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摘 要：世界首座超大型智能海上渔场“海洋渔场1号”建成后需要从青岛运抵15500 nmile外的挪威，设计的运输海况为4m有义波高。如何在这么长的航程内确保运输安全是一项前所未有的挑战。本文参考“DNV-OS-H101”规范的相关要求，阐明了如何解决船舶在作业海况受限的情况下保持长距离安全航行的问题。
关键词：半潜船;三文鱼养殖场;远洋运输
中图分类号：U676.1 文献标识码：A
Ocean Transportation of the World’s First
Ultra-large Intelligent Sea Fishery
WANG Yanggang
（ Guangzhou Salvage， Guangzhou 510260 ）
Abstract： The world’s first ultra-large intelligent sea fishery needs to be transited to Norway 15 500 n mile far away from Qingdao， the designed sailing limitation is only Hs=4m， it would be a great challenge to always keep the vessel sailing without exceeding the limitation on such a long voyage. This Paper explains how to realize the long-distance safe transportation considering the limitations of design sailing sea state as per the requirements of “DNV-OS-H101”.
Key words： Semi-submersible vessel; Salmon farm; Ocean transportation
1 前言
三文鱼养殖业是挪威渔业养殖的支柱产业。以往的近海养殖存在着鱼病多发和拓展空间有限等不利因素，因此远海养殖技术成为近年来热议的话题。“海洋渔场1号”是世界首座半潜式智能海上渔场，业主为挪威萨尔玛集团，由武船重工总承包建造。2017年6月，“海洋渔场1号”在青岛武船重工顺利建成。如何将这一海上巨无霸安全的从青岛运抵15 500 n mile外的挪威交付给客户，是承运方所面临的一项挑战。
“海洋渔场1号”直径110 m、高50.8 m，运输期间只能跨坐在运输半潜船上，两边外飘40 m，外飘浮筒底部距海面高度6 m，运输过程中较易发生踏水现象，且渔场内部各处设备及结构所在位置对加速度的大小有着极为严格的限制，经计算确认半潜船允许的航行海况需要严格控制在4 m有义波高范围内。从青岛至挪威整个航行时间达两个多月，沿途海况复杂多变，如何在整个航程中合理规划，避免超设计海况航行是本文讨论的重点。
2 “DNV-OS-H101”规范介绍
渔场运输项目所选的MWS（保险公司委托的第三方检验机构）为DNV.GL，由于渔场这一特殊结构物的远洋运输为世界首例，因此MWS要求運输方案的制定必须满足“DNV-OS-H101”规范的要求。下面对该规范涉及的一些概念做简单的介绍。
2.1 基本概念
TR = TPOP + TC （1）
TPOP = Tsafe+TWF （2）
OPWF = a x OPLIM （3）
式中：
TR —海上作业周期。不能超过气象预报的时长。TR <96 h;
TPOP —根据作业计划或经验估算的具体作业时间。TPOP <72 h; TC —因为不可预计的因素造成的作业延误。通常TC = 1/2 TPOP ;
Tsafe—安全作业时间。指抵达避风港的时间;
TWF —天气预报的时间间隔。航程中气象预报时间间隔为6 h;
OPLIM —设计海况。限制为4 m的有义波高;
a —气象折减系数。与预报时长及设计海况有关;
OPWF—许用海况。是能否进行作业的直接判断依据。
2.2 气象折减系数a
按照目前气象预报的精度，72小时内的预报相对来讲可信度较高，且预报的可信度会随预报时间的后推而降低，因此规范引入了气象折减系数a，并对该系数的选取作了规定。
渔场的设计海况是4 m有义波高，但要乘以系数a。气象折减系数的引入，使得适宜渔场运输作业的天气窗口变窄，極大的增加了运输作业的难度。
2.3 作业类别判断
“DNV-OS-H101”对所有海上作业的定性，分为受限作业及非受限作业两类，两者的区别主要在于设计海况的选取不同：非受限作业是依据海区波浪统计数据作为设计海况，而受限作业是人为的选取某一限定值作为设计海况。通常情况下非受限作业选定的设计海况要比受限作业选定的设计海况高;作业类别的定性又是根据TR 及TPOP 来确定的。只有满足TR <96 h且TPOP <72 h的海工作业，才可以被定性为受限作业。
渔场的海上运输时间长达两个多月，按照正常运输考虑应当将运输作业定义为非受限作业，设计海况参照波浪统计的数据，波高将达到11 m，但前面提到渔场受加速度的限制，只能在4 m浪高下运输。因此，渔场远洋运输的特殊之处在于一开始就确定了海运作业为受限作业，然后反过来限制作业过程中的TR 及TPOP ，这是以往很少碰到的情况。
2.4 运输作业边界条件
