0 引　言

近年来海洋环境保护受到越来越多的关注，海上溢油事故虽发生频率不高，但一旦发生，对于海洋环境、海洋生态会产生非常严重的危害。

溢油回收是解决海洋环境污染、油品泄漏的有效方法之一，是油品泄漏回收重复利用的必经途径^[1]。目前针对特定码头港口或者某些溢油高风险地区已有一些专门的溢油分险分析^[2]，基于该分析，可针对性地配置溢油事故应急处理能力^[3]。

溢油事故的发生有高度的不确定性，且会迅速扩展到大片海域，溢油回收一般需由有自航能力的船舶完成，其反应速度和回收效率对于事故抑制的速度有很大影响。专业的溢油回收船是专门为应对海上溢油事故而建造船舶，一般作为溢油事故应急防备和应急处置的主力。其溢油回收能力强、效率高、适应性强，且能够快速响应。

溢油事故发生的规模和位置都有不确定性，但专业的溢油回收船停泊的位置和其回收效率是固定的，并随着溢油事故发生概率和规模的增加，势必要求提供更多的溢油回收能力。若为特定的港口或海域配置大量的溢油回收船，需很高的建造、运营成本，且该类船舶在大部分时候都处于闲置状态；而若溢油回收能力配置不足，一旦发生超出回收能力的溢油事故，其后果将十分严重。

国内发布的《港口码头溢油应急设备配置要求》以及《国家重大海上溢油应急能力建设规划 （2015−2020年）》（下文称为《规划》）等指导文件，根据码头或者海域的规模和特点，要求规划建设相应的溢油回收能力，如表1所示。虽然各码头、石油公司或相关职能部门均在积极建造溢油回收船，但是调查显示，我国绝大多数港口配置的溢油回收能力不能达到《规划》中的要求，或配置的相关设备非常落后^[4]。专业溢油回收船不能产生直接的经济效益，且相反会消耗较大的经济成本，这可能是需求和供应不能匹配的一个重要因素。

基于目前溢油回收能力配置的困境，本文提出一种更加灵活的，通过移动安装溢油回收系统提高溢油回收能力的方案，弥补专业溢油回收船在溢油事故处理能力、经济性和灵活上的不足。该方案将溢油回收系统和船舶平台（下文称为母船）进行分离，母船是一般的商业运输船，在无事故时按其预定的运营方式产生经济效益；一旦发生事故，即可安装溢油回收设备，产生溢油回收能力，应对随机突发的溢油事故。该方案若实现规模效应，则可形成一种非常灵活、且效率较高的溢油回收能力；而对于溢油事故发生概率较低、没有能力配置专用溢油回收船的区域，甚至可以作为溢油回收的主力。

在该方案中，母船不论在设计建造还是运营中，都作为一般的运输船舶。在此基础上叠加溢油回收系统的安装接口，而接口的安装几乎不对母船的建造、运营产生影响。为增强实用性，方案中母船可以是新设计的船舶，也可以是已经在运营中的船舶。

在母船上实现溢油回收系统的移动安装需基于以下原则：

1） 母船和溢油回收系统独立设计，通过“接口”进行组装配合；

2） 溢油回收系统对母船的设计、建造和运营要带来最小化的影响；

3） 即使是运营中的船舶也可以较小代价实现改造；

4） 是一种通用的、可复制的模式，对母船无特殊要求；

5） 溢油回收设备移动安装的过程需高效、结果需可靠。

1 溢油回收系统

溢油回收系统可分为动力输入、工作设备和油水存储3大部分，本文主要介绍工作设备。

工作设备由一系列功能不同但相互配合的设备组成，可大体分为围油和收油2类，前者将分散的油围起来，提高收油效率；后者将水面的油水进行初步分离，并将油水混合物传输到船内，等待后续处理。专用的溢油回收船一般会在船首布置溢油回收门，溢油回收门内部布置溢油回收装置，在进行溢油回收作业时，船舶低速前进，溢油通过船首溢油回收门围油、再送入到内部溢油回收装置；溢油回收门一般通过将船体V型折叠、甚至W型折叠实现，结构复杂但效率很高^[5]。兼用的溢油回收船无法实现这种复杂结构，改为在船体舷侧伸出溢油回收辅助装置；进行溢油回收作业时，船舶低速前行，溢油在围油装置的引导下流到舷侧并使用舷侧的回收设备进行回收^[6]，移动装船式的溢油回收设备即按该种方式工作。

