防寒船级符号在2 500 TEU集装箱船上的应用

程慧勇

（新世纪船舶设计研发（上海）有限公司，上海 201203）

0 引言

近年来由于气候持续变暖，北极航道越来越畅通，商船从北极航道通航逐渐变为现实，越来越多的船舶选择在北极以及高纬度寒冷区域航行。对于在亚洲和欧洲之间运营的商船，如果走北极航道，将比传统航道减少近一半时间，大大拉近了亚洲与欧洲、北美等市场的距离。考虑到运营的经济性，越来越多的国家和航运公司开始关注这条航道的商业价值，很多船东已开始订造满足北极航道通航要求的船舶。如今，每年通过北极航道的商船逐年增加，北极航道作为连接亚欧交通新干线的雏形已经初步形成。

北极航道部分地区虽然海水温度不是很低，但是空气温度非常低，这就导致在该地区航行的商船，遇到大雾、持续降雨、寒潮或海浪水雾时，船体及露天的设备很容易被冰层覆盖，导致无法正常运行，甚至会危及到船舶的航行安全。因此，设计能满足在寒冷气候地区航行的船舶具有非常重要的意义。目前很多船级社都已推出了在寒冷气候地区航行船舶需满足的船级符号。本文将结合2 500 TEU集装箱船在防寒方面的应对措施，详细介绍DNV GL船级社的防寒船级符号。

1 DNV GL船级社的防寒船级符号

满足防寒船级符号的船舶，应确保船舶在低温环境下航行时，各设备和系统能抵御低温环境的寒潮、海浪和大雾等导致的结冰影响，保证船舶和设备的正常运行。值得注意的是，防寒船级符号与冰级符号有所不同，防寒船级符号对船舶通过海冰时的船体和设备不做要求。

DNV船级社的防寒船级符号为Winterized，其后必须紧跟“Basic”、“Cold”和“Polar”3个符号中的一个限定符号。“Cold”和“Polar”必须强制带有设计温度的限定符，而“Basic”设计温度限定符为可选项。具体设置原则如表1。

表1 防寒船级符号设置原则

对于各个限定符号，DNV GL船级社的规范中也明确了每个限定符号的典型设计环境参数，具体如表2所示。

表2 限定符号的典型设计环境参数

2 船舶在寒冷地区积冰的原因及其影响

船舶在寒冷地区航行时，与在其他地区航行的最大区别就在于寒冷地区的最低日平均气温较低。这些地区的空气温度很低，一般低于−10℃，但所在地区的海水温度并不是太低，约4℃以下。这种气候条件下，在其他地区对船舶航行没有太多影响的持续降雪、降雨、大雾及海浪水雾等，在寒冷地区则很容易造成船舶的甲板及露天设备积冰，导致设备不能正常运行，甚至影响船舶和人员的安全。

在各种情况中，海浪水雾的影响应该是冰区航行船舶的主要结冰因素。通常，低温海水形成的水雾在较高的风速下，结合低温空气的作用，极易在船上形成积冰。船舶积冰主要容易引起以下几方面问题：

1）各层甲板积冰可导致船舶重心升高，影响船舶稳性。

2）甲板机械积冰后，会导致无法收放锚。

3）救生设备积冰后，无法及时释放。

4）雷达天线、航行设备及驾驶室窗户积冰，会影响航行安全。

5）逃生通道等积冰，影响人员的逃生和转移。

6）机舱进、出风口被积冰堵塞后，机舱相关设备就不能正常工作。

7）管路和通风头结冰则会影响相关系统的正常运行。

针对船舶在寒冷地区可能遇到的以上积冰问题，DNV GL船级社规范虽然给出了相关要求，但大多只是原则性要求，并没有具体的实施措施。下面将以2 500 TEU集装箱船为例，详细说明各主要系统的防寒措施。

