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摘 要：BV COLD DI符号是BV船级社关于船舶短期寒冷天气环境运行的一个附加符号。本文主要根据实船建造经验介绍BV 规范中 COLD DI符号关于露天防冻要求，包括设计原则、设计要求以及应对措施，如露天管路的防冻措施、排舷外口的防冻措施、压载舱的防冻措施和通风设备的防冻措施等。
关键词：寒冷气候;船舶;防冻
中图分类号：U664.8 文献标识码：A
Weather Deck Anti-freezing Design of 1 100TEU
Container Ship for BV COLD DI
WU Yufang
（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co.， Ltd.， Guangzhou 510725 ）
Abstract： The BV COLD DI symbol is an additional class notation of the BV Classification Society for the operation of ships in short period cold weather conditions. This paper mainly introduces the anti-freezing requirements on weather deck for BV class notation COLD DI based on the experience of ship construction， including design principle， design requirements， and countermeasures， such as anti-freezing measures for piping on weather deck， overboard pipes， ballast tanks and ventilation equipment.
Key words： Cold weather; Ship; Anti-freezing
1 前言
近十年來，随着全球气候变暖，极地航运已成为一个热点。IMO于2009年12月通过了《在极地水域内船舶航行指南》;与此同时，国际船级社协会（IACS）于2006年颁布了《极地船级要求》;2014年11月21日IMO通过了《国际极地水域营运船舶规则（极地规则）》。
2016年我公司签约4条满足BV船级社 COLD DI入级符号的1 100TEU集装箱船，其主要参数如下：
船长 159.90 m
两柱间长 150 m
船宽 24.5 m
型深 14.8 m
设计吃水 8.25 m
结构吃水 10.5 m
集装箱数 1 148TEU
总吨位 约15 300 t
设计航速 20 kn
载重量 20 400 DWT
定员 21人
续航力 12 000 n mile
取得COLD DI 符号的船舶能在短时间低温环境下操作，本文简要介绍该型船响应BV COLD DI 符号关于露天设施的防冻设计。
2 BV规范附加COLD DI符号的解读
2.1 COLD DI 的定义
BV规范附加COLD DI符号授予短时间内在寒冷气候环境下操作的船舶，不包含那些被冰层覆盖的水域，而配置满足需要的除冰系统和设备。
COILD DI 符号不同于《极地规则》的要求，只适用于短时间在寒冷气候下操作的船舶，水面未出现结冰现象。对于机械装置，一是保证推进系统和其他重要系统运行可靠性;二是阻止结冰，因结冰会影响船舶安全和船员的安全。
2. 2 设计原则
