[科普中國]-直升機甲板

直升機甲板模塊總體設(shè)計

海洋石油勘探開發(fā)的惡劣環(huán)境威脅人身和設(shè)備的安全，當(dāng)需要應(yīng)急救援時，可以調(diào)用直升機。直升機甲板是為直升機提供起降和停放的場所，要求具有較高強度和穩(wěn)定性。高端海洋工程船舶的核心設(shè)計基本都被美國、挪威、新加坡等國外知名的設(shè)計公司所壟斷，特別是直升機甲板等平臺特殊結(jié)構(gòu)的設(shè)計更是很難尋覓到有參考價值的文獻資料。以S-92 機型直升機甲板為例進行分析。

某船為雙螺旋槳、電力推進、航行工況為無限航區(qū)的海上運輸安裝船（如圖1），具有水上吊裝和坐底作業(yè)能力。主甲板下分為艏部區(qū)域、貨物甲板區(qū)域和艉部區(qū)域。主甲板上分為艏樓區(qū)域和船員居住區(qū)域。船舶總長144m，型寬40m，型深10.75m，設(shè)計吃水5.5m，最大坐底作業(yè)水深9.5m。直升機甲板模塊布置在船舶的艏部，利用管支柱與主船體結(jié)構(gòu)連接，呈外伸的桁架結(jié)構(gòu)。直升機甲板為正八角形，甲板直徑2.2m，使用S-92型。直升機甲板模塊如圖2所示。

直升機甲板結(jié)構(gòu)設(shè)計直升機甲板主體采用外伸的桁架結(jié)構(gòu)，主要是由加筋面板、T型框架、連接肘板、管支柱焊接而成的剛性結(jié)構(gòu)體。設(shè)計時需要根據(jù)規(guī)范對障礙物的限高要求確定直升機甲板平面高度和橫向肋位坐標(biāo)，并充分考慮直升機甲板的總體強度以及節(jié)點連接的局部強度。

直升機甲板通道及附件設(shè)計直升機甲板模塊設(shè)置有主通道、左舷通道、右舷通道3個通道；在直升機甲板邊界設(shè)置向上傾 10°且水平寬度1.5m的安全網(wǎng)；并在直升機甲板的起降區(qū)域設(shè)置嵌入式栓系點。

消防及疏排水系統(tǒng)設(shè)計在直升機甲板的周邊設(shè)有防止液體積存和流落到平臺其他地方的疏排水系統(tǒng)，可以將平臺積液獨立快排至舷外或收集。并在甲板平臺的兩舷設(shè)置有左舷消防系統(tǒng)和右舷消防系統(tǒng)，達到了平臺甲板面交叉全覆蓋的消防設(shè)施要求。

甲板周邊燈具的布置設(shè)計在直升機甲板邊界按照規(guī)范距離要求布置有周界燈和強光照明燈。

甲板標(biāo)記設(shè)計直升機甲板模塊組裝完成后，需要按照規(guī)范要求在甲板面上涂裝標(biāo)識H、降落環(huán)、起飛質(zhì)量、起降邊界線、無障礙區(qū)V、平臺名稱等甲板標(biāo)記。1

環(huán)境條件影響因素的分析主要影響因素直升機從平臺起降的過程中，其受環(huán)境條件影響的因素主要包括：高大建筑物后形成的尾渦對飛機甲板的影響、燃?xì)馔钙脚懦龅臒釤煔獾挠绊?、工藝氣體排放的影響、火炬燃燒的影響等。這些影響對直升機甲板的影響主要歸結(jié)為三方面：(1)環(huán)境氣流流過整個平臺，干擾平臺周邊的流場，形成的湍流流動對直升機安全操作的影響；(2)平臺上層甲板的高大設(shè)備后形成湍流，對直升機安全操作產(chǎn)生影響；(3)燃?xì)馔钙郊盎鹁娴刃纬傻臒釤煔鈱χ鄙龣C甲板的熱影響及湍流流動的影響。

危險源以上環(huán)境因素對直升機安全操作的影響，主要體現(xiàn)在以下方面：一方面，當(dāng)大氣以較高的流速流過周圍高大的設(shè)備后，其后方會形成較大面積的“尾渦”，在該區(qū)域內(nèi)氣流較混亂，湍流度較大。當(dāng)直升機飛入該區(qū)域，會造成類似高速飛行時產(chǎn)生的激波，影響飛機的正常推力，造成動力下降；另一方面，平臺上排放的高溫?zé)煔鈺斐芍車h(huán)境溫度的升高，空氣相對密度小，作用于直升機轉(zhuǎn)軸本身升力減小。同時，直升機發(fā)動機吸人的空氣和油混和后燃燒不充分，造成功率下降；快速的溫度變化也會導(dǎo)致發(fā)動機喘振，甚至壓縮機停轉(zhuǎn)或熄火。這些方面都會使直升飛機操作的危險性增大。因此，影響直升機安全起降的主要環(huán)境影響因素可歸結(jié)為兩大危險源，即高溫?zé)煔夂屯牧鳌?

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范關(guān)于海上直升機甲板的設(shè)計，英國、挪威、美國和中國的安全管理當(dāng)局和一些科研咨詢機構(gòu)開展了相關(guān)的研究和驗證工作，并制定了直升機甲板的設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。這些規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)都涉及到直升機甲板受環(huán)境條件影響方面的要求。

英國標(biāo)準(zhǔn)英國的標(biāo)準(zhǔn)CAP437對環(huán)境條件的判定標(biāo)準(zhǔn)更加清晰、明確。同時，CAA針對直升機靠近平臺飛行過程中所遇到的相關(guān)環(huán)境問題進行研究，制定了與CAP437相輔相成的相關(guān)研究報告或推薦做法，如CAAPAPER99004，CAAPAPER2008/03等。這些推薦做法針對環(huán)境因素對直升機安全起降的影響都給出了具體詳盡的分析，用于指導(dǎo)海上直升機甲板的前期設(shè)計。

挪威標(biāo)準(zhǔn)挪威標(biāo)準(zhǔn)NORSOK C一004考慮了直升機甲板上方高溫?zé)煔獾臏囟炔荒艹^環(huán)境溫度3℃，但是對直升機甲板周圍湍流的限定條件并未給出明確規(guī)定。

美國標(biāo)準(zhǔn)美國標(biāo)準(zhǔn)API RP2L提出了空氣湍流的概念，但也未給出明確量化的限定要求。國內(nèi)的法規(guī)提出了風(fēng)速的要求，但并未涉及直升機甲板的空氣湍流及高溫?zé)煔獾南薅l件。CAP437作為評估分析直升機甲板安全操作比較權(quán)威性的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，其對直升機甲板周圍的湍流及高溫?zé)煔膺M行條件限定。根據(jù)CAP437的判定準(zhǔn)則，在直升機甲板上部區(qū)域，湍流和煙氣溫度應(yīng)滿足的條件：

(1)湍流的限定：在直升機起飛和降落的區(qū)域內(nèi)，豎直方向速度的標(biāo)準(zhǔn)方差不能超過1.75m/s。

(2)煙溫的限定：在直升機起飛和降落的區(qū)域內(nèi)，平均3 S時間間隔內(nèi)的最大溫升不能超過環(huán)境溫度2℃。2