滿足安全返港的客滾船液壓水密移門設計要點

劉少東,沈 杰,金吉發

(招商局郵輪研究院(上海)有限公司,上海 200137)

0 引言

水密移門是一種能夠承受一定水壓,并保持所在艙壁水密性的船用門。水密移門主要安裝在水密艙壁上,用來防止水、火或其他有害物質等在船內蔓延,從而保證艙室之間的獨立性和有效性,最終保證船舶的安全性,并確保船舶發生在事故界限范圍內的火災或進水事故時,能依靠自身的動力,在安全返港設計時間內到達最近的安全港口。因此,水密移門系統是船舶發生事故后,分割艙室并阻止事故蔓延的重要系統,其設計必須安全可靠,且經濟實用。

目前,國內外對水密移門的研究還只局限于根據SOLAS要求進行常規布置,而對于安全返港的特殊要求及滾裝船/貨滾船的布置特點等的研究較少。本文在分析水密移門的分類和基本構成的基礎上,重點研究了液壓水密移門的設計要點,結合對規范的理解及船東在使用方面的特殊要求,給出了對應的解決方案。

1 水密移門系統類型和構成

1.1 水密移門系統的類型

水密移門系統按照其結構型式可分為水平式和垂直式;按其操作方式可分為手動式、動力式,而動力式又分為電動式和液壓式[1]。

動力水密移門設有獨立的動力單元、蓄能器和齊全的報警與指示系統,能在門的兩側操縱門的開啟和關閉,但在駕駛室只能遙控操縱門的關閉。同時在門的兩側和上甲板上配有手動操作裝置,用于應急情況下操作門的開啟和關閉。因此,在多重安全措施下,動力式水密移門更適用于客船和客滾船。液壓式垂直移門見圖1。

①—門體結構;②—驅動油缸;③—行程開關。

1.2 水密移門系統的類型選擇

某客滾船水密移門安裝在主甲板以下的機艙和貨艙區域,考慮到布置空間的問題,采用水平式移門。水密移門采用液壓作為動力相較于電動具有以下優點:

(1)液壓傳動的各種元件可以根據需要方便、靈活地布置。

(2)很容易實現直線運動。

(3)操縱控制方便,可實現大范圍的無機調速。

(4)可自動實現過載保護。

(5)重量輕、體積小、運動慣性小、反應速度快。

本文最終采用液壓式水平移門,布置在船上。圖2為其中一扇液壓水密移門模型的布置情況。

圖2 液壓水密移門的模型布置

1.3 液壓式水密移門系統的主要構成

液壓水密移門主要由機械結構、驅動油缸、液壓系統、電控箱、蓄能器、監控系統等構成[2]。機械結構安裝在艙壁上。船員操作電控箱,通過液壓系統驅動門體液壓油缸,來實現開啟或者關閉電液水密移門。液壓式水密移門主要結構示意圖見圖3。

①—電控箱;②—聲光報警器;③—操作手柄;④—行程開關;⑤—手搖泵組;⑥—動力單元組;⑦—手搖桿;⑧—驅動油缸;⑨—門體結構。

2 液壓水密移門的設計要點

某客滾船定員1 000人,共19扇液壓水密移門分布在4個主豎區干舷甲板以下。液壓水密移門所需的動力電源由應急配電板直接供電,同時也可以由位于干舷甲板以上的專用分電箱作為臨時電源供電。相關的控制、指示和報警電源與動力電源同樣配置,以便在主電源或應急電源發生故障時,可以自動切換到滿足SOLAS公約第Ⅱ-1章D部分第42條3.1.3規定的臨時電源[3]。

每扇液壓水密移門可以在門的兩側通過操作手柄正常開啟或者關閉,并且在駕駛室控制面板上可以遙控關閉液壓水密移門。此外,還配備了1個UPS蓄能器,在失電的情況下,可以操作3次液壓水密移門,即關閉-開啟-關閉。門的兩側就地配有1個獨立手動液壓泵組系統,同時在干舷甲板上配備了全回轉曲柄手動操作裝置。這3套備用系統都可以在應急的情況下,分別于本地或干舷甲板上關閉液壓水密移門。

