极地船舶标准化现状分析及发展建议

刘 震，仲 斌，杨龙霞

（1. 上海船舶设备研究所，上海 200031；2. 军委装备发展部某中心，北京 100034）

0 引言

近年来，随着科技不断进步、全球气候变暖以及海冰加速融化，极地地区的油气和航道资源开发利用价值不断提升，经济、军事和政治等战略地位日益凸显，已成为世界各国关注的焦点。尤其是美国、俄罗斯、欧洲等近北极国家和地区，正在积极布局极地装备，提升极地科学考察、商业航运和资源开发能力，以保障其未来在极地地区的资源开发活动。

我国高度关注极地地区相关活动，并把参与极地事务作为我国重要战略之一。2018年1月，国务院新闻办公室发布的《中国的北极政策》白皮书中指出，中国是北极事务的重要利益攸关方，在地缘上是近北极国家，北极的自然状况及其变化对中国的气候系统和生态环境有着直接影响，进而关系到中国在农业、林业、渔业和海洋等领域的经济利益。极地地区是关系到我国是否能够成为海洋强国的关键区域，我国积极参与极地开发、发展极地装备与技术，对于建立有效的全球治理模式具有重要意义。

极地船舶是极地装备的重要组成，也是各国推进落实极地战略的重要依托。经过多年发展，极地船舶已形成涵盖极地油船、极地 LNG船、极地散货船、极地集装箱船、极地海洋工程船和极地破冰船等各类极区船舶的、多功能全方位支撑极地探险、航运和科考的装备体系。

为抵御极地环境风险，极地船舶应具有足够的极地水域操作能力，如船体结构和推进系统需满足适当的冰级要求、推进功率和机械设备需保障船舶在有冰水域的移动能力、船舶设备具有经受低气温和结冰状态能力、船舶通导设备适合预定高纬度区域航行、船舶应急设备和系统具有在偏远区域应急响应能力等。为了保障极地船舶在极地水域航行及作业安全，国际海事组织（International Maritime Organization，IMO）、国际船级社协会（International Association of Classification Societies，IACS）、国际标准化组织（International Organization for Standardization，ISO）及主要极区国家陆续发布了多项公约、规范、规则及标准，对极地船舶在极地水域航行及作业活动进行规范。

1 极地船舶国际公约规则现状及分析

1.1 概况

早在2002年，IMO就发布了通函《在北极冰覆盖水域内船舶航行指南》（MSC Circ. 1056），并于2009年通过决议《在极地水域内船舶航行指南》（A.1024 (26)）。为了规范极地船舶操作及航行，IMO于2014年启动了极地航行船舶相关规则的起草，并先后发布了3项国际公约及修正案（见表1），分别为《国际极地水域操作船舶规则》（《极地规则》）、《国际防止船舶造成污染公约》（MARPOL公约）附则I、II、IV和V修正案“国际极地水域营运规则”、《1974年国际海上人命安全公约》（SOLAS公约）极地水域营运船舶的安全措施修正案。其中，《极地规则》对极地船舶的构造、设备、操作、培训、搜救、环保等各方面提出了相关要求；MARPOL公约附则I、II、IV和V修正案“国际极地水域营运规则”，明确了《极地规则》中与环境相关的规定具有强制性；SOLAS公约极地水域营运船舶的安全措施修正案规定了极地水域营运船舶的定义、范围以及设计布置的要求。

表1 极地航行及作业国际公约/规则

1.2 适用性

《极地规则》针对极地水域特殊风险，提供了覆盖极地船舶构造、设备、操作、培训、搜救和环保等所有方面的目标和要求，以补充现有IMO公约规则要求。《极地规则》适用于北极地区港口的船舶、穿越北极航行的船舶、在南极区域航行的船舶以及所有类型破冰船。