回收的油水混合物需要母船提供舱容进行储存。结合溢油回收系统的组成和工作方式，油船作为母船具有天然优势。首先油船有较大的液货舱容，可作为溢油回收的存储空间；其次油船有相对较大的甲板空余面积，可用于放置、安装溢油回收设备；再者油船一般都在船中配置大型吊机，可为溢油回收设备的布置和工作提供便利。本文推荐油船作为母船。

2 移动装船式溢油回收系统组成

移动装船方式中，母船作为平台，需要与特定的溢油回收设备匹配，为其提供稳定可靠的安装和工作环境。特定的溢油回收设备平时存放在码头上，仅在使用时安装。由于溢油回收设备没有形成完善的国际标准，因而船与设备的匹配设计，需要在以知的、特定的设备信息为前提。本文描述的船与设备匹配也是基于特定的溢油回收系统^[7]，该系统具有明确的组件尺寸和安装需求信息，其模块组成和功能介绍如下：

1）扫油臂及托架

扫油臂是实现围油功能的一种刚性设备，通过吊机悬挂在船舶舷侧进行溢油拦截。在不工作时，该设备存放在甲板上定制的托架上，托架通过可拆的方式与甲板底座连接。

2）扫油臂吊及适配座

扫油臂吊机用于配合扫油臂工作，基于工作需要，两者的安装位置需靠近且尽可能位于舷侧，同时靠近船体尾部。

由于该吊机基座载荷较大，需将吊机首先安装在吊机适配座上，适配座再以可拆形式与甲板接口连接。吊机载荷通过扩大的适配座进行分散，减小每个接口连接点的载荷。

3）撇油器套装

撇油器是进行收油的主要设备。撇油器可通过更换不同的刷头以适应不同的油类回收和工况，回收的油水混合物通过软管导入到母船油舱中；撇油器需要吊臂的配合完成位置调整和定点工作。撇油器套装是撇油器、软管和吊机的集成模块，该模块外加一个动力包，可实现单人的撇油器布置和回收操作。根据其工作特点，需要尽量靠舷侧布置，且布置在扫油臂的靠首端。

4）膨胀管卷车

膨胀管是非刚性的围油设备。膨胀管收存在膨胀管卷车上，工作时膨胀管放出并用动力设备充气使其漂浮于海面，使用工作艇（可使用母船上配置的救助艇兼做）将膨胀管的一端拉到更远位置，实现更大范围的围油。膨胀管卷车的安装需保证一定的水平度，且该设备可绕z轴（垂向）旋转，需保留足够的旋转空间（最大旋转20°）。

5）动力包

浮油回收设备的动力形式一般有电力和液压2种。动力来源可以选择采用船舶动力和采用独立的动力模块2种方式。

若使用船舶动力，母船需根据设备布置位置，为其配置电力和液压管路接口。由于油船一般都配置有液压泵站，只需额外布置线路和管路即可，总成本较低。但缺点是需要在船舶设计中提前考虑线路和管路的布置，对于已在运营中的船舶需较大的改造工作量。而采用独立的动力模块，虽需要提供额外的安装空间，但是与浮油回收系统有更好的匹配性，即使后者发生更新换代，动力系统也能灵活匹配。

基于本文提出的设计原则，推荐为溢油回收系统配置独立、移动安装的动力模块，实现每个设备的动力自给自足。动力包一般体积和质量都较小，与对应设备就近布置即可。

3 溢油回收系统布置方案

本文以一艘载重约5600 t的成品油船作为母船，进行移动装船溢油系统的匹配。

作为一艘小吨位的油船，船舶自身布置比较紧凑。该船货舱区域的主要货油管路都布置在中部封闭的管弄内，管弄在上甲板中部突起，在横向将上甲板分为两侧的上甲板区域和中间的管弄甲板区域3个空间。图1为不包括溢油回收设备的上甲板和管弄甲板船体设备布置图，空白处可作为溢油回收设备的安放空间。

基于母船信息和允许的布置空间，结合设备工作需求，对溢油回收设备进行布置。母船已配置的油管吊、油舱、工作艇等可在溢油回收作业中配合使用。溢油回收布置结果如图2所示。

4 溢油回收系统与母船接口设计

设备与甲板的连接包括设备基座、连接件和甲板底座3部分。设备与甲板底座连接后，会对甲板产生较大的载荷，必须通过结构加强或特殊的结构设计保证甲板强度。加强形式一般有3种方式：增加额外的甲板下加强、设计位于甲板上的加强和利用甲板下已有的船体结构作为加强。3种方式的优劣对比如表3所示。

