熊 聰，吳 坤

（中集船舶海洋工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 201103）

0 引 言

隨著海上油氣開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，海上作業(yè)越來(lái)越多元化、智能化。高集成、高智能化是當(dāng)前海洋工程船舶的發(fā)展趨勢(shì)。一人橋樓設(shè)計(jì)作為高智能化和技術(shù)進(jìn)步的成果，得到了越來(lái)越多船舶的青睞，既能減少船員數(shù)量，提高其工作效率，又能增強(qiáng)船舶航行的安全性。

各大船級(jí)社都推出了有關(guān)駕駛室設(shè)計(jì)的入級(jí)符號(hào)和要求，以適應(yīng)船東對(duì)航海安全的要求。顧燦虹等基于320 000 載重噸超大型油船分析了美國(guó)船級(jí)社一人橋樓符號(hào)設(shè)計(jì)要點(diǎn)；仇挺等基于4 000 車(chē)位汽車(chē)滾裝船分析了英國(guó)船級(jí)社一人橋樓符號(hào)設(shè)計(jì)要點(diǎn)；陳默基于9 000 載重噸化學(xué)品船分析了挪威船級(jí)社（Det Norske Veritas，DNV）一人橋樓符號(hào)設(shè)計(jì)要點(diǎn)；楊鑫等淺析了DNV一人橋樓要求中人因工程學(xué)的應(yīng)用。

在各船級(jí)社的要求中，以DNV入級(jí)符號(hào)NAUT（AW）的要求最為嚴(yán)格，其對(duì)視線、窗戶的細(xì)節(jié)、工作環(huán)境、通道、凈高、控制臺(tái)的設(shè)計(jì)、人機(jī)交互和相關(guān)設(shè)備配備等均有詳盡而嚴(yán)格的要求。

由于起重船的特殊設(shè)計(jì)會(huì)影響視野，例如船尾大型吊機(jī)和甲板載運(yùn)大件貨物會(huì)影響向艉的視野，船首直升機(jī)平臺(tái)會(huì)影響向艏的視野，在滿足NAUT（AW）的要求時(shí)，需對(duì)該類(lèi)型船作特殊考慮并應(yīng)用替代設(shè)計(jì)的方法，本文以某起重船為例，著重分析如何滿足NAUT（AW）對(duì)駕駛室視線的要求和設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 概 述

本文所述起重船為一艘無(wú)限航區(qū)自航起重船，采用單甲板、垂直球艏和方艉設(shè)計(jì)，艉部設(shè)有起重機(jī)，所有上層建筑（包括駕駛室和機(jī)艙）都設(shè)于艏部。該船的主尺度見(jiàn)表1。

表1 目標(biāo)船主尺度

2 駕駛室內(nèi)的水平視野

NAUT（AW）要求在駕駛室內(nèi)的水平視野能看到船舶周?chē)?60°的區(qū)域。該視野最多可通過(guò)2 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，2 個(gè)觀測(cè)點(diǎn)之間的距離不超過(guò)15 m，分別位于航行和監(jiān)控工作站的兩邊。360°視野應(yīng)在距離觀測(cè)者至少1 n mile處實(shí)現(xiàn)。

由于功能劃分的需要，該船駕駛甲板上布置有前后2 個(gè)獨(dú)立的區(qū)域，前面為駕駛室，后面為中央控制室（主要用于進(jìn)行動(dòng)力定位（Dynamic Positioning，DP）操作等），2 個(gè)區(qū)域之間設(shè)有艙壁。因此，該船不能滿足360°水平視野的要求，經(jīng)與DNV溝通，采用替代設(shè)計(jì)，用攝像頭補(bǔ)償向艉的視線。

起初攝像頭是布置在艏部上層建筑后端的，考慮到該船甲板裝載大件貨物時(shí)，向艉的視線會(huì)被貨物阻擋，最終決定將攝像頭布置在艉部左舷平臺(tái)上。由于每個(gè)船用攝像頭都有一定的視角，結(jié)合艉部視線需補(bǔ)償?shù)慕嵌?，需設(shè)置3 個(gè)攝像頭才能完全補(bǔ)償艉部視野：1 個(gè)位于艉部左舷平臺(tái)最左邊，朝向船舶左后方，用于補(bǔ)償左后方視野，該視野能在距離觀測(cè)者至少約538 m 處實(shí)現(xiàn)，小于1 n mile；另外2 個(gè)位于艉部左舷平臺(tái)右邊，其中一個(gè)朝向船舶正后方，用于補(bǔ)償正后方視野，另一個(gè)朝向船舶右后方，用于補(bǔ)償右后方視野，且該視野能在距離觀測(cè)者至少約418 m處實(shí)現(xiàn)，小于1 n mile（見(jiàn)圖1）。對(duì)于用來(lái)補(bǔ)充視線的攝像頭，須滿足以下要求：