MARPOL公约附则I、II、IV和V修正案“国际极地水域营运规则”为《极地规则》中环境相关的规定赋予了强制性。《极地规则》适用于MARPOL公约所适用的全部类型船舶。极地水域航行船舶的各种防污染证书的检验和发证应按照MARPOL公约各相应附则的证书要求进行，在符合 MARPOL公约各相关附则的基础上，还应符合《极地规则》第II-A部分防污染措施的要求，并应考虑第II-B部分的附加指南。

SOLAS公约修正案第14章“极地水域营运船舶的安全措施”包括定义、适用范围、对适用该章的船舶的要求以及替代设计和布置。除另有明文规定外，该章适用于在极地水域营运并按第I章发证的船舶，不应适用于缔约国政府拥有或经营的和政府用于非商业服务的船舶。但是，仍鼓励缔约国政府拥有或经营的、目前仅用于政府非商业性服务的船舶，在合理和可行的范围内符合本章要求。极地水域航行船舶应符合适合其操作条件的极地规则第I-A部分安全措施的要求，并应考虑第I-B部分的附加指南。

上述3项国际公约是极区航行和国际航行的船舶必须遵守的，相关条款适用于所有类型的极地航行船舶。

2 极地船舶国际公约规则现状及分析

2.1 概况

IACS结合IMO的相关指南要求，于2006年发布了《极地船级要求》（

UR I Requirements Concerning Polar Class

），明确规定了在极地水域营运船舶的设计及推进系统的统一标准，并对头年冰、二年冰和多年冰的差别进行了区分。中国船级社（China Classification Society，CCS）、美国船级社（American Bureau of Shipping，ABS）、法国船级社（Bureau Veritas，BV）、挪威船级社（Det Norske Veritas，DNV）和俄罗斯船级社（Russian Maritime Register of Shipping，RMRS）等国际主要船级社也相继发布了极地船舶相关规范指南，并均在入级规范中对极地船舶做出了补充要求。

CCS发布了《极地船舶指南》和《极地运输登陆艇检验暂行指南》等指南文件，对极地船舶检验、船体检测与辅助决策系统、低温管应力分析、冰区固定式海洋钢质结构冰激振动与冰激疲劳分析，以及水下辐射噪声等进行了规定；ABS和BV发布了《冰载荷监控系统指南》《极地水域现行船舶操作指南》和《水下辐射噪声》等文件，对极地船舶建造、冰载荷监控系统、全回转推进器冰载荷计算，以及水下噪声分类符号等提出了要求；DNV发布了《推进装置及船体附体的冰区加强》和《寒冷气候下的防冻操作》等文件，对船舶推进装置及附体的冰区加强以及寒冷气候下移动单元和海上装置的防冻提出了要求；RMRS发布了《海船入级与建造规范》，提出了极地船舶结构、船舶机械设备和材料等的入级检验要求。

2.2 实用性

IACS及主要船级社已颁布的极地船舶相关规范指南见表2。

表2 IACS及主要船级社已颁布的极地船舶相关规范指南

表2 IACS及主要船级社已颁布的极地船舶相关规范指南（续）

表2 IACS及主要船级社已颁布的极地船舶相关规范指南（续）

表2 IACS及主要船级社已颁布的极地船舶相关规范指南（续）

表2 IACS及主要船级社已颁布的极地船舶相关规范指南（续）

表2 IACS及主要船级社已颁布的极地船舶相关规范指南（续）

3 极地船舶国际标准现状及分析

3.1 概况

截至2021年6月，ISO已发布现行有效的极地航行及作业相关国际标准共39项，主要涉及船舶与海洋技术（ISO/TC8）、钢（ISO/TC17）、橡胶与橡胶制品（ISO/TC45）、石油和天然气（ISO/TC67）、建筑结构设计基础（ISO/TC98）、阀门（ISO/TC153）和低温容器（ISO/TC220）7个技术委员会，其中11项与极地航行及作业直接相关，可适用于极地船舶相关航行及作业活动，技术内容主要包括涉及极地冰区环境测量与预报、低气温环境船舶材料性能、极地船舶低温环境甲板机械等领域，见表3；28项与寒冷条件下或低气温下的材料、作业活动等相关，可为极地船舶及其相关材料和设备设计、建造、试验等提供参考，技术内容涉及低温材料及产品、极地近海结构要求以及冰载荷确定等领域。

