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中国船级社发布《船舶替代设计和布置应用指南》

2019-04-03 08:02:41
来源:中国船检 编辑: 国际船舶网 我有话要说

近年来,豪华邮轮、核能发电平台、海洋工程支持船等新颖船舶不断出现,这些船舶的设计有些按照国际海事组织(IMO)公约和规则的规定性要求执行比较困难。因此,作为基于规则的船舶设计的有效补充,船舶替代设计和布置(以下简称替代设计)得到了越来越多的应用。

替代设计是指不能直接按公约和规则的规定性要求进行设计,而是以替代方法满足相应规定性要求的目的的措施。与基于规则的船舶设计不同,替代设计方法是一种基于目标的船舶设计方法,它突破了规定性要求的限制,将安全视为设计目标而不是约束条件,通过风险分析,提供了更加灵活的设计选择,在与规定性要求具有同等安全水平下得到满足功能需要的设计方案。

替代设计给新技术应用、新船型开发提供了可操作途径,但也给船舶的设计、审批、建造和检验提出了新挑战,需要制定配套的船舶替代设计应用指南和审批程序。中国船级社(CCS)在IMO有关通函指南基础上,研究建立了船舶替代设计的流程和方法,制定了替代设计的控制要求,包括:设计团队的组建、替代设计的准备、定性的初步分析、定量分析、文件/报告的编制、性能衡准的制定等,在此基础上编制了《船舶替代设计和布置应用指南》。该指南还结合邮轮常见的结构消防(大于1600m2/48m的主竖区)和救生设备(大于150人的救生艇)的替代设计,进行典型案例分析,建立了替代设计应用示例,旨在为实施IMO公约、主管机关法规和CCS规范所允许的替代设计提供技术指导和方法示例。

替代设计的应用一般限制在公约、法规及规范允许采用替代设计的条款范围内,就SOLAS公约而言,包括:

(1)SOLAS公约II-1章,C和E部分:机器设备和周期性无人值班机器处所;

(2)SOLAS公约II-1章,D部分:电气装置;

(3)SOLAS公约II-2章:消防安全;

(4)SOLAS公约III章:救生设备和装置;

(5)SOLAS公约XIV章:极地水域营运船舶的安全措施。

目前,替代设计常用于解决以下几类设计问题:

(1)大型主竖区(>1600m2/48m)的布置;

(2)上建防火结构的设置,包括大型防火门,轻质非钢质构芯结构替代“A”级结构等;

(3)单一空间的电梯围阱;

(4)大型救生艇(>150人)的布置;

(5)海上撤离系统(MES)替代救生艇等。

替代设计的开展,首先需要全面正确地理解规定性要求的意图,确定设计的安全目标和评估准则。以上述大型主竖区应用问题为例,消防安全目标是确保人员生命安全,也即SOLAS公约规定的减少火灾造成的生命危险。为确定是否达到这一目标,需要引入可用安全疏散时间(系指从受到火或烟影响的处所安全疏散的可用时间,ASET)和必需安全疏散时间(系指从受到火或烟影响的处所安全疏散的所需时间,RSET)来分析评估所有人员的安全脱险情况,即:

(1)如果在所有事故场景下ASET大于RSET,无需进一步分析。可提供相应的控制措施(例如烟气管理系统和设备)帮助达到这个结果。

(2)如果撤离过程中任一项衡准(温度、热辐射、能见度、CO浓度)超过MSC.1/Circ.1552所建议的数值(ASET<RSET),说明该设计方案无法确保人员安全目标,需要进一步修改设计方案。

在确定上述的评估准则基础上,需要对替代设计所涉及范围内的船舶布置情况(包括起火前状况、点火源、可燃物和人员分布、消防措施等)进行全面的危险识别,分析存在什么危险源、什么条件发生事故、以及会发生什么事故,进而以最不利的原则设定事故场景。

在设定事故场景下,替代设计量化分析的核心任务,就是确定ASET和RSET两个值。

(1)确定ASET:ASET也就是从着火至处所区域达到人命安全性能衡准阈值的时间。ASET通常借助计算机模拟进行火灾烟气蔓延分析获得,常用的计算机模拟软件包括FDS,SMART Fire等。

(2)确定RSET:RSET通过MSC.1/Circ.1533通函中的高级撤离分析方法,确定完全撤离处所的最大RSET,常用的计算机模拟软件包括Maritime EXODUS等。

在实船替代设计中,欲使ASET>RSET成立,一般可采取的措施包括:

(1)增大ASET的措施:控制火灾规模,降低可燃物的数量,加强和优化处所的烟气管理系统等;

(2)减少RSET的措施:改善疏散条件,控制人员密度,加强火灾早期报警等。

这些不同措施可以组合成不同的设计方案,在实现人员安全目标的基础上,对不同设计方案进行成本效益分析,从而确定最优化的最终设计。

该指南已于2019年3月1日生效。

近几年,CCS通过社内科研项目及工信部高技术船舶科研项目的技术攻关,已经具备独立开展替代设计的技术能力,包括风险评估方法、数值模拟计算工具等。这为我国豪华邮轮等新颖船舶发展提供有力的技术支持和保障。

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