附加COLD DI符号船舶的设计原则：一是保证机器处所维持一定温度，保证该处所的设备正常运行，尤其是推进装置、电器设备、辅助系统和其他一些重要系统;二是防止管子和附件内部形成冰。重点考虑管路的布置应避免在透气管内（尤其是海底门、冷却水循环舱、压载舱的透气管）或者自动关闭装置内部（如有）形成冰，包含冷却水循环舱和压载舱的测深、溢流、透气管路，以及其它露天区域的管系（如压缩空气、蒸汽管或蒸汽泄放管、水喷淋管、露天疏排水、冲洗管和泄放管等）;三是防止通风口形成冰，特别是服务于机械处所、应急发电机房和空调机间的通风口。 2.3 露天区域防冻设计要求
露天区域防冻设计要求，可归结为以下几点：
（1）露天管路防凍：可以通过增加伴热或放泄的方式实现，比如压缩空气、疏排水、透气测深、消防喷淋、燃油管等;
（2）液舱防冻：防止舱内结冰导致结构变形，主要是位于水线以上的冷却水循环舱和压载舱。需要注意的是，淡水舱如果有一部分在水线以上也应考虑防冻。规范要求：“应确保压载舱的液位传感器和遥测装置能操作;每个压载舱要提供温度传感器并在舱内出现低温的情况下给出报警;压载泵要提供泵吸口处的低压报警和切断装置”;
（3）通风口防冻：防止空气进口结冰，可以采用闭式通风循环、加热等措施来实现。比如机舱、应急发电机房、中央空调等进风口，以及装载危险品货舱进出风口;
（4）露天绝缘防冻：如果有提供绝缘材料，需用合适的壳体保护，以能抵挡可能的海水冲击。
3 防冻设计实施方案
3.1 露天管路的防冻措施
露天管路的防冻措施应能保证防止管路内部结冰，常用的防冻措施有两种：一种是加热伴行;另一种是放空管内残液。加热伴行又分为电加热、蒸汽加热、热油加热等几种型式，不同的加热型式对成本有较大影响。该船配有热油系统，但采用热油加热方式成本较高，考虑到成本和可行性采用了电加热型式，加热丝最高温度65 ℃。
（1）露天疏排水管路
① 由于货舱区域露天的疏排水管通常是直接排舷外，且排舷外高度常在水线以上，按照规范要求管子排舷外处要有防冻措施：为了减少接线盒数量，电加热带从上到下设置，如图1、图2所示。
② 上建露天的疏排水管路，仅对会影响逃生、救生通道的地漏所在管路设置电加热装置，结冰之后采用手动除冰的方式;
③ 考虑到电加热带的绝缘性能，电加热带绕在管路和地漏外部;如果绕在地漏和管子里面，绝缘等级要相应提高且施工不太方便;电加热带在管外部由常规电器用的绑扎带固定;
④ 为了节省接线盒，电加热带从管路上端连续绕到管路下端;
⑤ 为了提高电加热带的有效功率，所有带电加热的管路都设置了绝热包扎，并在铝箔布外面再包覆一层0.5 mm厚的不锈钢板作为保护，如图3所示。
（2）露天压缩空气管路
仅对影响到船舶安全的设备的压缩空气管路经过露天时才设置电加热，如汽笛的压缩空气管等;其他杂用的压缩空气管不设加热。
（3）露天透气测深管路
① 透气帽
为了防止空气进口结冰，压载水舱和冷却水循环舱的透气帽带电加热。电加热透气帽采用整体带电加热的形式，而不是在透气帽外部包覆加热带的形式;
② 测深管
仅对压载水舱和冷却水循环舱的测深管，且测深管伸出甲板面暴露于露天时，甲板面上那一截需配电加热;当测深管与甲板面平齐时，由于管子不在露天则不需设置。
（4）露天喷淋管路
露天喷淋管路主要是指货舱喷淋管路和洗窗喷淋管路，这些管路由室内穿到室外的通舱舱件参照排烟管的通舱件设置了绝缘隔离装置。
（5）露天消防管路
露天消防管路主要是通过设置放泄阀，当消防管不用时通过放泄阀放掉管路内部的残水，同时对露天管路进行绝热包扎的方式进行防冻，绝热包扎材料和形式与疏排水管相同。
（6）燃油输送管路
考虑到燃油从驳船上加到船上时一般都有一定的温度，且当从船上往外将油驳出时，油舱内和甲板面以下的管路都有加热，所以加油站的燃油管未提供加热。
3.2 排舷外口的防冻措施
排舷外口在轻载水线下≥400 mm时，无需加热，反之则宜加热。如前所述，货舱的疏排水排舷外口都在轻载水线以上，故需配加热。
连接到海底门的透气管也和压载水舱的透气管一样设置电加热。由于应急海底门的透气为鹅颈透气，电加热带直接绕在露天的透气管上。
3.3 压载水舱、冷却水循环舱的防冻措施