3.2 适用性

可直接适用于极地船舶的相关国际标准见表 3。

表3 极地船舶航行及作业相关国际标准

表3 极地船舶航行及作业相关国际标准（续）

表3 极地船舶航行及作业相关国际标准（续）

4 主要国家极地船舶相关法规标准现状及分析

4.1 概况

作为极地地区国家，芬兰、俄罗斯和加拿大等国家均发布了极地船舶相关法规及标准。其中，芬兰发布的《芬兰-瑞典冰级规范》（Finnish-Swedish Ice Class Rules）针对北波罗的海海域冰况，根据船舶设计冰层的厚度将冰级符号分为4个等级，并规定了不同等级对应的最小主机功率、船体结构加强、舵和桨等其它设备的加强要求。俄罗斯北方海航道管理局组织编制的《北方海航道航行规则》（Rules of Navigation on the Water Area of the Northern Sea Route）等文件对在俄罗斯北极水域航行的船舶在主船体设计、机械设备安装、系统与布置、导航与通信设施和破冰船引航等方面作出了要求。加拿大海岸警卫队发布的《加拿大水域冰区航行指南》（Ice Navigation in Canadian Waters）等文件主要对加拿大北极水域航行船舶的航行范围及时间、建造要求和废物排放等作出了规定。

4.2 适用性

《芬兰-瑞典冰级规范》由芬兰海事局在 2002年发布，包括冰级符号、发动机输出功率、主船体结构设计、舵和操舵装置、桨轴和齿轮、机械设备和其他项规定，适用于在波罗的海海域航行的船舶。

《北方海航道航行规则》由俄罗斯联邦政府于1996年发布，并于2020修订，规定在北方海航道航行的船舶需遵守以下要求：1）向俄罗斯当局提交申请；2）提供有关破冰费保证的信息；3）提供污染损害的经济责任证明；4）遵循制定的航道及推荐路线；5）强制破冰船引航。该规则适用于在俄罗斯北极水域航行的船舶。

《北方海航道破冰船领航和引航员引航规则》（Regulations for Icebreaker and Pilot Guiding of Vessels through the Northern Sea Route）由俄罗斯联邦政府于1996年发布，提出破冰船组织领航的要求以及引航员引航指南，适用于在俄罗斯北极水域航行的船舶。

《北方海航道航行船舶设计、装备和必需品要求》（Requirements for the Design, Equipment, and Supplies of Vessels Navigating the Northern Sea Route）由俄罗斯联邦政府于1996年发布，规定了北方海航道航行船舶主船体设计、机械设备安装、系统与布置、稳性与水密性、导航与通信设施、物资与应急装备以及船员操作等要求，适用于在俄罗斯北极水域航行的船舶。

《北极水域防污染法令》（Arctic Waters Pollution Prevention Act，AWPPA）由加拿大政府在1985年颁布并不断修订更新，现行2019年版法令规定了在该水域排放废物的赔偿及清理费用。其适用于在北极水域或加拿大北极大陆或岛屿的任何地方存放废物及存放产生的连带污染的赔偿及清理费用。

《北极航行安全及防污染规范》（Arctic Shipping Safety and Pollution Prevention Regulations，ASSPPR）由加拿大总督于2017年发布，规定了在北极航行的船舶及船员安全、污染防治等要求及措施，适用于在加拿大北极区域航行的船舶及相关人员。

《加拿大水域冰区航行指南》由加拿大海岸警卫队与交通部、环境部、渔业和海洋部等相关部门于2012年联合发布，旨在协助在包括北极在内的加拿大所有水域航行及冰上作业的船舶，为通过加拿大冰区水域的船长和值班船员提供法规解释、航运支持、危险提示和冰区导航等服务，适用于在加拿大北极水域航行的船舶。

