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[基础知识] 极地船舶防寒措施的落实

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发表于 2020-8-3 09:21 | 显示全部楼层 |阅读模式

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近年来,随着全球气候变暖,北极地区的冰层不断融化,极地船舶的研究成为当今极地装备研究的热点问题。极地航行船舶作为保障极地开发和通行的基本装备,其防寒性能越来越受到人们关注。低气温环境下航行的船舶应充分满足防寒设计技术要求,以确保船舶及其设备和系统在低气温环境下正常运行。

1、极地船舶防寒措施

根据CCS数据显示,目前南北两极海域的冬季最低日均低温(LMDLT)可达-38℃。而根据俄罗斯、加拿大、格陵兰岛以及波罗的海等官方机构所提供的北极海域气象数据显示,北极海域的最低日均气温甚至低过极地指南所述的低温,最低温度已近-45℃。极寒的气温环境会给极地航行船舶的安全营运带来巨大挑战,因此对于极地船舶防寒措施的研究是极地船舶设计的重要方向之一。

防寒措施按其性质主要可分为防冻和除冰两类[1]。防冻(ANTI-ICING)指通过覆盖、绝热、加热等方式来防止暴露在低气温环境下的设备或系统表面冰雪堆积和冻结,确保在其保护下设备或系统可实现立即使用;除冰(DE-ICING)指通过各类工具和手段去除设备或系统表面积冰和积雪,允许设备或系统在合理的准备时间内(一般为4-6 h)可启用。防寒措施按其形式又可分为主动措施和被动措施两类,其中主动措施是指主要通过消耗能量防止积雪、积冰、冻结等负面影响的措施;被动措施与之相反。防冻可采用持续运行的电伴热、蒸汽伴热等主动措施;也可采用遮蔽保护、绝缘隔热、设置泄放等被动措施来实现。而除冰基本需要依靠主动措施完成工作,如蒸汽吹除、热水喷淋、手动机械除冰以及根据实际需要启动的加热措施等。对于在低气温区域航行的船舶,防冻措施的作用相比与除冰措施更为可靠。

[1]CCS《钢制海船入级规范》第8篇第13章

2、极地船舶相关规则对防寒设计对象的要求

对于船舶轮机系统、露天甲板设备、居住舱室以及空调通风系统等方面均需考虑在经受严酷低气温环境下能够确保良好的居住及工作环境要求,保障设备和系统能够及时且正常运行,从而确保船舶安全航行。

根据对各大船级社关于极区及寒冷环境规范要求的分析,各类规范对于防寒设计对象的选择基本相似,但又略有差异。以甲板机械、救生设备、舱面属具、舱室环境及全船通风为例,将各系统中的主要防寒设计对象作了简要列举,如下表所示:

表1:各大船级社防寒设计对象梳理


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各国船级社的极区及寒冷环境规范对于极地船舶设计服务温度的设定基本一致,可知设计服务温度的具体要求如下:
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图1:极地服务温度(PST)定义


3、通过技术标准落实极地船舶的防寒措施

目前,国际标准化组织船舶与海洋技术技术委员会(ISO/TC8)所涉及已立项的极地船舶相关防寒标准共4项,如下表,且均为韩国提出。数据显示,韩国承接建造极地船舶的造船企业为大宇造船海洋、现代重工、三星重工等。韩国是极地船舶的主要建造国家。从高冰级船舶的建造情况来看,韩国实力很强,其承接的PC5级以上的极地船舶占全球总量的60%左右(以载重吨计),其中包括韩国大宇造船海洋2013年一次性承接的俄罗斯亚马尔项目15艘PC3级17万立方米LNG船订单,价值50亿美元。韩国STX已着手开发大型冰区集装箱船、极地破冰穿梭 LNG船;三星重工已将冰区船舶作为其新技术研发的重要方向;大宇造船将破冰油船、北极钻井船 作为重点高新技术产品进行研发;欧洲也在重点研发冰区船舶配套设备。

表2:极地船舶相关防寒ISO TC8国际标准


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由于极地船舶防寒设计需要考虑多个设计对象,因此船舶防寒措施的落实规模相对庞大,国际标准立项资源也比较丰富。因此,建议目前我国可以通过对现有防寒设计措施的相关要求和国际标准的梳理研究,结合极地船舶防寒措施技术发展现状和趋势,开展相关标准的预先研究工作,为我国后续设计与建造极地科考破冰船提供相关参考与技术指导。

来源:国际海事研究中心

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