浅谈应急响应救援船主要电气系统设计

李占宇

（大连中远海运重工有限公司，辽宁大连 116113）

0 引言

应急响应救援船（emergency response and rescue vessel）主要负责海上油田安全的巡逻及落水人员的救助，兼顾平台淡水、燃油、钻井水、作业设备的运输及人员的接送。加装回收油模块后，其可用于海面平台及油船的溢油回收。

大连中远海运重工建造的62 m应急响应救援船为1艘配置双机双桨、3台主发电机、2台轴带发电机，通过齿轮箱长轴距带动2套可调距桨、2台管道式侧推、1台可伸缩全回转推进器的船舶。该船总长62 m，型宽15.5 m，型深6 m，载重量1 500 t，航速13 kn，入ABS船级社，配备DP动力定位系统，可同时救助300人，且满足英国油气工业协会、荷兰油气协会、丹麦海事局等特种船专用规范。

以本船为例，针对其他特种船在电气系统设计、设备的不同点进行介绍与分析，从而展现应急响应救援船电气系统设计的独特之处。

1 船籍符号及特殊的规范要求

典型的船级社入级符号如下：

Class notation：ABS A1 (E) Offshore Support Vessel；Safety Standby Service GR B-(300)；SPS；AMS； ACCU；HAB (WB)；DPS-1；ENVIRO；GP；UWILD。

1）+A1：表示船舶满足ABS船体结构规范要求，并在ABS的检测下建造。

2）Offshore Support Vessel：表示船舶主要设计用于海洋工程支持服务，并满足ABS钢船规范相关章节的要求，同时满足ABS“海洋工程支持船建造与入级指引”中的相关条款。

3）Safety Standby Service GR B-(300)：表示船舶满足OSV PART5 Chapter7要求救助人数小于等于300人。

4）SPS：表示船舶满足 ABS OSV PART 5 Chapter 1，Section 2 Special Purpose要求。

5）+AMS：表示船舶的设备及其系统满足ABS相关规范并需在ABS的检测下制造与安装。

6）+ACCU：表示船舶的主推进系统可以在桥楼以及机舱集控室或邻近机舱的控制室被控制与操纵，并在ABS检测下进行安装与测试。

7）+DPS-1：表示船舶满足ABS动力定位1级要求，并在ABS检测下进行安装与测试。

8）ENVIRO：表示船舶满足MARPOL73/78第I章、第II章、第IV章、第V章、第VI章的相关环保的要求。

9）HAB(WB)：表示船舶舱室的噪音、振动、照度等满足 ABS“工作船人员舒适性指引”的最低要求。

10）UWILD：表示船舶满足ABS水下检验规范要求。

11）OSR-C2：表示船舶满足ABS OSV PART 5 Chapter 6要求。

其中OSV规范、SPS、+ACCU、+DPS-1需在电气设计过程中受到较多的关注。舒适度船籍符号HAB（WB）中的照度要求，在对灯具数量、光源选取、布置等的要求较高。如果海航试验时照度测试不符合要求，会影响HAB船籍符号的获取。

此外，英国近海操作者协会（United Kingdom Offshore Operators Association，UKOOA）出版的“Emergency Response & Rescue Vessel Survey Guidelines”为关于应急响应救援船最重要的规范，尤其针对在北海工作的应急响应救援船。应急响应救援船模型如图1所示。

2 推进系统

2.1 推进方案选取

关于推进操纵性的要求，在UKOOA-ERRV 2.3 Propulsion and Manoeuvrability中提及：ERRVs should be capable in calm conditions of a speed of at least 10 knots and should, as a minimum, be equipped with one of the following propulsion configurations.[1]译文意为：应急响应救援船的航速应不小于10 kn且满足下列任一条件。

图1 应急响应救援船模型

1）A 360 degree azimuth bow thruster unit and either single screw propulsion with reversing gearbox or variable pitch control propeller. The bow thruster unit should be capable of producing an ahead speed of 4 knots and should be independent of the main engine for its source of power.

（译文：配置1台全回转推进器和连接齿轮箱的单推进桨或可调距桨，其全回转推进器可在不依靠主机供能的情况下，艏向提供4 kn的航速。）

2）Twin screw propulsion and bow thruster such that the ERRV is capable in calm conditions of 4 knots in the ahead direction with one main propulsion unit out of action.

（译文：配备双螺旋桨推进和艏部推进器的应急响应救援船，当1台主推进失效时，只使用另1台主推进装置能保证风平浪静时艏向具备4 kn的航速。）

3）Equivalent main propulsion and manoeuvring systems providing similar levels of redundancy and manoeuvring capabilities.

（译文：配置具备冗余操纵能力的主推进及其操纵系统。）

因UKOOA要求需满足3种方案中的任一种，结合规格书中对双机双桨的要求，本船采用 2）方案进行设计。同样ABS规范5-7-3/1 of OSV Rules也有类似的要求。

2.2 推进电力单线图

62 m应急响应救援船主配电板共配置4段母排，分别为：A&B排、C排、D排。3台主发电机（3×425 kW）对A&B母排进行供电，A&B母排中间加设联络开关，挂载 1台艉部管道式侧推（400 kW）；C排由左舷轴带发电机（700 kW）供电，挂载1台艏部管道式侧推（400 kW）；D排由右舷轴带发电机供电（700 kW），挂载艏部全回转推进器（500 kW），以对应航行、进出港、停泊、DP、DP全船水雾救援等工况。基本能以最经济的形式满足规格书及规范要求。其电力单线图如图2所示。