TP 12259《北极冰区航运系统标准》（Arctic Ice Regime Shipping System，AIRSS）由加拿大交通部于2018年发布，规定了北极冰区运输系统的作用、冰数字计算以及该系统的操作步骤，适用于波罗的海级船舶。

TP 10783《北极水域输油指南》（Arctic Waters Oil Transfer Guidelines）由加拿大交通部于1997年发布，为在北极水域内进行输油作业的人员提供提醒和检查清单，适用于在北极水域从事批量输油作业的任何船舶。

TP 11663《加拿大北极水域油船和驳船操作指南》（Operation of Tankers and Barges in Canadian Arctic Waters）由加拿大交通部于1997年发布，提高了航行在加拿大北极水域中的油船防溢油标准，在双层底要求在北极地区生效前，设置了额外的防溢油保护级别。其适用于在下列水域中作业、登记吨位超过150 t的油船：1）任何船舶安全控制区；2）哈德逊湾、恩加瓦湾和詹姆斯湾的所有水域。

TP 12260《北极级船舶建造等效标准》（Equivalent Standards for the Construction of Arctic Class Ships）由加拿大交通部于1995发布，描述了原《北极船舶防污染规范》中规定的北极级船舶的等效结构要求，适用于在加拿大北极水域航行的船舶。

5 主要国家极地船舶相关法规标准现状及分析

5.1 概况

在规范规则方面，2014年，我国交通运输部海事局组织编撰的《北极航行指南（东北航道）》正式出版，为计划航行北极东北巷道的中国籍船舶提供海图、航线、海冰和气象等全方位航海保障信息服务。2016年，CCS以IMO《极地规则》为依据，为实施《钢质海船入级规范》中船舶冰区加强和船舶防寒等要求，发布了《极地船舶指南》和《极地水域操作手册编写指南》，分别聚焦极地船舶检验与发证、船体结构与设备、船舶稳性、机电设备、安全设备、极地水域操作和危险冰况识别技术、船舶冰区操纵技术、低温操作控制措施、船舶应急处置措施等给出明确指导要求。

在标准方面，目前我国极地船舶标准较少。截至2021年6月，仅有4项国家标准发布，见表4。这些标准主要由全国海洋船标准化技术委员会（SAC/TC 12）、全国船用机械标准化技术委员会（SAC/TC 137）、全国钢标准化技术委员会（SAC/TC 183）及全国海洋标准化技术委员会（SAC/TC 283）组织制定。

表4 极地船舶航行及作业相关国家标准

5.2 差距分析

在极地船舶标准化体系建设方面，我国海军创新中心在“十三五”期间曾围绕极地舰船标准化顶层框架开展研究，但其研究仅针对系统性的框架构建，并未涉及具体标准需求分析及重点标准研制，且其框架是否适用于民用船舶不同冰级情况下的极地航行及作业尚有待验证。

在极地船舶标准方面，现有国际国内的部分标准规范可在一定条件下，对我国极地船舶总体及部分装置设计提供参考。然而，部分国外标准规范是在其国家或发布机构的体系下发挥作用，其技术要求是否完全适用于我国自主极地船舶的设计研发，尚有待根据我国装备技术路径、破冰等级和运行特点等进一步研究论证。由于分布零散、不成体系，现有国内外标准规范无法对我国极地船舶的设计建造和营运形成系统性支撑。

在我国极地战略地位提升、极地船舶陆续交付使用的情况下，目前极地船舶航行及作业关键领域仍处于技术研发阶段，相关技术标准缺失。部分重点标准，如极地航行船总体设计、冰水池试验、冰区航行稳性/快速性和操纵性、极地航行船-冰载荷计算、低温温度场对船体材料及各种设备的影响分析、船体强度的线性/非线性（屈曲）/疲劳与风险分析、推进系统特殊配备与特殊材料螺旋桨、极地航行船舶甲板及舱室机械、极地船舶设备保护技术与防冰和除冰措施、极地环境环保与应急救援等标准亟待研制。

