船体式浮动核电站牵引技术

李 松，刘 聪，明哲东，许 余

（1. 中国核动力研究设计院，四川 成都 610031；2．中海油公司研究总院，北京 100010）

船体式浮动核电站牵引技术

李 松1，刘 聪2，明哲东1，许 余1

（1. 中国核动力研究设计院，四川 成都 610031；2．中海油公司研究总院，北京 100010）

文章根据海洋油田平台经验，结合国际核动力商船的相关规定以及我国核安全相关法规的要求，对这类船体式浮动核电站FNPP的牵引程序进行了探讨，包括FNPP拖航证办理、牵引出港、引水、海上牵引、气象保障，以及拖航过程中的指挥小组，被拖对象FNPP、主辅牵引船等，详细论述了各方的职责和任务,针对FNPP牵引的实际工程施工、项目组织等具有较强的参考价值。

FNPP；牵引船；牵引证书；引水；海上牵引；气象保障

浮动核电站（FNPPF，loating Nuclear Power Plant）可用于发电、淡化海水、采暖，能满足区域供电、区域供热、海上石油开采、化工、极地或偏远地区、孤岛等的特殊需要[1]。

浮动核电站可分为船体式和平台式两种形式[2]，但不管是船体式还是平台式一般都不配备自航动力系统。无论是在船厂建造后投入海上运营，还是遇到破损、恐怖袭击等紧急情况和换料大修期间时回船厂改造维修，都需要配备单独的牵引船进行动力牵引到固定位置。根据海洋油田平台经验和国际核动力商船的相关规定以及我国核安全相关法规要求[3-6]，鉴于浮动核电站的特殊性，对FNPP牵引装置工作应有特殊的要求。

1 FNPP牵引船介绍

为了保证浮动核电站与牵引装置的相对固定，一般FNPP牵引船采用铰杆装置与浮动核电站船体固定，铰杆通过铰杆接头连接浮动核电站船体头部与牵引船尾部多处连接，减少过弯时和海浪冲击下，浮动船体与牵引船的相对位置改变，也避免了牵引船停下时，浮动船对其的冲击作用。

牵引船由船舱、控制区、补给区、应急区、柴油动力区和推进装置等部分组成。其中，控制区控制牵引船的前行方向和速度，作为应急时对外的联络部分。应急区为浮动核电站出现紧急事故时人员的应急避难区，有足够的食物和饮用水，保障人员短期内的安全。柴油动力区有两个功能，作为推进动力时，驱动推进装置，实现浮动船体的脱离，按照计划到达指定位置，并配合与海上的单点系泊装置进行固定安装，同时还可以配合换料船对浮动核电站进行日常的供电需求；作为应急船时，可以为浮动核电站供电，保障反应堆在发生事故时，提供应急电源，不出现全厂断电事故，保障浮动核电站安全。补给区主要是为浮动核电站自身的正常运营提供日常补给和必需品。推进装置，主要是按照控制区指示，通过螺旋桨运动和船舵装置保证船身自由的前进后退、左右转弯等动作，实现船身的精确运动。

浮动核电站牵引船通过多处铰杆装置与船体式浮动核电站相连（见图1和图2），铰杆（见图3）通过铰杆接头实现锚固。铰杆采用杆与阻尼弹簧接头的配合，可以保证能短时间安装到位和减小船身对接头的连续冲击作用。

鉴于核反应堆在运输过程中对晃动的限制，需要适合长距离运输途中不会产生大的晃动颠簸，采用整体式驳船，整体式联结方式是把推船与驳船完全刚性的联结在一起，能迅速将浮动核电站拖到指定的位置，遇到紧急事件时，也能迅速拖离事故现场，降低了受到恐怖袭击的概率，加强了对紧急事故应急的能力。

图1 船体式浮动核电站和其牵引船舶形式总体布置示意图Fig. 1 Schematic of general layout of hull form FNPP and it’s tractor-ship

图2 船体式浮动核电站与牵引船舶的铰杆连接示意图Fig. 2 Schematic of the hinge joint between hull form FNPP and it’s tractor-ship

