半潜式海上浮动平台驾驶室视野盲区问题探讨

0 引 言

“希望7号”半潜式海上浮动生活平台是由南通中远船务工程有限公司承建，将原浮式生产储卸装置(FPSO)半潜式船体改装为海上生活平台。该平台入挪威船级社(DNV)船级，挂旗国为巴哈马，同时，该生活平台赴巴西服役。因此，该平台不仅要满足《国际海上人命安全公约(SOLAS)》[1]以及国际劳动组织(ILO)[2]一些决议案公约DNVOS和DNV[3-5]等系列规范外。因此必须遵守巴西关于海工平台的规章制度。

虽为改装项目，但是生活区部分是全新设计与建造的，并且该生活平台具备DP3动力定位系统，能够自主巡航，所以视野对于该生活平台的安全性来讲也非常重要。海洋平台由于外形的不规则性和较为复杂的甲板设备等情况，驾驶室的设计与普通船舶差异较大。国内针对驾驶室视野优化的研究在航空[6]和汽车行业探讨较多[7-8]，但对于船舶特别是海洋平台这类特殊驾驶室的优化布置及视野计算方法展开的专门研究内容还比较少。本文通过实际建造案例总结了部分海洋平台驾驶室视野设计方案，并且提供了一些视线盲区的解决办法。

1 驾驶室设计理念

驾驶室是控制船舶或海洋平台航行和作业的关键部位，其布置的合理性对船舶操纵效率和运行安全有着直接影响，而衡量其布置合理性的重要指标便是视野范围。对于驾驶室的视野指标，国内外的船舶设计单位均十分重视，如1974年签署的SOLAS中，就对驾驶室视野的安全性给予了明确规定，并被国内外的各主要船舶采用遵循。在参照我国海船规范中对驾驶室安全视野的校核规定的基础上[9]，受到其他全景式驾驶室视野计算分析中关于视野布置的方法[10]以及目前常规集装箱船型扇形视线面积计算利用[11]的启发，同时利用视野校核法[12]结合二维平面作图及三维模型辅助观测，对半潜式海上浮动生活平台“希望7号”的驾驶室视野设计进行了研究。经过试验和相关的论证，保证了该平台驾驶室视野设计的合理性，并成功通过相关船检部门认证。

复旦剧社成立于1925年，是中国现代话剧史上产生过重要影响的学生话剧演出团体之一。复旦剧社成立时，正值“爱美剧运动”对文明新戏职业化和商业化过程中所产生的种种弊端进行批判，倡导“爱美剧”（即业余戏剧）“以非营业的性质，提倡艺术的新剧为宗旨”的时代潮流。复旦剧社受到洪深先生的大力支持和指导，在同一时期的学生演剧团体中尤为突出，成绩斐然。

在实际驾驶室视野设计的过程中，需要考虑的设计因素有很多，如： 最基本的窗户设计，驾驶室结构的基本设计(保证窗户视野要求)，翼桥处视野设计，驾驶室主观测点的设计，驾驶室操控台设计，驾驶室监控系统设计，等等。这些因素都与驾驶室视野盲区的大小息息相关。针对本文研究对象海上浮动生活平台的驾驶室的特殊性，该生活平台视野的盲区主要来自驾驶室窗框以及驾驶室前甲板设备等障碍物造成的视野盲区两部分。以下将详细介绍这两部分盲区的问题及解决思路。

2 驾驶室窗户设计

通过调整设计思路和方案，“希望7号”驾驶室最终采用整体窗框的结构，从而解决了普通窗框独立围壁上开孔的结构加强而导致的窗框过宽、影响视野的问题。新的设计方案如图2所示。

BIM技术作为一种用于建筑工程施工、设计以及后期整体工作管理的信息模型技术，其在实际进行运用时，具有显著可视化、协调性与模拟性的使用特点，使得其能够将建筑工程全过程做到精细化的项目管理，进而避免建筑工程出现建设质量低与效率不高的情况。目前在BIM技术的进一步推进与发展下，BIM技术在建筑工程中的应用日益广泛，而合理利用BIM技术进行建筑过程项目管理，也利于推进建筑工程向着精细化管理的方向进行转变。对此，为促使BIM技术能够在建筑工程全过程精细化项目管理中，发挥有效的作用与优势，本文主要切实于BIM技术的应用角度进行了相关探析。

在不动主要结构的基础上，首先采取的是在平台舷侧各位置分布安装CCTV监测系统，在航行时通过驾驶室监视屏同步监控盲区处的航行情况，布置如图6所示。

由图可见，常规的单个开孔窗的形式，窗与窗之间会存留很大的结构空间，因驾驶室窗户为连续大开孔，孔和孔之间通常需加扶墙材进行结构的加强，这样对视野极其不利。根据设计论证，该项目如若按照此常规设计会导致各窗户间的结构盲区总和超过20度。

  