边压载舱的舱室顶部一般都在设计水线以上暴露的环境中，长时间与低温环境接触，顶部的压载水很容易结冰堵塞透气管路，造成压载舱室的船体结构变形，破坏船体结构，故应设置加热;而处于水线以下的压载水舱则不考虑防冻措施。
一般集装箱船的边压载舱都有一部分舱容在水线以上，故须考虑防冻措施。
（1）设置温度检测
No.1 底压载舱和首尖舱因有一部份在水线以上，故要考虑设置温度监测;由于边压载水舱顶装的液位传感器都带有温度感应的功能，故所有边压载舱不单独带温度传感器。
（2）设置吹泡管
为了防止边压载水舱在水线上面的部分液面结冰，为边压载舱设置了吹泡管，不停扰动水舱内的水。吹泡管设置在舱柜的底部，喷口朝上，吹泡压缩空气的最大压力不得超过水舱的设计压力，如图4所示。
3.4 通风设备的防冻措施
（1）为空调、机器处所、应急发电机房服务的进风口设置电加热百叶窗，由百叶窗厂家整体供货;其他风口不设加热。
（2）有些货舱既可以装载冷藏箱，又可以装载危险品，出于安全和经济性考虑，只为危险品进出风口设置电加热;由于有些百叶窗布置在舷侧舱口围上方的舱盖上，如果在这些百叶窗上设置电加热，那插座线之类的在舱盖吊装时都不能固定，所以将用于危险品的通风装置尽量都布置在货舱中间段，而不布置在舷侧舱盖上。
4 结束语
BV COLD DI符号仅适用于短时间在寒冷气候环境下操作的船舶，不包含那些在被冰层覆盖的水域航行的船舶，所以其防冻要求相对于破冰船等极地长时间运营的船舶有所降低。本文仅是参照入级BV规范船舶的建造经验作出的一些简介，愿能为类似船舶设计提供借鉴。
参考文献
[1]许运秀. 冰区航行船舶规范标准的发展[J]，中国船检， 2010. 9.
[2] IMO， MSC. 385（94）号决议. MSC94/21/Add.1Annex 6， 2014.
[3] BV 船级社. rules for the classification of steel ships NR467， （ part E， Ch10 ，
Sec11 ） ， P168-P171，Consolidated Edition for Documentation Only， July
2016.
[4]阎晓丽.极地多用途集装箱船液舱及管系防冻设计技术探讨[J]，广
东造船，2017 （6）.
关键词：寒冷气候;船舶;防冻
中图分类号：U664.8 文献标识码：A
Weather Deck Anti-freezing Design of 1 100TEU
Container Ship for BV COLD DI
WU Yufang
（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co.， Ltd.， Guangzhou 510725 ）
Abstract： The BV COLD DI symbol is an additional class notation of the BV Classification Society for the operation of ships in short period cold weather conditions. This paper mainly introduces the anti-freezing requirements on weather deck for BV class notation COLD DI based on the experience of ship construction， including design principle， design requirements， and countermeasures， such as anti-freezing measures for piping on weather deck， overboard pipes， ballast tanks and ventilation equipment.