3 2 500 DWT集装船简介

2 500 TEU集装箱船总长约195.0 m，型宽32.20 m，型深17.0 m，设计吃水9.50 m，结构吃水11.50 m，最大装载近2 500个标准箱，配备710个冷藏箱位，以及270个2 556 mm长45 ft超宽箱。该船是一型满足 DNV GL船级社的 E3级冰区要求，同时满足Winterized Basic船级符号要求的冰区航行船舶。该船也是一型节能环保、环境友好型支线集装箱船，其安装的主、副机及锅炉废气脱硫系统，使该船在使用重油的情况下也能满足尾气排放硫含量低于0.1%的ECA要求，同时具备15天航行零排放的亲环境设计指标。

4 防寒船级符号的实船应用

4.1 甲板排水口

甲板排水口被积冰堵塞，会影响甲板积水排出，加速冰层堆积，升高船舶重心，减小初稳性高，影响船舶稳性。作为规范允许的替代方式，该船在现有甲板排水口的基础上增加了 30%的甲板排水口面积，达到了防寒要求。

4.2 甲板设备

4.2.1 锚机

按照规范要求，锚机、锚机控制装置及掣链器要有防冰保护。虽然Winterized Basic未要求设置挡浪罩对锚机等进行防冰保护，但考虑到后期操作方便和安全性并结合建造规格书要求，该船在首部设置了半封闭挡浪罩，将锚绞机和控制装置全部放在挡浪罩内，不但较好地满足了防寒要求，对船员的工作环境也有所改善。

4.2.2 系泊绞车

该船首部系泊绞车设置在挡浪罩下，完全满足防寒要求。尾部系泊绞车配备了帆布罩防冰，并配备了用于手动除冰的铲子及木锤，确保船员在系泊前合理时间内能够安全有效地清除系泊绞车和周围的工作区域内的积雪和积冰。

4.2.3 锚链筒

锚链筒应按要求采用蒸汽或热水的防冰保护或除冰保护措施。因此该船在锚链筒附近配备了蒸汽喷枪对锚链筒进行除冰，以满足规范要求。

4.2.4 加油站

加油站在规范中没有明确要求防冰或除冰措施，考虑到船东营运需要，该船加油站采用了帆布罩防冰保护并配合蒸汽喷枪除冰的方式，以满足船东的要求。

4.3 救生消防设备

4.3.1 救生艇

按照规范要求，该船救生艇的马达内置了功率为85 W的电加热器。另外，救生艇马达的冷却水系统内置了功率为350 W的电加热器，防止冷却水结冰。

4.3.2 救生筏

根据规范要求，救生筏的释放系统要求带有防冰保护。如使用电加热帆布罩把救生筏和筏架完全遮罩，虽可以达到防冰目的，但有可能影响救生筏的迅速释放。为了解决这一问题，最终该船采用了阀壳内部及释放机构自带电加热装置的极地救生筏（图1），确保满足防寒要求。

图1 带电加热极地救生筏

4.3.3 个人救生设备

规范要求露天存放的个人救生设备的储藏箱应有防冰保护。考虑到该船在首部甲板有为救生筏配备的救生衣和救生服的玻璃钢存放箱，因此为这些存放箱配备了电加热帆布罩进行防冰保护。

对于普通救生圈，该船采用的是无门半封闭不锈钢箱进行防冰保护，且救生圈前有电伴热走道，防止冰雪堆积（图2）。

图2 半封闭保护的救生圈

4.3.4 消防设备

存放在露天或无加热的房间的消防设备按照规范要求应随时可用。考虑到该船有部分消防设备存放在安全设备间，其他分布在各层甲板，因此通往安全设备间的通道及门都用电伴热带进行防冰保护，确保船员可随时使用消防设备。另外，对露天存放的消防水龙带箱和消防栓，该船配备了电加热帆布罩，防止积冰。

4.4 航行信号相关

4.4.1 全封闭桥楼

考虑到防冰保护，该船驾驶室采用全封闭桥楼设计，驾驶室前方和侧面的窗户全部采用电加热玻璃，并全部配备雨刮器。驾驶室窗的喷淋管路利用压缩空气排干喷淋管路内的残余水分来防止结冰。

