李巧彦,张永威
(1. 中国船级社规范与技术中心,上海 200135;2. 中远船务工程集团有限公司技术中心,大连 116600)
NORMAM-27和CAP 437对船舶直升机甲板要求的差异化探讨
李巧彦1,张永威2
(1. 中国船级社规范与技术中心,上海 200135;2. 中远船务工程集团有限公司技术中心,大连 116600)
关于船舶和海上设施上的直升机甲板,现存的国际、国内规则和标准多种多样,具体要求存在差异和交叉。为探讨船舶及海上设施的直升机甲板标准——巴西当局NORMAM-27规则(2011)和英国民航局CAP 437的差异,以及这些差异对设计的影响,首先对两标准进行了差异化分析,详述了前者对直升机甲板和设施配备的特别要求;然后结合两标准的异同和巴西当局的额外要求,对巴西当局认可的某实船直升机甲板的设计要点进行梳理,总结兼顾两规则的细节处理经验。提请设计者注意这些差异化要求,对拟在巴西水域运营作业的船舶和海上设施的直升机甲板的影响。
直升机甲板;船舶和海上设施;标准;差异化分析
为满足人员上下船及救助、逃生的需要,越来越多的船舶,特别是海洋工程船舶,需要设置专门建造的直升机甲板,可供直升机起飞、降落和短暂停留。 船上直升机甲板的设计、建造和检验标准的更新也愈加引起业内重视。目前,船舶/海洋工程的直升机甲板设计可参考的常用标准有:ICS(国际航运公会)的直升机平台规范、AMSA(澳大利亚海事安全局)要求、英国民航局的CAP 437(海上直升机降落区标准指南[1])、MSC(海事安全委员)的通函要求、SOLAS(海上人命安全公约)、各船级社规范和中国民航总局要求等。
CAP 437是英国民航局对船舶和海上设施上的直升机操作的通用要求,船舶可自愿选用。巴西当局的NORMAM-27(针对在船舶和海上平台上的直升机甲板的海事当局标准)是对在巴西水域运营作业的船舶和海上设施的直升机操作的强制要求(但不包括仅在巴西港口停靠或途径巴西水域的国际航运船舶),该规则在某些方面要求高于其他标准,很多设计细节应特别注意,以免造成在巴西水域作业时被强制整改。
对比了NORMAM-27规则[2](2011)(包括CDS咨询公司的NORMAM-27指南[3])和CAP 437在直升机甲板及设施配备方面要求的差异,并详述了前者的特殊要求,及兼顾两标准的设计要点。
所述海船拟服务于巴西水域的海工平台,因此需要满足巴西当局制定的NORMAM-27规则的相关要求,同时船东自愿满足CAP 437。在此重点介绍该两规则在直升机平台设计中的运用,该设计得到了第三方检验机构和巴西当局的认可(见图1)。经总结设计经验,包括巴西当局一些不成文的规定和容易被忽略的细节,供业内借鉴。
图1 在巴西水域作业的某船舶上的直升机甲板
直升机甲板的现行建造标准中,具体要求有交叉也有差异,适用性各异。通过对比 NORMAM-27规则(2011)和CAP 437,将两标准中对直升机甲板的主要差异汇总见表1。
表1 NORMAM-27和CAP 437 差异化分析
续表1
为满足上述两规范,在设计中要兼顾不同要求,这对设计者提出了较高要求。在此,提出以下需要注意的设计要点。
2.1直升机甲板位置
直升机专用平台的位置应根据船舶的用途及布置情况决定,单体自航海船的直升机平台可设于艏部、舯部或艉部。直升机甲板设在船舶舯部是一个比较理想的位置,因为该位置空气湍流的影响较小,由船舶纵摇所引起的垂向运动最小。但是,许多船舶由于布置和作业的原因,舯部区域不可能设置直升机平台[4]。其舯部布置可设置直升机甲板,但甲板舾装件的高度应注意避开直升机起降的限制障碍区,详见“2.3”。
2.2无障碍物范围
CAP 437对直升机甲板障碍物限制高度的要求和图例都是针对降落区域中心位于船中心线上的情况,并未提及降落区域位于舷边时如何确定限制高度的障碍物范围。对此,通过咨询权威检验机构的意见,最终确定降落区域在舷边时,限制高度的障碍物范围在直升机甲板平面以上和甲板平面以下见图2、3。
图2 无障碍物范围(甲板平面以上)
此处应注意3点:
1) 两规则对对障碍物范围斜度要求的差异,见表1“5”和“6”;
2) 甲板平面以上的甲板舾装件(如起重设备、透气孔、通风筒等)的位置应避开无障碍物区域,必要的舾装件高度也应限制在斜度范围以外;
3) 向下无障碍物的斜度范围(descending gradient)要求,势必与船体结构相冲突。但根据NORMAM-27 中 2014年生效的强制要求,应在图纸上清晰指出在这些特定区域内不应设置任何障碍物。这样就认为满足了对障碍物限制要求。为此,必须提供结构水线和轻载水线两种情况下的侧视和平面图,见图4。
图4 无障碍物范围(对应轻载水线)
2.3灭火器规格
按NORMAM-27要求为直升机甲板配备的50kg的干粉灭火器,在巴西水域使用时,其规格一般为580mm的最大宽度。并且,灭火器处于存储状态时,其最高点不宜超过直升机甲板平面200mm。
巴西灭火器规格的外形尺寸比亚洲通常选用的灭火器大,应注意灭火器储存架留有足够的空间,以免面临整改。
2.4安全网
1) 对于安全网向外横向延伸的要求差异见表1。为了兼顾两个规则,同时满足两个要求,安全网只能向外横向延伸 1.5m,此距离须从直升机甲板外缘量起。NORMAM-27还要求安全网的网眼规格最大0.10m×0.10m;网与直升机甲板边缘的缝隙不能超过0.10m。
该缝隙宽度要求看似简单,但实际并不切实可行。通常,甲板边缘按要求设置了宽度超过0.10m的标准排水槽,要求网与甲板的缝隙不超过0.10m并无意义。因此在执行上述要求时,可理解为网与排水槽外边缘之间的缝隙,更为合理;