圖1 駕駛室內(nèi)的水平視野

1）必須為認(rèn)可的船用型攝像頭；

2）應(yīng)設(shè)有雨刮器、淡水沖洗和加熱系統(tǒng)；

3）閉路電視（Closed Circuit Television，CCTV）系統(tǒng)應(yīng)與主電源和應(yīng)急電源連接；

4）CCTV系統(tǒng)應(yīng)能提供真實(shí)顏色的圖片；

5）CCTV設(shè)備要滿足電磁兼容（Electro Magnetic Compatibility，EMC）的要求；

6）應(yīng)設(shè)有方向指示器或在攝像頭正后方設(shè)置1 根細(xì)桿，使操作人員能通過(guò)攝像頭知道船舶的方向，3 個(gè)攝像頭中只需要1 個(gè)設(shè)置細(xì)桿即可。

3 工作站位置視野

3.1 工作站（含航行、監(jiān)控和操作工作臺(tái)）視野

3.1.1 向艏的垂向視野

從工作站位置所見(jiàn)的海面視域，在所有吃水、縱傾和甲板載貨狀態(tài)下，自船首前方至任何一舷10°范圍內(nèi)均不應(yīng)有超過(guò)2 倍船長(zhǎng)或500 m（取其小者）的遮擋，自船首任意一舷10° ～90°范圍內(nèi)不應(yīng)有超過(guò)500 m 的遮擋。視點(diǎn)在高度方向上距離甲板1 500 mm。由于本文所述起重船的上層建筑和駕駛室在船首，此要求很容易滿足。

水平面向上垂向角度最小5°范圍內(nèi)不應(yīng)被直升機(jī)甲板或其他結(jié)構(gòu)遮擋。本文所述起重船艏部水平面向上垂向5°范圍內(nèi)被直升機(jī)甲板遮擋了（見(jiàn)圖2）。經(jīng)與DNV 溝通，采用替代設(shè)計(jì)，在艏部直升機(jī)甲板下方通道平臺(tái)欄桿上設(shè)置3 個(gè)攝像頭：1 個(gè)位于通道平臺(tái)左邊，朝向船舶左前方，用于補(bǔ)償左上前方視野；1 個(gè)位于通道平臺(tái)中間，朝向船舶正前方，用于補(bǔ)償正上前方視野；1 個(gè)位于通道平臺(tái)右邊，朝向船舶右前方，用于補(bǔ)償右上前方視野（見(jiàn)圖3）。

圖2 艏部水平面向上垂向視野

圖3 艏部水平面向上垂向補(bǔ)償視野

3.1.2 向艏的水平視野

從工作站位置所見(jiàn)水平視域應(yīng)延伸為一個(gè)不小于225°的扇面，即從正前方至船舶任意一舷不小于22.5°的正橫后方向。在該225°水平視域內(nèi)，所有由貨物、起貨裝置、窗戶間隔及其他障礙物導(dǎo)致的盲視扇形區(qū)域的總弧度不能超過(guò)30°；自船首前方至任意一舷90°水平視域內(nèi)，盲區(qū)總弧度不能超過(guò)20°；自船首前方至任意一舷10°水平視域內(nèi)，盲區(qū)總弧度不能超過(guò)5°；其他單個(gè)盲區(qū)總弧度不能超過(guò)10°；2 個(gè)盲區(qū)之間的可視范圍至少為5°。窗戶之間的間隙對(duì)視野的影響很大，窗戶需盡量做大，使間隔的數(shù)量最少、距離最短。

3.1.3 向艉的視野

1）向艉的水平視野要求自船尾正后方至任意一舷5°范圍內(nèi)均無(wú)遮擋，且該10°范圍內(nèi)不能有盲區(qū)；

2）向艉的垂向視野要求從工作站位置所見(jiàn)向艉的海面視域，在所有吃水、縱傾和甲板載貨狀態(tài)下，自船尾均不應(yīng)有超過(guò)2 000 m的遮擋。

本文所述起重船向艉的視野均通過(guò)艉部3 個(gè)攝像頭補(bǔ)償。

3.2 駕駛室兩翼工作站視野

1）水平視野：從駕駛室兩翼工作站位置所見(jiàn)水平視域應(yīng)延伸為一個(gè)不小于225°的扇面，即從正前方至船舶任意一舷不小于22.5°的正橫后方向。

2）垂向視野：從駕駛室兩翼工作站位置操作時(shí)，應(yīng)能看到船首和船尾的船體外板，能看到的船體外板長(zhǎng)度不小于船長(zhǎng)的1/2。

本文所述起重船的駕駛室為全封閉式駕駛室，其寬度超過(guò)最大船寬，翼橋工作站的視野完全能滿足規(guī)范的要求。

3.3 主操舵位置視野

從主操舵位置所見(jiàn)水平視域應(yīng)延伸為一個(gè)從正前方至船舶每一舷至少60°的扇面；這與《國(guó)際海上人命安全公約》（International Convention for the Safety of Life at Sea，SOLAS）的要求一致。