图3 链接铰杆结构示意图Fig. 3 Structure of the hinge joint

2 船舶检验

2.1 牵引船检验

在牵引之前，先要对FNPP及其牵引船进行检验，对FNPP的检验主要包括对其拖带系统、救生系统、消防系统、航海系统、通讯系统等设备、设施进行可靠性检验并取证。其中主要对拖带系统进行检验，同时也包括应急拖带系统。牵引船的检验包括其拖带系统、航海系统、通讯系统、救生系统等，确保牵引船系统有足够的拖力可以安全将FNPP拖到目的地。牵引船的拖带系统包括拖缆机、主拖缆、备用拖缆等设施。以上设施均需第三方验船机构及海事保险机构进行检验，必要时，项目业主及施工方同船检机构共同参加验船。

2.2 牵引船检验证书

在船舶检验过程中，首先要确认牵引船和FNPP船舶证书的有效性。证书有效性指证书为相关国家部门（国家核安全局、海监局、海洋局等）所发布的有效期内的证书。主要包括：国籍证书、国际吨位证书、所有权证书、入级证书、适航证书或船舶航行安全证书、最低安全配员证书、国际防止油污证书等。在确认证书均为有效的基础上，对FNPP及牵引船的牵引系统检验合格后，由相关部门（国家核安全局、海监局、海洋局等）颁发FNPP及牵引船的适航、适拖证书。

2.3 牵引系统

FNPP牵引系统是由FNPP船首甲板前部，由单独的常规动力船构成，因其功能主要是负责快速将FNPP拖离现场，拖到船坞或换料基地，其吨位大小取决于拖离的来回距离远近和浮动核电站平台的吨位大小，一般根据浮动核电站的需求和民用拖离船舶的需求，50 000 t左右的平台采用5 000 t左右的拖离船就可以实现。

2.4 航海通告及航行警告发布

在牵引前一定时间到当地海事部门申请办理牵引相关手续。主要包括水上水下作业许可证、航行警告、航行通告等。水上水下作业许可证是海事部门根据申请资料批准的在一定时间内在制定的海域进行某工程/生产活动而颁发的证书。航行警告是指在向国家相关部门提交《海事拖带大型设施或移动平台申请》受理后，由海事部门发布航线警告，该警告广播通知有关航海单位，此次大型牵引的时间、起始港、航速、牵引长度、航线、目的地等信息请过往船舶注意，同时不要误从牵引船和FNPP之间穿越。航行通告是海事部门批准作业许可证后，通过特定媒体向一定范围内的航海单位发布的预先通告，该通告说明相关船舶在某一时间段内某特定海域进行施工，请过往船舶注意并调整航线绕道航行。

在大型拖带申请批准后，在牵引前至少6 h向海事部门报航行警告发布确报。如果牵引距离过远，当地海事部门播报不能涵盖整条航线时，还需要上报该航线涉及的其他海事部门共同发布航行警告。

2.5 办理大型FNPP牵引审批及航行警告发布需准备的材料

1）《水上拖带大型设施和移动式平台申请书》；

2）FNPP平台船舶所有全套有效证书；

3）大型设施和移动平台技术资料（FNPP相关技术资料包括船长、船宽、船深、载重量等）；

4）海上拖带计划、牵引方案、已制定核安全与防污染保障措施和应急预案的证明材料；

5）FNPP牵引船船舶证书、船员适任证书及其影印件（除船舶证书还需提交船员证书包括：船长、大副、二副、三副、轮机长、大管轮、二管轮等证书）；

6) FNPP航行警告发布申请；

7) FNPP专项护航申请（必要时需请军方协助护航）；

8) FNPP船检部门（国家相关核安全部门）颁发的适拖适航证书。

3 FNPP牵引进出港

3.1 环境条件限定

在FNPP牵引进出港作业过程中，由于港口水深较浅，牵引过程易受环境影响增加危险性，因此进出港时对海况条件有一定的要求。同时应根据港口单/双航道、防波堤八字口大小等具体情况做适当调整。一般来讲，为了确保核安全，FNPP平台船舶牵引进出港应满足如下的环境条件：风速＜10 m/s;浪高＜0.5 m;流速＜0.5 kt/s。