2) 考虑到NORMAM-27要求安全网具有足够强度,能够承受一个重100kg、名义直径0.76m的物体从1.00m高度坠落。因此,安全网框架与甲板结构的连接,建议采用插入板的形式(见图5),以提供足够的支撑。框架强度计算报告还须得到巴西当局认可;
3) 对于安全网上缘高度,NORMAM-27要求应该略高出甲板平面但<0.25m,而CAP 437则明确不能超过甲板平面。两个要求互不相容。经仔细研读规则,发现 NORMAM-27还规定“直升机甲板周围要根据附图2-A来安装安全网”,但该附图(见图6)中,安全网上缘并未高于甲板平面,而是与甲板平面齐平。经与第三方检验机构沟通,并询巴西当局意见,同意本项目设计时采用“齐平”,认为同时符合 CAP 437 和NORMAM-27。
2.5排污槽
1) 排污槽规格的选取。根据当局要求,槽内净空至少为 200mm×200mm,槽板上沿须与甲板平面齐平(见图6);
图5 安全网框架与甲板的连接
图6 安全网高度
2) 仅应对钢梯出入口处的排污槽顶上设置格栅,其他位置的槽顶不应有格栅,防止甲板上的污油和污水沿格栅直接流到甲板外,污染其他设备;
3) 应在多边形直升机甲板的每一边排污槽底设置排污接管,例如,六边形直升机甲板应有6根接管。排污接管处应设置格栅盖,防止异物进入堵塞管道。
2.6边界灯和泛光灯
2.6.1边界灯的设置
CAP 437要求边界灯间距≤3.0m,而NORMAM-27规定,直升机甲板每个顶点处应有边界灯,每边至少两个(除顶点外)。为了兼顾两个规则,通过与检验机构协商,确定配备方案:除了顶点安装边界灯,每边还有至少两个,并且顶点灯到相邻灯的间距≤3.0m即可。
2.6.2泛光灯的设置
泛光灯应安装4只,两两对称,夹角90°,其布置应尽量减少对边界绿灯的干扰或产生眩光(见图7)。
图7 边界灯和泛光灯的布置
2.6.3灯的安装
灯的底座板只能安装在排污槽的外沿上,底座及灯的任何附件都不允许与甲板相连,且座板距甲板边缘≥100mm,以便使甲板上的油污水毫无障碍地汇集到排污槽内(见图8)。
图8 边界灯和泛光灯的安装
2.7防滑网
防滑网的范围应能覆盖飞机系留区域,且不能遮挡系留区外的标志。
CAP 437和NORMAM-27都提供了3种相同的防滑网规格(表2防滑网尺寸)。CAP 437只是针对13种特定型号的直升机,给出了对应的大、中、小号防滑网;而NORMAM-27明确了对应不同D值的选取规格(见表2)。
CAP 437没有提到组成防滑网的绳索直径,NORMAM-27要求其直径应为20mm;同时应注意,绳索的节点处高度≤25mm,以满足降落区域障碍物高度要求。
表2 防滑网尺寸规格
NORMAM-27防滑网的系固点间距为1.35~2.00m,CAP 437要求大约1.5m;同时,当局要求系固点设在直升机甲板边界线以外。
2.8直升机的甲板系留点
CAP 437要求有足够的系固点,不用的时候放平,并没有根据直升机大小具体要求,只提到D<22.2m时,在R7m圆环上的系固点不需要。NORMAM-27中,根据直升机大小D的范围H1,H2和H3,系固点的数量和分布也有相应3种。
根据该船D值,取H3对应的系留点数量和分布,设计形式见图9。系留点强度计算需提交船级社和巴西当局。
注意3圈系固点的相对位置:CAP 437内圈、中圈系留点对齐,NORMAM-27内圈、外圈系留点对齐。
2.9直升机标志和警告牌
CAP 437中H,D,最大直升机重量,船名的字体样式和大小与NORMAM-27都不同。CAP 437对字体只有高和宽的要求,NORMAM-27对字体样式和大小都有具体要求,区别详见表1中“7”、“8”和“11”。
另外,NORMAM-27要求提供一定数量的警告牌,位于周边安全网上和消防设备操纵平台上,样式如图10(a)。在消防通道的入口处,需要放置两块警告牌,见图10(b)。警告牌语言必须使用巴西语,以便直升机驾驶员和引航员使用。
图9 系留点分布
图10 警告牌
2.10消防通道
CAP 437至少两条,经评估必要时,设置第三条通道。NORMAM-27规定:类别H1,两条通道;类别H2和H3:3条通道;对于类别H1和H2,至少有一条是应急通道。应注意,如果直升机甲板出入口的扶手超过了FATO周围允许的0.25m高度,扶手应为可拆式。虽然规则提到可倒式也可以,但巴西当局只接受可拆式(见图11)。
图11 可拆式栏杆扶手
2.11消防设备
CAP 437和NORMAM-27规定,泡沫炮<15s达到额定喷射率,甲板泡沫系统通常>30s,故此,泡沫炮不能与甲板泡沫系统共用,要配备独立的泡沫消防系统。数量上,CAP 437无要求;NORMAM-27:H1:2个,H2和H3:3个。CAP 437除了泡沫炮,还要提供两套便携式泡沫枪、二氧化碳和干粉便携式灭火器,包括消防员装备的配备都与SOLAS要求一致。但NORMAM-27有更高要求,灭火器的规格和最少数量见表3。
表3 灭火器配备要求
2.12斜梯
通往直升机甲板的斜梯,建议采用国际认可标准,如NORSOK或NORMAM 01。
2.13甲板结构
在结构设计中,对直升机甲板的强度校核不仅要包括船级社规范要求的载荷和工况,还应考虑Normam-27要求的载荷和工况,其中用到的参数如x、y和z方向惯性力、冰雪附加载荷等的具体取值可参照各船级社规范。然后,将上述要求的所有载荷进行组合,包括最大起飞重量、正常着陆冲击载荷、应急着陆冲击载荷、侧向载荷、结构自重、正常着陆风载、风暴着陆风载、附加载荷、惯性力、集货载荷等。考虑载荷组合时,既要严谨周全,尽可能模拟各种工况下的实际受力情况,又要抓住危险工况,使工况从简,便于计算。在这样的原则下,最终归结出分别对正常降落、应急降落和直升机存放3种工况进行分析。