6 主要国家极地船舶相关法规标准现状及分析

极地地区战略地位重要，我国积极参与极地地区开发意义重大。极地水域环境下的海上作业（航行和破冰等），其技术路线、环境影响及安全性要求相比普通水域的航行和作业要高出很多。基于我国极地船舶发展需求，建议在加强极地船舶技术储备和能力建设的同时，围绕船舶极区航行作业关键场景开展极地船舶标准需求研究和重点标准研究，为我国极地船舶设计和建造提供技术支撑。

1）开展极地船舶标准需求研究

围绕极地船舶关键应用场景和应用需求，研究分析现有国际公约、船级社规范、国外主要极地船舶国家技术标准，围绕构建我国自主可控的极地运输装备体系能力等船舶工业中长期规划目标，研究形成我国极地船舶标准体系框架和技术标准发展路线图，重点突出船舶动力驱动安全性、极区环境下的船舶设计、破冰动力系统、应急管理、环境影响评估、全生命周期管理等方面的需求。

2）开展极地船舶重点标准研究

针对极地水域环境特点和极地船舶设计、建造及运行要求，重点开展以下7类关键技术标准研制。

（1）极地冰区环境测量与预报标准。分析我国极地各类船舶的极地航行区域，依据现有的极地冰区环境数据与预报技术现状，着眼于船舶试验、设计和运营所需的环境要素，研究制定适用于我国现有和未来极地船舶运营场景的冰区航行环境测量与预报技术标准。

（2）极地船舶结构设计标准。结合现有极地船舶安装的应力监测体系存在的问题以及未来基于结构全寿命周期智能船体的发展要求，研究制定适用于我国现有和未来极地船舶结构应力监测的安装、采集、数据格式等的技术标准；针对典型的极地船舶及其船型特点，选取不同的冰况，研究制定极地船舶冰阻力评估标准；船舶上建积冰、风、海冰等作用会引起船舶稳性的变化，可能会导致船舶航行风险，针对不同积冰、不同船型以及不同环境影响，研究制定船舶稳性的评估标准。

（3）极地船舶材料标准。极地船舶的材料要适应开敞水域和极地环境，对材料的性能要求较高，针对不同极地船舶材料，研究制定相应的性能指标和测试技术标准；针对不同冰级极地船舶低温钢等特殊材料，制定极地船舶焊接工艺和检测标准等。

（4）系统设备低温防护与防冰除冰设计标准。围绕船体甲板结构、甲板机电设备、安全设备和救生设备等重点设备，研究制定系统设备低温防护及防冰防冻标准及超低气温环境下功能试验和验收标准。

（5）极地船舶甲板机械低温环境适应性和可靠性评价标准。围绕船舶甲板机械设备和电气设备等在低温环境下的适应性和可靠性评价要求，研究制定相关性能评价标准研究，尤其是开展超低气温环境下功能试验和验收标准的研究。

（6）极地船舶推进系统标准。围绕极地船舶推进轴系和螺旋桨满足冰载荷工况的要求，研究相关设计和安装技术标准。

（7）极地船舶实船测试试验标准。为解决极地船舶交付过程中的急需，研究针对破冰船的系柱拉力试验、实船破冰试验在不同推进形式、不同破冰工况下的测试流程、修正方法等技术标准。

7 结论

本文通过对极地船舶航行、作业等相关的国际公约规范、国际标准及主要国家的法规标准及其适用范围进行梳理分析，结合我国极地船舶法规规范及标准的现状，聚焦极地船舶航行及作业等各类活动对船舶各类设备系统等的要求，提出了极地船舶标准化建设的发展方向和重点建设建议，为我国极地船舶标准体系建设提供参考。