韩杰
青岛北海船舶重工有限责任公司，山东 青岛 266520
摘要：根据国际海上人命安全公约(SOLAS)及各船级社规范的要求，救生艇已成为大型船舶必须配备的救生设备。根据母船的不同用途和吨位大小，所配备的救生艇形式也有所不同。按降放方式的不同，救生艇可分为重力降落式和自由降落式；按救生艇自身结构、功能的不同，又可分为：全封闭救生艇、部分封闭救生艇和救助艇。与普通小型船艇相比，无论何种救生艇，都具有尺度小，内部空间狭小，人员分布密集等特点。因此其供气、通风系统的设计已成为救生艇内人员生存的重要条件。本文将采用理论计算与实例分析相结合的方式，探究各形式的救生艇供气、通风系统的布置，从而对救生艇的通风系统设计提出建议。
关键词：救生艇；救助艇；通风系统；供气系统；通风设计
引言
我国作为一个传统的海洋大国，航运业以及船舶制造业的发展十分迅速，随着船舶业的发展，对救生艇的配备需求也越来越大。而在救生艇的设计工作中，供气、通风设计是整体设计的重点之一。现如今讲究“以人为本”，提高救生艇内逃生人员的舒适度，保证艇内足够的通风十分关键。尤其是2013年6月发生的“MOL COMFORT”号印度洋事故，因为事故暴露出救生艇通风设计不足而导致重大的安全隐患，所以需要救生艇设计人员提高通风设计要求，能够合理地对供气、通风系统进行设计，有效保证艇内人员、动力设备的通风需求，避免对设备的正常运行造成影响。
1.全封闭救生艇的供气、通风设计
1.1.常规全封闭救生艇的通风设计
根据“国际救生设备规则(LSA)”的要求，全封闭救生艇需要有自扶正功能，即在恶劣海况下，全封闭救生艇如发生翻覆，艇本身应能在不借助任何外力的前提下自行回至正扶状态。所以这种救生艇的通风设计除了要考虑艇内人员的舒适度，还要考虑艇一旦发生翻覆时，不应有大量的海水从通风口进入艇内，以免对艇内逃生人员造成伤害。如将通风口设置在舷侧，则在翻覆时舷侧先入水，这样艇进水时间较长，入艇的水也会更多，所以应尽量避免将通风口设在救生艇舷侧。通常会将通风口设在艇首、尾部靠近艇舯的门上。
通风口的设计也应考虑防进水功能，避免用普通船艇使用的大开口通风格栅。可以考虑将门设计成内外两部分结合在一起，外部直接在门的底部成型出一个突起，将进水口开在突起底部或是直接开通风口并在外部加护罩以防海浪从通风口打入。门内部设通风盒，在通风盒中间通风通道处增加挡水板，风从外部通风口进入内部的通风盒，再从通风盒顶端的开口外进入艇内，这样即起到了通风效果，又可以避免海水从通风口进入艇内。具体实施方式如下图所示：
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救生艇航速要求为6节，所以艇内主机功率一般都在30kW以下，耗气量较低。经多型全封闭救生艇实际使用证明，如在艇首、尾部各设置一个类似的通风口，完全可以满足艇内主机通风及艇内人员呼吸使用要求，并且有一定的舒适度。
1.2.耐火型全封闭救生艇的供气设计
耐火型救生艇即为可以穿越火海的救生艇，MSC.81(70)救生设备试验建议对耐火型救生艇通风系统的要求为：救生艇内设置气源，以保证关闭救生艇所有的进口和开口的情况下，艇内气源可供发动机运转及艇人员使用10分钟，且艇内应维持不超过20mbar的正气压，以避免各种有害气体进入艇内，从而使救生艇能够有足够的时间逃离火海。
为了满足MSC.81(70)的要求，耐火型救生艇除了要在1.1中提到的通风口上增加关闭装置外，还要再单独设置一个压力平衡装置，使艇内气源供气压力过大时，压力平衡装置可自行打开卸去多余的压力，以保证艇内外压力差不超过20mbar，压力减小时压力平衡装置可再自行关闭。
另外，艇内气源大小的设计可根据救生艇的尺度、主机功率及人员数量等综合考虑。下面以配置常用的BUKH DV36RME发动机，100名乘员的救生艇为例，通过计算的方法来得出气源供气量的大小，计算方法如下：
标准大气压为0.101Mpa，考虑到艇内可能存在20mbar正压力，则艇内气压按0.101+0.002=0.103 Mpa计算。
由BUKH DV36RME发动机说明书可查出，该发动机的最大气耗量为：2214升/分钟，在艇内10分钟的最大耗气量为：V1=2214×10×0.101/0.103=21710升。
根据DNV规范“STANDARD FOR CERTIFICATION NO. 2.20 LIFEBOATS AND RESCUE BOATS”，人员耗气量按每人10升/分钟计算，所以艇内100名乘员在10分钟内耗气量为：V2=10×100×10=10000升。
10分钟内救生艇内总的耗气量为：V=V1+V2=31710升。
救生艇内气源存储一般使用空气瓶。根据DNV规范第4章第2节，救生艇内气瓶压力按P=18 Mpa计算，当气压为减小为1.2MPa时气瓶被视为空瓶。