图2 典型ERRV电力单线图

设计时需注意，在航行工况下，可单独使用 1台轴带发电机给全船供电，由于轴发需要进行励磁及控制包括辅助泵组的起动，这些负载均需主发电机对其供电，轴带发电机只有在励磁建立、主机轴达到恒转速时，轴带发电机才能真正对船舶电网进行供电，这些在配电设计时需给予考虑。

此外，在实船应用中，船舶守护平台时由于水深原因不能进行锚泊定位，则需使用动力定位系统。但当海况相对较好的时候，同时起动3台发电机并网，可开启全船推进器进行动力定位，长期使用此方法对设备消耗较大，可考虑在海况较好时，让船舶无动力放漂，只开启1台主发电机对全船进行供电，并对剩余功率进行实时监测并对全回转推进器进行实时功率限制，在平台无动力漂移到距离守护目标较远时，仅使用1台全回转推进器，使其在低航速下航行（如4 kn的速度），控制船舶回到守护区域，且帮助用船方获得较高的使用效率及经济效益。通常，该工况/功能易被排除在常用设计工况之外，但该功能对于船东用船有着极好的经济效益，同时也是一种有效节能的方式，增加了船舶的续航能力，变相减轻了维护维修的工作量。因此，该功能设计是我们需要考虑的。

3 特殊电气系统及设备

根据应急响应救援船的特殊要求，总结分析以下电气系统和设备，分析其技术参数、设计要点，可方便设备厂家对其进行选择，且能更好地服务设计与采购人员。

3.1 人员落水呼叫系统（MOB）

根据UKOOA-ERRV 5.6 Man Overboard Alarms中要求：

A bridge operated "Man Overboard" alarm should be installed which is clearly audible throughout the ERRV and is separate and distinct from all other alarms.In areas of high ambient noise levels, audible alarms may be supplemented by visual alarms.

（译文：应急响应救援船应配备可在桥楼控制的人员落水报警系统，该报警要覆盖全船，其音调要区别于其它系统报警，在环境噪音较高的区域，对该报警提供可视报警作为补充。）

通常需在驾驶室、艏楼甲板、主甲板救援区域设置MOB按钮，集成到PAGA系统，设定专用的音调用于人员落水报警，并以最小的成本实现该功能。

3.2 直升机场灯标（Helicopter Beacon）

由于应急响应救援船设计了直升机悬停区域（Helicopter Winching），根据ABS船级社OSV规范5-7-6/3 ， “Radio and Communications Equipment：Helicopter beacon”[2]，用于发送信号控制直升机起降[3]。

引用Transport Canada TP4414E中描述如下：Where a helicopter beacon is fitted for ship-indentification purposes, it should show white flashes transmitting the International Morse Code letter H.

（译文：配置白色闪烁直升机场灯标用于船舶识别目的，其闪烁信号为国际莫氏代码字母H。）

注意其不同于直升机平台的边界灯、状态灯和H型灯，这是专门为悬停的直升机提供的船舶识别信号。

3.3 对讲系统

根据UKOOA-ERRV 6.4 ERRV Internal Communications中要求：

"In addition, a fixed, talk-back intercommunication system should be provided between the bridge, the rescue zone and the FRC launching stations."

（译文：补充要求，配备1套固定安装的对讲系统，用于桥楼、救援区域、快速救生艇释放区域的内部通信。）

系统设计时需给予充分考虑，该对讲系统与普通船舶对讲系统相似。

3.4 无线电信标和航空甚高频

根据UKOOA-ERRV 6.5 Airband Radios and DF Systems中要求：

“a) A Direction Finding (DF), receive only, facility on 121.5 MHz to assist the ERRV to locate a ditched helicopter by homing on to the emergency locator beacon.The use of 121.5 MHz will only be approved as part of a DF facility.”

（译文：1套能接收121.5 MHz的无线电信标接收装置用于辅助信标灯供直升机返航，121.5 MHz在无线电信标的工作频段内。）

在对系统进行设计时需配备无线电信标系统，用于引导直升机起降。

“ERRVs provided with an aeronautical station to maintain communication with helicopters must have such stations approved by the Civil Aviation Authority.”

（译文：应急响应救援船配置的用于与直升机保持通讯的高频电台需经过民航组织认可。）

系统设计时需配备航空甚高频系统，用于直升机通讯，为独立于船舶甚高频（very high frequency,VHF）之外的专用甚高频。

3.5 工作艇和快速救生艇用无线电设备

根据UKOOA-ERRV 6.2 FRC Radio Communications及6.3 DC Radio Communications中对于快速救生艇（FRC）和工作艇的VHF通讯设备可集成在艇上，不单独设计其系统。

3.6 手术无影灯

根据UKOOA-ERRV 5.18.2 Treatment Area Outfitting中要求：

“a) high luminance illumination with especial note taken of lighting directly above the treatment table. ”

（译文：在手术台上配备高亮度的专业灯具。）

系统设计采购时，需配置专业的医用无影灯。

4 结论

根据应急响应救援船的甲板及载荷能力可知，除满足基本功能外，也可增加模块实现其多功能化，如平台供应、水下机器人模块、溢油回收等，电气设计势必要考虑发电机的容量及供电、控制、监测报警接口的预留，以满足船东在海工作业中的特种需求，实现更大的经济效益。

未来，海洋资源必将进一步被人类开发，相关法律法规必然会对其安全性有更高的要求。应急响应救援船作为安全作业中的一个重要环节，势必会愈加受到重视，相关机构对电气系统的设计也会有新的要求。立足现有技术对未来应急响应救援船的设计做出基础分析，可为未来的船舶设计提供借鉴与参考。