不小于5kn，v=5kn；Sc为冰上覆盖的积雪厚度，取值应不小于0.3m，Sc=0.3m。

图3 艏部示意图

采用动能守恒定律反复迭代推算本船在5kn破冰航速下可能达到的纵倾值，估算非连续破冰时船舶的浮态，均可以满足船舶营运要求。

5 线型的确定

具有破冰能力船的艏部线型比较关键，且本船在艏艉均需设置侧推器，要保证艏部侧推器的安装空间，这也会影响艏部线型的走向。搜集整理了国内外各类型破冰船艏部的线型，再结合我国渤海海域属一年生冰，其航道区结冰厚度(非重叠冰块厚度)多在0.8m以下的实际情况，确定艏部止推STOP的高度和艏部倾斜角度。另外本船还需满足其他同常规救助船一样的性能指标，比如系柱拖力及航速等指标。2012年4月的船模试验表明各项指标都达到了要求。图4为本船船模试验航速预报结果。

图4 实船航速预估(设计状态)

6 结语

本型船的研发填补了国内具有破冰能力的救助船的空白，显著增强了我国冬季冰区海域的救助能力。

[1] 中国船舶工业总公司. 船舶设计实用手册：总体分册[M]. 北京:国防工业出版社,1998.

[2] 盛振邦，刘应中. 船舶原理：上册/下册[M]. 上海:上海交通大学出版社, 2003.

[3] 方钟圣. 西北太平洋波浪统计集[M]. 北京:国防工业出版社, 1996.

[4] 中国船级社. 钢质海船入级规范2012[M]. 北京:人民交通出版社, 2012.

Research of Ice-breaking Rescue Ship

SUN Lu-min

(Ministry of Communications Rescue and Salvage Bureau， Beijing 100736, China)

This rescue ship not only has the normal rescuing ability in the sea area of china, but also has the ability of ice-breaking in ice class B1*. This ship will be a good model in the rescuing in the ice area during the weird climate in the future.

Rescue ship Ice-breaking tug Rescue in ice area Life-saving

孙鲁闽(1957-)，男，高级工程师。

U674

A