3.2 进出港吃水

FNPP的牵引吃水一般分为进出港、海上正常牵引和牵引就位3种情况。进出港吃水要考虑池水深、靠泊码头的水深，船厂吊机和梯塔的能力以及FNPP最小吃水等诸多因素。一般来说，FNPP的船底到海底泥面的泥线间距应不小于2 m，所以在FNPP进出港前应进行吃水计算或港池水深及设备能力调查。一般FNPP自带有海上存储设备，可以通过泄放。

3.3 牵引出港程序的编制

在牵引出港前应召开专门牵引会，确认牵引准备情况并落实各相关方职责，同时编制出港程序并报业主、海事保险、核安全局等相关方批准。程序应包含如下内容：

1) 牵引船和FNPP的基本参数、船籍、船长、船宽、吃水、马力、拉力、引航员资质等；

2) 港池水深、出口、潮汐情况、出港航程各灯塔、航标灯方位等；

3) 牵引出港安全措施、引航员下船复员方式等。

4 海上牵引

4.1 牵引文件的编制及相关计算

牵引所需文件包括牵引程序、应急程序（包括船舶故障、遇险、火灾、防台、避风等）、相关计算（牵引稳定性计算、破舱稳性计算、拖航阻力计算等）、数字/物理模型试验、气象保障程序、内河引水程序等。这些程序编制完成后提交核安全局和业主批准，并根据情况组织召开牵引专家评审会，以确保牵引作业成功。

牵引程序一般由牵引单位编制，包括：牵引任务描述、预定航线、主辅牵引船选定、被拖物（FNPP）参数、牵引速度及保持航向能力的估算、牵引组织、海况条件、牵引前准备、投保和检验、牵引作业管理注意事项、应急措施/风险辨识、通讯联络等。

4.2 海上牵引气象保障

在海上牵引FNPP过程中，应邀请有一定资质和海洋气象预报经验丰富，尤其是对航行途经海域较为了解的气象专家随船或以陆上支持的方式对牵引船航线途经位置及FNPP拖航目的地位置进行精确的气象预报。确保可以接受多方云图的设施如气象传真及网络接入，气象预报做到3天预报、7天展望，气象预报确认及时发送到相关方尤其是拖航指挥小组手中。按照核安全规定，最好在静水中拖航，一般来讲，为了确保核安全，海上条件：风速＜10 m/s;浪高＜0.5 m;流速＜0.5 kt/s。

4.3 救生演习

按照国家核安全法规和SOLARS公约等国际公约的要求，FNPP牵引开始后应进行应急逃生演习，演习由FNPP作业单位组织，所有人员（除FNPP牵引指挥小组外）均应按要求穿戴救生衣携带呼吸器由较近逃生通道撤离到各自救生艇所在甲板集合点。应急演习应按照规定的周期进行，确保所有人员在听到警报后及时安全地到达指定位置。

4.4 牵引途中FNPP方职责

在牵引过程中，FNPP方职责主要是拖航指挥小组和牵引施工方以及作业者方的职责分工。拖航指挥小组负责整条航线的转向、航速、避风等各项指挥工作。牵引作业单位负责配合牵引指挥小组进行甲板拖缆挂缆及主牵引缆紧急解脱等甲板作业以及FNPP按照要求进行固定悬挂等工作。FNPP作业方应确认中控系统尤其是应急系统（如消防、排水、电力等）正常工作并配合牵引指挥小组按照《国际海上避碰规则》要求开启信号灯，并安排值班人员，确保通讯通畅，甲板工作人员每天进行值班巡视、瞭望，确认牵引系统正常工作，检查FNPP下部各舱室是否有进水、泄漏等情况，检查救生设施是否完好等，同时FNPP业主应确认FNPP对《国际船舶和港口设施保安规则》的符合性。

4.5 主牵引船职责

主牵引船按照预定航线根据牵引指挥小组的指示操作拖轮牵引FNPP航行。同时，根据海况、气象等条件及时与指挥小组沟通，随时微调航线。主牵引船与FNPP的通讯要时刻保持畅通，24 h进行瞭望，同时将信息及时反馈FNPP指挥小组。主牵引船还应每天按时将FNPP到达位置和第二天的预计船位向陆地有关部门及FNPP方报告。