图1 窗户结构初步方案Fig.1 Original window frame plan

初步的窗户方案设计如图1所示。

窗户的布置以及结构型式，在视野设计中充当着非常重要的角色，因为窗户的透光尺寸直接影响到视角和盲区的大小。为了视野能够满足规范和公约要求，在设计窗户的结构型式时需要充分考虑，并且布置的时候也要结合视野一起考虑设计。

  

图2 新的整体窗框结构方案Fig.2 New window frame plan

由图2可见，连续开孔的窗框为一整体设计，窗框的结构同时也充当了围壁大开孔加强的支撑结构，因此窗户所在的围壁只需一个开孔即可保证所有窗户的安装。结构强度计算论证结果表明，该设计可以满足强度要求。同时，由图2可见，窗与窗之间的支柱尺寸非常小，对视野十分有利，能够满足公约对盲区的要求。利用这一方案较为方便简易地解决了普通窗框安装结构对视野影响的问题。

采用这一方案需要注意窗户结构强度问题、玻璃安装的工艺问题以及新的结构方案能否相关的设备材料认证，这些问题需要与窗户厂家事先协调沟通。

3 驾驶室前障碍物对视野影响

3.1 视野盲区

在“希望7号”驾驶室航行视野的设计过程中，在视野二维平面图发现在F层驾驶室内公约要求的操作点的视野会被驾驶室前方两个主吊挡住各14°和13.1°的视野，如图3所示。

  

图3 驾驶室盲区视野二维平面图Fig.3 2D plan for wheel house blind sector

进而在三维模型上进行盲区的模拟，显示的盲区大小及角度与二维平面图基本一致，如图4所示。

  

图4 驾驶室盲区视野三维效果图Fig.4 3D renderings for wheel house blind sector

SOLAS中规定在驾驶室外正横前方从驾驶位置上所见的海面视域内任何由货物、起货装置或其他障碍物造成的盲视扇形区域的遮挡，应不超过10°。盲视区扇形区域的总和不应超过20°。在盲视区之间的可视扇形区域应至少5°。

  

图5 驾驶室盲区视野现场实测Fig.5 On-site wheel house blind sector

最后在现场驾驶室实地观测点位右舷观测结果显示，二维与三维模型的论证结果正确，如图5所示。

但是，DNV审核设计方案时指出此盲区不能用在驾驶楼外侧的CCTV监视系统来覆盖，只能通过肉眼观测。

3.2 初步解决方案

视野分为水平视野和垂直视野，SOLAS公约对于这两种视野都有要求和限制。首先，对于水平前视野，在225°范围内总视野盲区不能超过20°，单个盲区不能超过10°。针对此条公约内容，最为基础的驾驶室窗户设计必须要注意考虑到窗框的宽度不能过大而导致单个盲区角度超过10°，并且总视野盲区不能超过20°。

  

图6 CCTV系统布置图Fig.6 Arrangement of CCTV system

公约明确要求在看向海面的主视野内，任何单个盲区的大小不能超过10°，目前的设计出现两个大于10°的盲区是显然不能满足要求的。

此时主吊位置是不可能移动的；主视野点也已经固定，再做改动会影响其他盲区视野；驾驶室窗户也已经尽可能设计成对视野影响最小的方案。在这种情况下只能另寻方案。

加硫作业时铅液的温度对除铜效果影响较大，因为铅熔液温度越低除铜进行的越完全，一般情况下铅液温度控制在330～340 ℃。而粗铅含锑较高对硫化过程有利，这时加硫除铜作业可在320 ℃下进行。如果粗铅含锑较少时，根据生产实践经验除加硫外，还可适当加些NaOH，这时所产的浮渣含有铜、铅、钠的硫化物及硫酸盐，可作为下次作业的返料。

3.3 方案改进

设计思路转移到了如何减少两个主吊产生的盲区角度上来。通过与DNV以及船东不断协商，最终找到一个不涉及任何现场修改且不改变原设计思路的解决方案：在驾驶室内左右舷侧各增加一个室内观测点作为视野辅助观测，这两个观测点主要是用于航行时辅助主要视野点覆盖掉两个主吊所产生的盲区，如图7所示。

铜绿山古铜矿遗址位于大冶西北，面积两平方公里。大冶这座拥有百万人口的县级城市，自古就被视为冶炼之都，乃至“大冶”的得名，都与这里从古至今久盛不衰的冶炼活动有关。有资料说，唐天祐二年（公元905年），一个叫秦裴的地方官员，在大冶铜绿山至栖儒桥一代建立从事大型采矿冶炼的“青山场院”。北宋乾德五年(公元967年)，南唐李煜以境内矿产丰富，冶炼业发达为由，将“青山场院”升格，并将其与另外三乡合并，新设大冶县，取“大兴炉冶”之意命名。“大兴炉冶”语出《庄子》中“大地为大炉，造化为大冶”之句。从夏商开始直到现在仍在采铜和冶铜的铜绿山，为过去称县、现在称市的“大冶”地名来历做了最好的诠释。

  

