FPSO航行辅助系统设计

慈宏波

（大连中远海运重工有限公司，辽宁大连 116113）

0 引言

浮式生产储油和卸油装置（Floating Production Storage And Offloading, FPSO）上的航行辅助系统主要由标示平台的信号灯、声响信号组成，通过吸引任何方向驶近的船舶的注意来避免航行事故的发生。

对于配有直升机平台的FPSO，还需要考虑航空障碍灯和警告灯系统。该系统用于显示直升机平台平面以上的构筑物轮廓，使直升机驾驶员能够判断出障碍物的高度及其轮廓，进而起到避开障碍物的警示作用。除此之外，还需考虑视觉警告系统，视觉警告系统的状态灯是由闪烁的红灯组成，飞行员从任何方向都可以看到，能起到警示、安全起飞和降落的作用。

1 平台标示系统

1.1 系统配置

平台标示系统由船舶应急电源（电压230 V，频率60 Hz，单相）供电，并配备蓄电池及其充电器。蓄电池布置于蓄电池室，具有96 h备用供电功能[1-2]。

平台标示系统的供电系统需设置连锁功能，当生活区探测到危险气体后，应急关断系统（Emergency Shutdown, ESD）会对电池充电线路的开关进行脱扣切断。当蓄电池室探测到危险气体后，会抑制蓄电池的快充功能。

国际灯塔管理局协会（International Association of Lighthouse Authorities, IALA）推荐的人造离岸结构标志配备要求见表1。

表1 IALA推荐的人造离岸结构标志配备要求

综合分析，IALA对FPSO的推荐配置如下：

1）航标灯和辅助航标灯。航标灯选择10 n mile白色闪烁360°防爆灯，辅助航标灯选择3n mile红色闪烁360°防爆灯。主灯和辅灯应具有相同的特性，并配有光控开关和同步装置。主灯和辅灯以15 s为周期，发出与莫尔斯电码“U”同频的闪烁信号。

2）雾号。选择2 n mile雾号，可通过中央控制面板每30 s发送1次摩尔斯电码“U”。

3）雾探测器（能见度仪）。雾探测器的测量时间间隔为60 s。

4）雷达信标（Radar Beacon, RACON）。雷达信标的操作波段为9 320～9 500 MHz（X-Band Radar）和2 920～3 100 MHz（S-Band Radar）。雷达信标的信号会显示在触发雷达的显示器上，可提供距离、方位和识别信息。

5）光敏开关。光敏开关用于在夜间或能见度不良的情况下自动控制信号灯和雾笛。

6）主控箱和遥控板。

平台标示系统的信号灯和声响信号需满足IALA O-139的性能要求，所有室外安装的设备，无论是否布置在安全区域，均需要满足ZONE1及以上的防爆要求。

平台标示系统的主控板会输出公共报警到中控系统（Integration Control and Safety System, ICSS），包括信号灯故障、航行障碍灯故障、雾笛故障、蓄电池充电故障、探测器故障等。

1.2 平台标志的布置要求

根据船舶总布置图和厂家提供的配置方案，对信号灯、雾号等进行合理布置：

1）光敏开关应位于平台高处且无遮挡，确保可以采集到充足的光照，通常布置于生活楼最顶部的甲板面。

2）10 n mile白色主灯应布置在FPSO主甲板艉部的左右舷侧。对于单点系泊外传塔或内转塔的FPSO，应布置在外转塔前端或艏部前端模块。对于多点系泊的FPSO，应布置在船舶前端的左右舷侧。

3）对于3 n mile红色辅灯，当主灯足以对船舶艏艉进行标识的情况下，可不再布置辅灯。当单点系泊处仅布置1盏白色主灯时，在主灯附近的左右舷侧可各布置1盏红色辅灯。

4）在雷达桅平台或生活楼最顶部的甲板面上安装1个2 n mile雾探测器，应保证探测器前方40°角度范围内至少有10 m的自由视线[3]。

5）在雷达桅平台上安装1个雷达信标。

6）在艏部外砖塔提升服务平台或艏桅杆处安装1个雾笛。雾笛应和主信号灯或辅助信号灯布置在一起。信号灯和雾笛的安装高度应高出平均大潮高潮面6 m以上，30 m以下[4]。

7）主控箱布置于通信设备间（Telecom Equipment Room, TER），遥控板布置于中央控制站（Central Control Room, CCR）。