4.4.2 雷达天线

根据规范要求，旋转雷达的运转不能被冰雪限制。因此该船配备了支架带电加热器的S波段和X波段雷达，以满足防寒要求。

4.4.3 风速风向仪

考虑到普通的飞机型风速风向仪不满足防冰要求，该船采用了内置电加热的超声波型风速风向仪（图3）。

图3 超声波型风向风速仪

4.4.4 应急无线电示位标

该船在室外布置的内置电加热器应急无线电示位标，可确保表面不积冰，且在船员不干预的情况下，可以自由浮到水面，满足规范的要求。

4.4.5 航行信号灯

原规格书要求航行信号灯采用LED灯，但考虑到规范要求航行信号灯必须自发热或进行防冰保护，因此该船航行信号灯统一更换为白炽灯，利用灯具的热量，防止灯具上积冰，确保航行安全。

4.4.6 汽笛

该船不但配备了内置电加热器的汽笛，且供给汽笛的压缩空气也通过空气干燥器进行干燥，防止水汽在汽笛上凝结成冰，从而影响使用，完全满足防寒要求。

4.5 通道

4.5.1 逃生通道

根据规范要求，逃生出口和逃生门必须能够随时打开和关闭，逃生通道无冰宽度最少要求700 mm，最少要有一侧栏杆不结冰，且集合站、登乘区及通往救生艇和救生筏的通道也必须有防冰保护。因此该船为这些区域的甲板通道、门、小舱盖、栏杆、梯子和扶手都设置了电伴热装置进行防冰保护（图4和图5），确保人员顺利逃生。

图4 带电伴热的门

图5 电伴热走道和登艇平台

4.5.2 舷梯

考虑到舷梯不属于逃生要求的范围，且规范也仅要求有除冰保护即可，因此该船舷梯配备了普通帆布罩适当进行防冰保护，并配备木锤可以手动除冰。

4.5.3 其他通道

不作为逃生通道的室外栏杆和斜梯，规范明确可以仅考虑除冰，因此该船为这些区域配备了铅锤用作手动除冰的工具。

4.6 通风

该船机舱进风口百叶窗使用带电伴热除雾器来防止结冰，机舱出风口及应急发电机室通风百叶窗等采用电伴热带进行防冰保护（图6），以防止百叶窗结冰。

另外，货舱盖通风百叶窗配备了木锤手动除冰，艏侧推通风百叶窗采用了蒸汽除冰方式，货舱菌型通风帽的手轮则采用帆布罩进行防冰保护。

图6 电伴热百叶窗

4.7 管系

4.7.1 空气管头

规范要求液舱通风头应进行防冰保护。该船空气管头采用了自加热空气管头（图7），以达到防冰的目的。

图7 自加热空气管头

4.7.2 防横倾管

当船舶产生不利横倾时，利用防横倾系统可以有效减小船舶横倾。该船在防横倾管路上设置了电伴热带，确保防横倾管内的水不被冻结。

4.7.3 消防系统

对于消防管系，可以通过将管路布置在有加热的通道中或为管路进行电伴热保护或将管路的水排干，来达到防冻目的。该船在露天消防管路的最低点设置了泄放阀，确保消防管路可以完全排干，以满足防冰要求。

4.7.4 液舱

为防止液舱结冰，该船利用吹泡空压机将压缩空气通过管路吹到压载舱底，靠气泡上升到液面起到防冰作用。淡水舱则采用了蒸汽盘管加热的防冰措施。

4.7.5 管弄

对于管弄里的管路，该船布置了7台2 kW的电加热器进行防冰保护。

5 结论

本文通过对满足 DNV GL船级社 Winterized Basic的集装箱船上各系统的防寒措施进行总结，使大家能更好地理解和应用DNV GL船级社的防寒船级符号，对需要满足其他船级社防寒船级符号的船舶的防寒设计起到一定的借鉴作用，也对今后其他类型船舶在应用防寒船级符号时起到抛砖引玉的作用。