3.4 GMDSS工作站視野

從全球海上遇險(xiǎn)與安全系統(tǒng)（Global Maritime Distress and Safety System，GMDSS）位置所見(jiàn)水平視域應(yīng)延伸為一個(gè)至少?gòu)拇鬃笙?0°向艏至右舷后方22.5°的扇面，且在該202.5°的扇形范圍內(nèi)，由駕駛室內(nèi)外的甲板支撐及其他障礙物產(chǎn)生的單個(gè)盲區(qū)不能超過(guò)10°。該盲區(qū)可不用考慮窗框的影響。鑒于該要求，該船的GMDSS布置在駕駛室右舷。

4 駕駛室窗戶要求

4.1 窗戶的大小

各工作站要求的視野范圍內(nèi)的所有駕駛室窗戶上緣在高度上距離駕駛室地板上表面最小為2 000 mm，窗戶下緣在高度上距離駕駛室地板上表面最大為1 000 mm。窗戶的寬度不能小于1 200 mm。

對(duì)于駕駛室前面的窗戶，當(dāng)其與視點(diǎn)（控制臺(tái)后面350 mm，在高度上距離駕駛室地板上表面1 500 mm處）之間的距離大于1 500 mm時(shí)，窗戶下緣的高度應(yīng)滿足圖4 所示的要求。本文所述起重船駕駛室前面的窗戶高度見(jiàn)圖5。

圖4 規(guī)范要求的窗戶下緣高度

另外，駕駛室前面窗戶應(yīng)向外傾斜，與垂直面的夾角在15° ～25°范圍內(nèi)。本文所述起重船前面窗戶的傾斜角度約為16.5°（見(jiàn)圖5）。

圖5 目標(biāo)船駕駛室窗戶布置

各工作站要求的視野范圍內(nèi)的駕駛室兩側(cè)和后面的窗戶也應(yīng)向外傾斜，與垂直面的夾角不小于4° ～5°。

各視野范圍內(nèi)的駕駛室窗戶之間的距離應(yīng)不超過(guò)150 mm。若窗戶之間有加強(qiáng)筋，則加強(qiáng)筋的深度應(yīng)小于120 mm，且窗格的寬度不應(yīng)超過(guò)100 mm。

4.2 窗戶的清晰度

為保證駕駛室具有清晰的視野，所有位于駕駛室視線要求范圍內(nèi)的窗戶都應(yīng)配備重型雨刮器、淡水沖洗系統(tǒng)、有效的除冰和除霧系統(tǒng)及遮陽(yáng)簾，且不應(yīng)設(shè)置偏振及著色玻璃窗。

5 駕駛室外型

5.1 駕駛室翼橋

駕駛室翼橋應(yīng)延伸至最大船寬處。翼橋上的舷墻高度不超過(guò)1 000 mm，舷墻頂應(yīng)設(shè)置在高度上距離翼橋地面不超過(guò)1 200 mm的欄桿。舷墻與欄桿之間的空隙應(yīng)不小于120 mm。若在駕駛室翼橋前面增加擋風(fēng)板，則由擋風(fēng)板導(dǎo)致的扇形盲區(qū)的弧度應(yīng)不超過(guò)10°。

本文所述起重船的駕駛室為全封閉式駕駛室，其寬度超過(guò)最大船寬。

5.2 擦窗通道

駕駛室窗戶前面應(yīng)設(shè)置一條擦窗通道，防止雨刮器或淡水沖洗系統(tǒng)發(fā)生故障。除了駕駛甲板兩翼，該船其他位置的擦窗通道可由甲板兼用，無(wú)需額外設(shè)置。

5.3 駕駛室凈高

駕駛室凈高至少應(yīng)為2 250 mm，在天花板上有突出設(shè)備的地方，該高度可降至2 100 mm（見(jiàn)圖4），駕駛室入口和門(mén)處的高度至少為2 000 mm。

6 結(jié) 語(yǔ)

DNV一人橋樓入級(jí)符號(hào)NAUT（AW）對(duì)駕駛室視線的要求很高，一般很難完全滿足。在設(shè)計(jì)船舶駕駛室時(shí)，可考慮采取以下措施：

1）改善集控臺(tái)位置處駕駛室外形的設(shè)計(jì)，在船首225°視域范圍內(nèi)盡量不設(shè)置障礙物；

2）駕駛室窗戶下緣在高度上應(yīng)盡量低，窗戶之間的結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡量減小盲區(qū)；3）控制臺(tái)的布置應(yīng)考慮規(guī)范對(duì)通道的要求，選取合適的尺寸并進(jìn)行合理布置；

4）采用替代方法，在不能完全滿足視線要求的位置，通過(guò)設(shè)置合適的攝像頭補(bǔ)償視野。

一人橋樓入級(jí)符號(hào)NAUT（AW）除了對(duì)駕駛室的視線有嚴(yán)格要求以外，對(duì)駕駛室內(nèi)的設(shè)備配置和環(huán)境等都有要求，在后續(xù)研究中，可對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充。另外，由于各船級(jí)社的一人橋樓要求略有差別，在以后的工作中可對(duì)各船級(jí)社一人橋樓符號(hào)的區(qū)別進(jìn)行研究，這對(duì)需要一人橋樓功能的船舶前期設(shè)計(jì)階段的駕駛室布局具有重要的參考作用。