2.1 液壓水密移門門檻設計

考慮到所有液壓水密移門分布在干舷甲板的機械處所,在實際運營過程中,船員需要使用手推車進行作業,故液壓水密移門不能有門框阻擋手推車的行進。因此,在設計過程中將水密移門的門檻均設計成低門檻,以保證手推車能正常通過。圖4為液壓水密移門門檻節點示意圖。

圖4 液壓水密移門的門檻節點示意圖(單位:mm)

2.2 車輛艙對液壓水密移門的設計要求

客滾船部分車輛艙位于干舷甲板以下,并且有6扇液壓水密移門布置在該車輛艙區域。為了避免裝卸貨時與車輛相撞,破壞水密移門結構,故將液壓水密移門做成與艙壁齊平,安裝在該車輛艙艙壁的背面。同樣的,結構加強也需要安裝在該車輛艙艙壁的背面,這會導致結構加強和液壓水密移門安裝位置干涉。在多方協調后,采用給液壓水密移門增加副門框的方法(見圖5),避開結構加強,解決了相互干涉的問題。

圖5 增加副門框的液壓水密移門布置

此外,由于車輛艙作為危險處所,面向該處所的液壓水密移門上的電氣設備均需要做成防爆類型。

2.3 B/5艙壁對液壓水密移門的設計要求

根據SOLAS的要求,液壓水密移門應該位于B/5的艙壁內側。由于該車輛艙艙壁位于B/5附近,結合車輛艙對液壓水密移門的要求,該液壓水密移門修改后,將位于B/5艙壁的外側。經多方多次溝通和討論后,最終將液壓水密移門布置在強結構內作為保護,并且所有的電纜和液壓管均盡可能地貼近艙壁布置。圖6為B/5處結構保護下的液壓水密移門布置。

圖6 B/5處結構保護下的液壓水密移門布置

2.4 液壓水密移門的安全措施

由于乘客或者司機能夠通過位于干舷甲板下的車輛艙里的液壓水密移門進入機艙、泵艙等重要區域,故這些液壓水密移門的操作裝置需要按照保護措施,禁止乘客或者司機通過。因此,要求廠家在液壓水密移門上安裝保護盒(見圖7),將面向車輛艙這面的操作裝置通過密碼鎖保護起來。船員通過密碼打開保護盒,操作水密移門的開啟和關閉。

圖7 保護盒的布置

2.5 安全返港對液壓水密移門系統的設計要求

液壓水密移門系統作為支持安全返港要求的重要系統,對于不超過事故界限的任何火災事故,應有顯示每扇電液水密移門開閉狀態的指示,但那些直接受到事故影響的處所界限上的門除外[4]。由于安全返港只是一個說明性的規范,并沒有詳細的準則要求,這就給液壓水密移門的設計帶來了自由發揮的空間,也是新造船項目的難點之一[5]。

由于安全返港規范對于液壓水密移門的要求比較模糊,只要求系統開閉狀態指示可用,并未詳細寫出需要實現什么結果,故在整體設計階段,本文客滾船基于雙套、冗余的原則來滿足安全返港的設計衡準,在駕駛室安全臺和集控室集控臺分別提供1組液壓水密移門開閉狀態指示面板,并且設計2路指示信號,途經不同的主豎區,分別送到駕駛室安全臺和集控室集控臺的水密移門開閉狀態指示面板里。

3 結論

(1)本文針對船員的實際作業要求,在不修改水密移門主體結構的基礎上,增加低門檻,既滿足了船員的作業要求,又降低了成本。

(2)考慮到車輛艙的特殊要求,研發了副門框的安裝方案,不僅滿足了水密移門的使用要求,降低了被破壞的可能性,又解決了安裝時和結構相互干涉的問題,提高了結構的強度。

(3)結合客滾船的特點,通過對水密移門系統進行分析,提出了比較優良的冗余設計,進行了合理的配置,滿足了安全返港的要求,可為需滿足安全返港要求的船舶提供設計參考。