Key words： Cold weather; Ship; Anti-freezing
1 前言
近十年來，随着全球气候变暖，极地航运已成为一个热点。IMO于2009年12月通过了《在极地水域内船舶航行指南》;与此同时，国际船级社协会（IACS）于2006年颁布了《极地船级要求》;2014年11月21日IMO通过了《国际极地水域营运船舶规则（极地规则）》。
2016年我公司签约4条满足BV船级社 COLD DI入级符号的1 100TEU集装箱船，其主要参数如下：
船长 159.90 m
两柱间长 150 m
船宽 24.5 m
型深 14.8 m
设计吃水 8.25 m
结构吃水 10.5 m
集装箱数 1 148TEU
总吨位 约15 300 t
设计航速 20 kn
载重量 20 400 DWT
定员 21人
续航力 12 000 n mile
取得COLD DI 符号的船舶能在短时间低温环境下操作，本文简要介绍该型船响应BV COLD DI 符号关于露天设施的防冻设计。
2 BV规范附加COLD DI符号的解读
2.1 COLD DI 的定义
BV规范附加COLD DI符号授予短时间内在寒冷气候环境下操作的船舶，不包含那些被冰层覆盖的水域，而配置满足需要的除冰系统和设备。
COILD DI 符号不同于《极地规则》的要求，只适用于短时间在寒冷气候下操作的船舶，水面未出现结冰现象。对于机械装置，一是保证推进系统和其他重要系统运行可靠性;二是阻止结冰，因结冰会影响船舶安全和船员的安全。
2. 2 设计原则
附加COLD DI符号船舶的设计原则：一是保证机器处所维持一定温度，保证该处所的设备正常运行，尤其是推进装置、电器设备、辅助系统和其他一些重要系统;二是防止管子和附件内部形成冰。重点考虑管路的布置应避免在透气管内（尤其是海底门、冷却水循环舱、压载舱的透气管）或者自动关闭装置内部（如有）形成冰，包含冷却水循环舱和压载舱的测深、溢流、透气管路，以及其它露天区域的管系（如压缩空气、蒸汽管或蒸汽泄放管、水喷淋管、露天疏排水、冲洗管和泄放管等）;三是防止通风口形成冰，特别是服务于机械处所、应急发电机房和空调机间的通风口。 2.3 露天区域防冻设计要求
露天区域防冻设计要求，可归结为以下几点：
（1）露天管路防凍：可以通过增加伴热或放泄的方式实现，比如压缩空气、疏排水、透气测深、消防喷淋、燃油管等;
（2）液舱防冻：防止舱内结冰导致结构变形，主要是位于水线以上的冷却水循环舱和压载舱。需要注意的是，淡水舱如果有一部分在水线以上也应考虑防冻。规范要求：“应确保压载舱的液位传感器和遥测装置能操作;每个压载舱要提供温度传感器并在舱内出现低温的情况下给出报警;压载泵要提供泵吸口处的低压报警和切断装置”;
（3）通风口防冻：防止空气进口结冰，可以采用闭式通风循环、加热等措施来实现。比如机舱、应急发电机房、中央空调等进风口，以及装载危险品货舱进出风口;
（4）露天绝缘防冻：如果有提供绝缘材料，需用合适的壳体保护，以能抵挡可能的海水冲击。
3 防冻设计实施方案
3.1 露天管路的防冻措施
露天管路的防冻措施应能保证防止管路内部结冰，常用的防冻措施有两种：一种是加热伴行;另一种是放空管内残液。加热伴行又分为电加热、蒸汽加热、热油加热等几种型式，不同的加热型式对成本有较大影响。该船配有热油系统，但采用热油加热方式成本较高，考虑到成本和可行性采用了电加热型式，加热丝最高温度65 ℃。
（1）露天疏排水管路
① 由于货舱区域露天的疏排水管通常是直接排舷外，且排舷外高度常在水线以上，按照规范要求管子排舷外处要有防冻措施：为了减少接线盒数量，电加热带从上到下设置，如图1、图2所示。
② 上建露天的疏排水管路，仅对会影响逃生、救生通道的地漏所在管路设置电加热装置，结冰之后采用手动除冰的方式;
③ 考虑到电加热带的绝缘性能，电加热带绕在管路和地漏外部;如果绕在地漏和管子里面，绝缘等级要相应提高且施工不太方便;电加热带在管外部由常规电器用的绑扎带固定;