2 航空障碍灯及其警告灯

航空障碍灯及其警告灯的配置需要满足CAP 437的相关要求。此外，对于巴西海域的FPSO，还需要特别注意NORMAM-27/DPC对于海上直升机平台的要求规定。

2.1 航空障碍灯

航空障碍灯主要可分为低光强航空障碍灯（A型）和低光强航空障碍灯（B型），均为全方位稳定常亮红灯，相关配置要求见表2。

表2 航空障碍灯配置要求

1）低光强航空障碍灯（A型）

低光强航空障碍灯（A型）要求在水平方向实现光束全覆盖，垂直方向需要覆盖0°～30°的范围，其最小设置光强为10 cd。对于高于着陆区域或接近限制障碍物区边界的物体，需适当布置该灯；对于在降落区1 km范围内，且高于直升机平台10 m及以上的附属建筑物，应布置该灯；对于在高于着陆区平面15 m以上的物体，应装设光强相同的中间红灯，每间隔10 m装设1个，直至降落区域平面；对于火炬塔之类的结构，可用投光灯替代中间红灯，但投光灯的布置位置应能在照亮整个结构的同时，又不干扰直升机驾驶员的夜间操作。

2）低光强航空障碍灯（B型）

在平台最高点装设低光强航空障碍灯（B型），尽量安装在靠近末端的地方。低光强航空障碍灯（B型）要求在水平方向实现光束全覆盖，垂直方向0°～15°范围内的最小设置光强为50 cd，5°～8°范围内的最小设置光强为200 cd。

航空障碍灯的系统电源和控制板可以和平台标志系统共用，故障报警信息传送至集中控制安全系统（Integrated Control Safety System, ICSS）。

3）航空障碍灯的布置位置

在布置航空障碍灯时，需要综合考虑CAP 437、规格书的相关要求。

在火炬塔顶端布置太阳能航空障碍灯。该灯作为临时红色飞机警告灯，为过境飞行提供警告使用。该灯在运输到海上作业现场后拆除。

10 cd红色航空障碍灯（A型）布置于雷达桅顶部、烟囱顶部、透气塔顶部、外传塔最高处。

200 cd红色航空障碍灯（B型）布置于艏部外转塔单轨框架上，或雷达桅杆顶部。

光敏开关布置于生活楼顶部甲板，用于航空障碍灯的自动控制。

2.2 直升机平台警告灯

直升机平台警告灯为全方位闪烁的红色状态灯。在空中时，灯的频闪为120次/min；着陆后，灯的频闪为60次/min。

在2°～10°的仰角范围内，要确保灯的有效光强不低于700 cd；在其他仰角范围内，灯的有效光强不低于176 cd。当直升机降落在机场时，直升机平台警告灯的有效光强不应超过60 cd。灯光调整的反应时间不得超过3 s。

为保障飞行员在任何进场方向和降落后的视野情况，可补充使用复示灯进行全方位覆盖。该复示灯最小光强为16 cd，最大光强为60 cd。

直升机平台警告灯有“ON”和“OFF”这2种模式，当处于“OFF”模式时，即向飞行员传递“机场可着陆”的信息；当处于“ON”模式时，即向飞行员传递“机场不可着陆、离开着陆区”的信息。

直升机平台警告灯与火气系统间设有接口，当平台外部监测到可燃危险气体泄漏时，火气系统会自动触发航行警告灯。此外，直升机平台警告灯也可通过手动启动。

直升机平台警告灯由双路不间断电源（Uninterruptible Power Supply, UPS）进行供电。

直升机平台警告灯通常在直升机进场区域的两端各安装1个。系统及其组成部件安装在无障碍物区域或限制障碍物区域的第一段范围内。系统所安装的高度不应超过甲板高度25 cm。对于2018年11月10日之后建造及翻新的船舶和平台，安装高度不应超过15 cm。对于直径不高于16 m的直升机平台，安装高度不应超过5 cm。

障碍物区域示意图和限制障碍物区域分段标记图分别见图1和图2。

图1 障碍物区域示意图

图2 限制障碍物区域分段标记图

无障碍区是210°的扇形区域，在直升机甲板进入和起飞轨迹中不允许设置障碍物的最低限度区域。限制障碍区是150°的扇形区域，在高度达到限制高度之前，允许障碍物存在。限制障碍物区域第一段的长度为0.12D（D为直升机平台直径），第二段是一个斜率为1∶2的斜坡。

3 结论

本文对航行辅助系统的结构、设计、设备选型、布置原则等进行介绍。在对相关规范分析和实船验证的基础之上，提出一套完整的FPSO航行辅助系统设计方法。研究成果可为FPSO航行辅助系统的设计提供一定参考。