4.6 辅牵引船职责

辅牵引船应在主牵引船前方1～2海里位置航行，对FNPP周围半径5 km之内航行上的障碍物、渔船等进行警告、驱赶、清理，并及时通知主牵引船和FNPP方以确保其可在安全距离外进行调整。保持24 h瞭望，辅牵引船还应每天两次围绕主牵引船和FNPP进行环绕观察，对其牵引系统、吃水情况进行检查，发现异常情况及时向牵引指挥小组报告。在发生主牵引船或主牵引系统异常时，挂托应急拖缆，控制FNPP位置，解除发生的险情。

5 牵引结束

5.1 牵引到达海上安装海域

FNPP在即将到达目的地海域时，主牵引船根据海况情况缓慢减速，确认到达时间，并将预计的到达时间报告给FNPP和现场安装工作经理，按照安装经理和牵引小组的指示确定停航点。

5.2 抛锚或滞航

到达停航点后，一般距离待连接的单点系泊1～3海里处，根据抛锚试验结果、海况条件和等待时间，确定抛锚或滞航。如果其他就位拖轮均已在现场准备完毕，海况条件也较好，则可滞航换拖，反之在抛锚试验良好的情况下则可抛锚等待。

5.3 解拖及换拖

主牵引船拖FNPP沿顶流方向滞航，就位拖轮在FNPP船艉进行就位拖缆挂拖，船艉就位牵引船挂托完毕后，主牵引船与船艉就位拖轮配合进行FNPP转向，使FNPP船艉朝向下流方向，此时船尾就位拖轮拖带FNPP滞航，解除主牵引船，并在FNPP船艉两侧挂接两条辅助拖轮，等待时机就位协助主拖轮进行定位安装。根据浮动电站所在海况的特点，可以选择采用单点系泊式固定或者锚链固定，通过主辅拖轮的协助，在现场可以完成相关的固定。

6 结论

本文根据海洋油田平台经验，结合国际核动力商船的相关规定以及我国核安全相关法规的要求，对这类船体式浮动核电站FNPP的牵引程序进行了探讨，包括FNPP拖航证办理、牵引出港、引水、海上牵引、气象保障，以及拖航过程中的指挥小组，被拖对象FNPP、主辅牵引船等，详细论述了各方的职责和任务，针对FNPP牵引的实际工程施工、项目组织等都具有重要的参考意义。

[1] 张彩坤．俄罗斯浮动核电站综述．潜艇技术[J]，2013，12(1).

ZHANG Cai-kun. Russian Floating Nuclear Power Plants Overview. Submarine Technology [J]，2013, 12(1).

[2] Floating Power-generating Unit with a KLT-40S Reactor System for Desalinating Sea Water，V. I. Kostin, Yu. K. Panov, V. I. Polunichev, and I. E. Shamanin, Atomic Energy, 2007,102（1）.

[3] 姜进方，等．大型FPSO储油轮拖航探述［J］．中国海洋平台，2012， 27(2).

JIANG Jin-fang,et al. Introduction of FPSO Ocean Towage [J].China offshore Platform，2012，27(2).

[4] IMO《核动力商船安全法规》．

IMO The Nuclear-powered Ship Safety Regulations.

[5] IMO《1972年国际海上避碰规则》及1981修正案、1987修正案、1993修正案、2001修正案.

IMO“International Regulations for Preventing Collisions at Sea”(1972)，and 1981, 1987，1993 and 1987 amendments.

[6] HAF102，核动力厂设计安全规定，2010．

HAF102, Nuclear Power Plant Design Safety Rules, 2010.

Study on the FNPP Ocean Towage

LI Song1, LIU Cong2, MING Zhe-dong1, XU Yu1
(1. Nuclear Power Institute of China, Chengdu, Sichuan Prov. 610031; 2. China National Offshore Oil Corp., Beijing 100010，China)

Based on experiences gained in offshore oil engineering projects, this paper describes the tractor-ship, application of certificates & permits, leaving port towage, pilot age, ocean towage, weather warranty and responsibilities of towage commanding team, FNPP crew, towing tugs and escort tugs.

FNPP; tractor-ship; certificate & permission; pilot age & leaving port; ocean towage; weather warranty

TM623 Article character：A Article ID：1674-1617（2016）04-0313-05

TM623

A

1674-1617（2016）04-0313-05

2016-09-10

李 松（1979—），男，高级工程师，硕士研究生，主要从事模块式小型堆和海上浮动式核电站方面的研究和管理工作。