总空气消耗量换算为空气瓶内压力后容积为：V3=V×0.103/18=181.5升。
如选用容积为45升的钢质空气瓶，空气瓶放气后遗留在空气瓶中的空气换算为充气压力时容积为：V4=45×1.2/18=3升。所以艇内实际需要配备的空气瓶数量为：n=181.5/(45-3)=4.3，取整后为5。
由此可得出结论，艇内配备45升钢质空气瓶5个，能够满足艇内设备和乘员10分钟气源供气的要求。
2.部分全封闭救生艇的供气、通风设计
部分封闭救生艇一般作为关键的配套救生设备配备在客船和大中型邮轮上。由于国际救生设备规则未强制要求部分封闭救生艇具有自扶正等倾覆稳性要求，所以与全封闭救生艇相比，部分封闭救生艇具有容量更大，并可兼做交通艇的特点。近几年，国外一些部分封闭救生艇已经突破原国际救生设备规则对救生艇乘员小于150人的限制，出现了乘员超过300人的超大型部分封闭救生艇“TENDER BOAT”，近两年我国也开始着力准备研发、制造豪华邮轮，随之会大力开发这种超大型的TENDER BOAT，由于兼做交通艇，此类型的部分封闭救生艇的人员视野、艇内通风的设计尤为重要。
部分封闭救生艇供登乘的活动顶棚一般设置在艇体中部，采用由胶布、帆布等材料制成，其材料本身在防水的同时还具有一定的透气性，艇体与活动顶棚一般也不采取密封措施，因此艇体顶棚处本身就具有一定的通风效果。由于部分封闭救生艇的通风设计不需要考虑自扶正性能，所以与普通交通艇、工作艇一样，可以根据需要在艇的上壳体部分增加通风口以保证艇内乘员具有足够的通风量。必要时，特别是人员众多的超大型部分封闭救生艇，可以考虑增加机械通风。
3.救助艇的通风设计
国际救生设备规则要求救助艇尺度不得大于8.5米，一般均为敞开式小型玻璃钢艇，因此进行通风设计时，不需要考虑艇上人员的通风。
救助艇分为常规救助艇和高速救助艇，常规救助艇多采用汽油舷外机作为推进设备，不需要考虑通风。而高速救助艇采用舷内柴油发动机作为推进设备，在艇内设有机舱。因此，救助艇的通风设计主要针对高速救助艇的机舱通风设计。
与救生艇不同，救助艇要求航速较高，配置3人时航速须达到20节以上，所以其发动机功率也较大，通常为140hp~240hp，为救生艇主机功率的4倍以上，发动机的空气消耗量也会随之增加数倍，需设置单独的大口径机舱通风口以提供发动机运行对空气的消耗。因此，其机舱通风的设计关系到发动机是否会发挥正常的推进效率，对高速救助艇的研发成功与否起着至关重要的作用。
高速艇的机舱一般会分布在艇的中后部，普通高速艇通常将机舱通风口设置在机舱两侧凸起的风箱上。国际救生设备规则同样对高速救助艇有自扶正等倾覆稳性的要求，如果高速救助艇也按普通高速艇设计通风口，则艇一旦发生翻覆，侧倾一方的通风口首先会接触水面而导致机舱大量进水从而伤害发动机。所以对于高速救助艇的通风设计，该设计方案不可取。
经多型成熟设计的高速救助艇自扶正试验验证，从艇发生翻覆到艇自行扶正的时间小于6秒。将高速救助艇通风口设置在机舱前部尽量靠近艇纵中线位置，无论艇向左或向右倾覆，通风口位置始终是最后接触水面，这样艇在短暂的自扶正过程中，可以保证机舱不会有大量的海水灌入。
为了保证在机舱通风充足的前提下，防止高速救助艇发生倾覆时机舱进水，还可以采取在通风口内部连接通风管，并将舱内通风管交叉环绕分布的方法，结合下图，其原理如下：在机舱罩前部的通风口内部设置风箱，风箱两侧分别接通风管，并将通风管交叉环绕至相反一侧，延相反一侧的机舱侧壁，将内部通风口一直延伸至机舱靠下的位置。在发生翻覆时，海水从艇中心位置的通风口进入，由于侧倾一方的通风管已翻转至另一侧较高的位置，从而避免了海水从通风口直接进入机舱，而只会在通风管内保留很少一部分水，当艇自扶正后，在通风管内留存的少量水会顺着通风管留至机舱底部而不会溅洒到发动机上。此时机舱底部的自动排水泵会直接将流下来的少量积水自动排至艇外。所以，采用此通风布置，高速救助艇即可保证有足够的通风，又可以确保即使发生倾覆也基本不会对艇的正常工作造成影响。
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4.结论
不管是救生艇还是救助艇，不同于普通的船艇，供气、通风设计最大的难点是在保证足够通风的同时还要考虑在携带乘员逃生或执行救助任务过程中，艇在恶劣海况下发生倾覆时，可以保证艇内、机舱内不进水或尽量少进水。
随着人们生活水平的提高和各国对人员生命安全的重视，改善救生、救助艇的通风、供气设计，提高艇内乘员舒适度必将成为发展趋势。本文通过说明、计算和设计实例相结合的方式，详细阐述了各个类型的救生、救助艇的供气、通风设计方法，希望可以对救生艇的通风设计提供一定的参考。
参考文献
[1]刘普星,周宏,万晓蕾.部分封闭救生艇的通风量设计衡准 [J].船舶工程,2020(5):69-72.
[2]姚志田.船舶密封件的发展和应用[J].船舶物资与市场,2002(4):34-36.