通过对比,分析了巴西规则NORMAM-27(2011)和CAP 437对直升机甲板要求的主要差异。
对某经巴西当局认可的实船的设计验证,总结了兼顾该两规则的设计要点,其中包含巴西当局一些不成文的规定,内容较琐碎,细节容易被忽略。提请设计和建造时,注意拟在巴西水域运营的船舶直升机甲板的特殊要求。
另外,论述仅限于上述各规则和标准的指定版本,请读者注意新版内容上的变化。
[1] CAP 437 Standards for Offshore Helicopter Landing Areas (Seventh edition) [S]. Civil Aviation Authority. 2013.
[2] Standards for the Approval of Helipads Installed in Vessels and Offshore Platforms (NORMAM-27/DPC)[S]. The Brazilian Maritime Authority, 2011.
[3] CDS Consultoria Guidance on Design, Construction, Inspection, Testing and Certification of Offshore Helidecks, in Accordance w ith NORMAM-27[M].
[4] 叶邦全. 直升机甲板设施[M]. 船舶,2010 (3): 62-64.
[5] 吴 楠,周 炳. 某自升式平台直升机甲板结构评估[J]. 科技创新与应用, 2013 (26): 116.
Discussion on the Differences between NORMAM-27 and CAP 437 Concerning Ship Helideck Design
LI Qiao-yan1,ZHANG Yongwei2
(1. Rules & Technology Center, CCS, Shanghai, 200135; 2. Ship Design Center, COSCO Shipyard, Dalian 116600)
There are various international and domestic rules and regulations concerning the helideck on ships and offshore facilities, some of them have differences and overlapping w ith each other in certain clauses. In order to find out the differences between the two standards—the NORMAM-27 regulation by Brazilian Authority and the CAP 437 by British Civil Aviation Authority, as well as their influences on design, this paper gives a differentiation analysis on the two standards, and elaborates the special requirements of the former on helideck design and configurations; summarizes the key points of the helideck design of a ship approved by the Brazilian Authorities in consideration of the sim ilarities and differences of the two standards as well as the extra requirements of the Brazilian Authorities, and sums up the experience in complying w ith the details of the two regulations. It is suggested that designers should pay attention to the influence of different requirements on the helideck design of ships and offshore facilities planning to operate in the Brazilian waters.
helideck; ship and offshore facility; standards; differentiation analysis
工艺与材料
U661.43
A
2095-4069 (2016) 02-0055-08
10.14056/j.cnki.naoe.2016.02.011
2015-05-27
李巧彦,女,工程师,1981年生。2007年毕业于哈尔滨工程大学船舶与海洋结构物设计制造专业,现主要从事船体审图与规范研究。