根据设计基本原则，第1种加强方式被排除。根据不同设备的载荷和布置位置，灵活选用第2种或第3种加强方式。

由于甲板无法提供底孔，底座采用凸出甲板的形式。移动安装一般有法兰连接和扭锁连接2种方式。法兰连接更加稳固可靠，法兰大小可以根据设备载荷定制，但是突出甲板较多，连接效率也较低；扭锁连接效率高，也有较好的可靠性，且甲板底座突出较小，但是由于是标准件，载荷定制性较差。甲板底座的设计应符合以下原则：

1）强度应满足设备工作的载荷要求；

2）与设备的连接需要便利且可靠；

3）底座大部分时间并不使用，应避免对人员通行产生额外障碍或危险。

推荐设备基座底部安装标准集装箱角件，通过扭锁与甲板底座连接。为尽量减小甲板凸起，甲板底座采用扁平燕尾槽。这种连接方式的载荷传递途径为设备基座-角件-扭锁-燕尾槽-甲板-甲板加强结构。

4.1 扫油臂吊适配座底座

扫油臂吊适配座用于分散吊机载荷，其底部设置8个角件，每个角件传递受力约20 t；该吊的安装位置不在甲板的主要通道上，可在甲板上安装尺寸较大的凸起式加强结构，底座加强可跨越甲板底部的多个横向和纵向结构。

以左舷为例，如图3所示，吊的安装需尽量靠近舷侧，同时需在舷侧保留足够的扭锁操作空间。底座加强的主体受力构件采用2根纵向的“工”字梁结构，靠船中的工字梁与甲板下纵骨对齐，其长度纵向跨越3根甲板下横梁，可提供很强的底部支撑。由于适配座底部角件的横向距离限制，靠舷侧的工字梁无法同时与船体纵向结构对齐，且由于与船体设备布置干涉，其尾端无法跨到第3根甲板下横梁。为避免形成弱端，该端部增加横向支撑肘板，横向肘板与两端的船体纵向结构相连，保证该尾端的强度。在其他底座处（F2，F3）也相应增加横向肘板，如图4和图5所示。靠船中的底座加强结构端部进行削圆处理，减小对人员产生伤害的可能性。

4.2 扫油臂托架底座

扫油臂托架为2个独立的门字形托架，底部与甲板设置5个连接点；扫油臂及托架重量约6 t，考虑一定的船体加速度，每个底座设计载荷约2.5 t。舷侧的底座不在母船通道范围，因而采用法兰板和螺栓连接方式。靠近船中、位于通道上的底座采用扭锁-燕尾槽形式，2种形式结合既可保证连接稳定性、同时兼容一定的托架变形。靠船中的底座与下方纵骨对齐且设置垫板，靠舷侧的法兰底座由于无法与下方骨材对齐，通过设置横向肘板、将载荷分散到甲板下的纵向结构，如图6所示。

4.3 膨胀管卷车和撇油器套装底座

2种设备都通过4个角件与甲板底座连接，每个角件承受的载荷约为5 t。但由于布置在甲板主通道区域，无法设置过高的底座加强。

通过调整可以找到一个位置使其中3个角件底座与下方的横向或纵向骨材对齐，但考虑到纵向结构较弱，仍需尽量靠近结构横梁。剩余1个角件底座下方没有与之对齐的结构框架，通过增加垫板厚度和扩大垫板范围，分散底座的集中载荷。扩大垫板使其3条边延伸到甲板下的横向和纵向构件上方，实现载荷的有效传递，如图6所示。

加厚垫板布置在靠近舷侧，可以减小由于甲板梁拱带来的设备基座倾斜，如图7所示。

4.4 其他底座

其他动力包、撇油器的自重一般在2 t左右，通过4个角件与甲板底座连接。由于载荷较小，布置原则和方法同上。

5 结　语

本文描述一种有良好经济效益和灵活性的移动装船式溢油回收系统的布置和安装方式，并结合实船案例进行详细的布置方案及底座设计介绍。对于溢油回收系统移动式安装方式的总结及建议如下：

1）移动装船式溢油回收系统一般包含扫油臂及吊机、撇油器套装、刷头、膨胀管及绞车、动力包等模块，以及母船配置的油舱、吊机和工作艇等。

2）不同设备的布置位置需要结合其工作及配合方式，同时考虑母船的通道限制和设备工作空间进行布置。

3）底座的布置和设计要充分、灵活地利用已有船体结构。

4）综合多种因素，如位置、结构、载荷等因素进行底座形式的选择，最大化满足和优化各方需求。