图7 驾驶室盲区视野完工图Fig.7 Visibility plan as build drawing

通过增加两个新的观测点，确保了驾驶室内所有的主要盲区均小于10度，该视野设计满足SOLAS及相关的公约要求。此方案也拿到了DNV和BMA挂旗国方面的豁免。

健全形式多样的监督机制。一方面，建立健全党委、政府和人大、政协的监督机制，把国防动员军民融合发展落实情况，作为党管武装述职和每年向人大、政协报告工作的必要内容，并对述职和工作报告作出客观评价，为提拔使用干部提供重要参考。另一方面，结合双拥模范城评比、文明创建等活动，定期对各级、各单位、各系统工作落实情况进行检查，在表彰评先、税收补助等方面实施奖惩激励，提升全社会参与军民融合的责任感、使命感和荣誉感。

基于此解决方案的延伸，在遇到驾驶室前方甲板设备遮挡驾驶室主观测位置的视野并无法调整设备布置的时候，可以考虑通过在驾驶室内增加辅助观测点的方案，去弥补视野盲区。但要注意此观测点必须为人工肉眼观测点，不能够用监控摄像系统代替。若在驾驶室内没有合适的辅助观测点，也可在室外添加人工辅助观测点，但需注意： 船检明确要求驾驶室外的观测点不允许是露天的环境，如果不便设置辅助观测点，则可以考虑在外部增加一个新的房间专门用于视野辅助观测(需要配备最基础的通风照明等)。此方案能够较为简易有效地解决驾驶室视野盲区范围超过公约标准的问题。

4 结 语

本文主要介绍了驾驶室视野设计中的窗框设计以及驾驶室前甲板设备造成的盲区解决方案。从规范和公约的要求出发，寻求解决该类要求的切入点。在“希望7号”的设计过程中，实际寻找出的方案有多种，不过有的被船东或船检否定，有的因为现场建造困难或是材料设备成本过高被否决。通过不断摸索规范和公约要求的重点，结合生产实际的情况，归纳总结出了最终方案，希望能为解决类似问题提供参考。

通过一年的肥效对比试验数据积累、比较可以看出：肥料合理配比和提高肥料利用率是作物高产稳产的关键，使用配方专用肥是解决这一问题的有效手段，同时可以改善土壤养分供给，满足作物对养分的需求，从而达到增产增收的目的，因此，建议在今后的生产中应推广专用配方肥[2]。

参考文献

[1]International Convention for the Safety of Life at Sea (SOLAS)： Chapter V reg.22 1.2[S]. 01.

[2]International Labour Organization. Maritime labour convention [S]. 2006.

[3]Det Norske Veritas(DNV) DNV-OS-A101. Safety principles and arrangement [S]. 2011.

DNV-OS-C301. Stability and watertight integrity[S]. October 2013.

DNV-OS-D301. Fire protection[S]. 2009.

[4]吕昌平，韩菲菲.汽车驾驶员视野校核方法[J].天津汽车，2007(5)： 29.

Lu Chang-ping, Han Fei-fei. Method for visual Inspection of motorists [J]. Tianjin Automotive， 2007(5)： 29.

[5]葛安林,任金东,黄金陵.汽车视野设计原理和方法研究[J].机械工程学报，2002(4)： 148.

Ge An-lin, Ren Jin-dong, Huang Jin-ling. Research on the principles and methods of vehicle vision design [J]. Journal of Mechanical Engineering， 2002(4)： 148.

[6]郑艳玲.人机工程学在轿车驾驶室设计中的应用研究[D].长春: 长春理工大学，2008.

Zheng Yan-ling. Research on the application of Ergonomics in the design of passenger car cabs [D]. Changchun: Changchun University of Science and Technology， 2008.

[7]中华人民共和国海事局.船舶与海上设施法定检验规则(国际航行海船法定检验技术规则2009年修改通报)2B分册： 驾驶室可视范围[S].2009.

Maritime Safety Administration of the People’s Republic of China. Rules for statutory inspection of ships and offshore installations (2009 amendment notice to the statutory inspection technical rules for international navigation Ships) 2B sub-part： visible range of the cab [S].

[8]陆超.新型巡航救助船全景式驾驶室视野计算分析[J].中国舰船研究,2011(4): 64.

Lu Chao. Analysis of the field of vision for the panoramic cab of the new cruise rescue ship [J]. Chinese Ship Research， 2011(4): 64.

[9]王修平.《国际海上人命安全公约》对船舶驾驶室视线规定在实践中的运用[J].集装箱化，2013(9)： 1.

Wang Xiu-ping, SOLAS to the sight line of ship cabs in practice [J]. Containerization， 2013(9)： 1.

[10]李俊华,陈宾康.应文烨.船舶舱室布置方案的模糊综合评价[J].中国造船,2000(4)： 22.

Li Jun-hua, Chen Bin-kang, Ying Wen-ye. Fuzzy comprehensive evaluation of ship cabin arrangement scheme [J]. Shipbuilding in China， 2000(4)： 22.