④ 为了节省接线盒，电加热带从管路上端连续绕到管路下端;
⑤ 为了提高电加热带的有效功率，所有带电加热的管路都设置了绝热包扎，并在铝箔布外面再包覆一层0.5 mm厚的不锈钢板作为保护，如图3所示。
（2）露天压缩空气管路
仅对影响到船舶安全的设备的压缩空气管路经过露天时才设置电加热，如汽笛的压缩空气管等;其他杂用的压缩空气管不设加热。
（3）露天透气测深管路
① 透气帽
为了防止空气进口结冰，压载水舱和冷却水循环舱的透气帽带电加热。电加热透气帽采用整体带电加热的形式，而不是在透气帽外部包覆加热带的形式;
② 测深管
仅对压载水舱和冷却水循环舱的测深管，且测深管伸出甲板面暴露于露天时，甲板面上那一截需配电加热;当测深管与甲板面平齐时，由于管子不在露天则不需设置。
（4）露天喷淋管路
露天喷淋管路主要是指货舱喷淋管路和洗窗喷淋管路，这些管路由室内穿到室外的通舱舱件参照排烟管的通舱件设置了绝缘隔离装置。
（5）露天消防管路
露天消防管路主要是通过设置放泄阀，当消防管不用时通过放泄阀放掉管路内部的残水，同时对露天管路进行绝热包扎的方式进行防冻，绝热包扎材料和形式与疏排水管相同。
（6）燃油输送管路
考虑到燃油从驳船上加到船上时一般都有一定的温度，且当从船上往外将油驳出时，油舱内和甲板面以下的管路都有加热，所以加油站的燃油管未提供加热。
3.2 排舷外口的防冻措施
排舷外口在轻载水线下≥400 mm时，无需加热，反之则宜加热。如前所述，货舱的疏排水排舷外口都在轻载水线以上，故需配加热。
连接到海底门的透气管也和压载水舱的透气管一样设置电加热。由于应急海底门的透气为鹅颈透气，电加热带直接绕在露天的透气管上。
3.3 压载水舱、冷却水循环舱的防冻措施
边压载舱的舱室顶部一般都在设计水线以上暴露的环境中，长时间与低温环境接触，顶部的压载水很容易结冰堵塞透气管路，造成压载舱室的船体结构变形，破坏船体结构，故应设置加热;而处于水线以下的压载水舱则不考虑防冻措施。
一般集装箱船的边压载舱都有一部分舱容在水线以上，故须考虑防冻措施。
（1）设置温度检测
No.1 底压载舱和首尖舱因有一部份在水线以上，故要考虑设置温度监测;由于边压载水舱顶装的液位传感器都带有温度感应的功能，故所有边压载舱不单独带温度传感器。
（2）设置吹泡管
为了防止边压载水舱在水线上面的部分液面结冰，为边压载舱设置了吹泡管，不停扰动水舱内的水。吹泡管设置在舱柜的底部，喷口朝上，吹泡压缩空气的最大压力不得超过水舱的设计压力，如图4所示。
3.4 通风设备的防冻措施
（1）为空调、机器处所、应急发电机房服务的进风口设置电加热百叶窗，由百叶窗厂家整体供货;其他风口不设加热。
（2）有些货舱既可以装载冷藏箱，又可以装载危险品，出于安全和经济性考虑，只为危险品进出风口设置电加热;由于有些百叶窗布置在舷侧舱口围上方的舱盖上，如果在这些百叶窗上设置电加热，那插座线之类的在舱盖吊装时都不能固定，所以将用于危险品的通风装置尽量都布置在货舱中间段，而不布置在舷侧舱盖上。
4 结束语
BV COLD DI符号仅适用于短时间在寒冷气候环境下操作的船舶，不包含那些在被冰层覆盖的水域航行的船舶，所以其防冻要求相对于破冰船等极地长时间运营的船舶有所降低。本文仅是参照入级BV规范船舶的建造经验作出的一些简介，愿能为类似船舶设计提供借鉴。
参考文献
[1]许运秀. 冰区航行船舶规范标准的发展[J]，中国船检， 2010. 9.
[2] IMO， MSC. 385（94）号决议. MSC94/21/Add.1Annex 6， 2014.
[3] BV 船级社. rules for the classification of steel ships NR467， （ part E， Ch10 ，
Sec11 ） ， P168-P171，Consolidated Edition for Documentation Only， July
2016.
[4]阎晓丽.极地多用途集装箱船液舱及管系防冻设计技术探讨[J]，广
东造船，2017 （6）.