为了满足规范对TR及TPOP 的要求，可行的办法是将整个航段细分为无数小航段，每个小航段的运输时长均满足TR及TPOP 的要求。实际操作中，通过在沿途选择大量的避风点的方式来实现航段化整为零的目的。
在进行避风点选取时，作如下考虑：受限于TR及TPOP 的大小，所以相邻两个避风点的航程有一定的限制，理论上A和B两个相邻的避风点航程小于V· Tsafe肯定能满足要求;但航线的化整为零绝非简单的避风点到避风点之间的航行，只要能满足船舶在规划的航线上任意一点抵达避风港的航程小于V· Tsafe即能满足规范要求，这样相邻两个避风点的航程最大不超过2V· Tsafe即可，这样就极大的提高了实际作业的可操作性，使得避风点的数量比点到点之间的航行降低了一半。
渔场运输设计海况为4 m有义波高，作业被定性为受限作业，渔场运输期间要满足TR = TPOP + TC <96 h，且TPOP <72 h。已知TC = 1/2 TPOP ，TWF 按气象预报的时间间隔取6 h，因此允许的安全航行时间Tsafe = TR -TC - TWF =58 h。
因此，渔场的运输作业必须满足如下条件：
（1）航路上任何一点能在58小时内安全的抵达避风港;
（2）考虑天气预报的不确定性，航路上海况的预报值不能超过OPWF = a x OPLIM 。
3 航行作业的实施
3.1 避风点的选取
青岛至挪威航程15 500 n mile，整个航程共选取了49个避风点，以满足规范对TR及TPOP 的要求，并在运输方案里对每一个避风点的避风能力及注意事项作了充分的研究。
由运输作业边界条件可知，避风点同航线的相对关系如下：在海图上以每一个避风点为圆心、以58小时乘以预估航速为半径画圆，相邻避风点所画的圆必有一重叠区域，所规划的航线必须经过所有重叠区域。以途径印度洋这一航段为例，航路上所选取的避风点及航线的相对关系，如图3所示。
受限于避风点的选取，在规划经过印度洋的航线时，半潜船只能走马达加斯加北面，不能按照马达加斯加南面直插好望角的最短航线进行规划，因为南面的航线沿途完全没有可用的避风点。
3.2 避风条件的判断
渔场运输作业另外一个需要解决的问题是判断何时进行避风，即在收到气象预报后是继续按航线航行还是立刻前往避风点。作出这一判断的关键，在于预判半潜船在接收下一个气象预报时所在的位置是否安全：
（1）假定半潜船在位置A收到气象预报，经过评估从位置A抵达最近避风点航路上的海况都在限定值范围内，则可以判断位置A是安全的，半潜船可继续航行;
（2）但气象预报是存在时间间隔的，若过了TWF后，收到第二次气象预报时半潜船抵达位置B，在位置B再次进行判断，有可能会发现位置B前往避风点的航路上海况超过了限定值，且航路上的气象预报亦不是很乐观，此时半潜船将面临进退两难的情况。为了避免出现这种危险情况，需要在位置A收到第一次气象预报时预判位置B的安全性，具体做法是：在位置A根据船速预判TWF后抵达位置B，评估位置B前往最近避风点的沿途天气预报是否超出设计海况，若位置B安全则继续航行，反之则在位置A时立刻前往避风点;
（3）还有一种情况是：位置B前往避风点的沿途是安全的，但设计航线前方的海况不是很乐观，此时船长应当视天气情况选择减速，而不能立即前往避风点避风，只有确认TWF后位置B不再安全才能即刻前往避风。
（4）若半潜船已经在避风点进行避风，每次收到气象预报后都应当考虑若现在开航，在经过TWF的航行时间后抵达位置B，预判该位置是否安全，若安全则即可开航，若危险则继续等待。 （5）在收到气象预报后，首先要关注半潜船前往避风点航路上的海况，再关注半潜船设计航线上的海况。这体现了渔场运输作业的一个特点，即在确保渔场每时每刻都能安全抵达避风点的前提下，再考虑按设计航线正常航行。
3.3 实施注意事项
半潜船的位置是时刻变化的，所面临的海况也是随时间和空间位置变化的，气象折减系数的引入，以及气象预报的限定值也是随时间变化的。
半潜船在位置A收到气象预报后，应当根据预估航速，先确定经过TWF的航行后抵达位置B，再判断位置B前往避风点沿途上的海况是否满足规范要求。
由于航路上的气象预报值同限定值都是时间的变量，在实际操作中只能借助专业的气象软件，模拟船舶在任意航线上航行时的位置，并提供该位置的气象预报。
另外，按照规范要求，必须提供两个有独立数据来源的气息预报进行判断。为满足这一要求，半潜船上同时安装了Bridge及SPOS两套气象软件，两套软件均可实现海区气象预报及模拟船位的功能。
3.4 实施效果
渔场的远洋运输方案及航行计划参照DNV规范的要求编制，并获得MWS的认可。渔场的运输作业，严格按照运输方案及航行计划的要求进行操作。整个运输作业历时两个多月，中途只在好望角避风港作了7天的避风，创造性的将DNV规范应用在航行海况的控制与管理上，在设计海况有限的情况下，安全实现了世界首个智能渔场的远洋运输。
4 结束语
“DNV-OS-H101”规范对于海工作业具有普遍的指导意义。但以往大多应用在作业位置相对固定的海上作业，气象预报只需要进行定点预报，可操作性较强。但将该规范应用在半潜船的航行作业上实属罕见，且在操作上有许多值得注意的地方：一是需要根据TR及Tpop的要求确定Tsafe，根据航速确定避风港的选择半径;二是在航行时首先考虑的是船舶在任意时刻能否安全抵达避风港，其次再考虑按航线正常航行。
当半潜船的航速越快时，其抵达避风港的时间越短，气象折减系数a的取值也越大，航行海况的限定值也会提高，降低了半潜船进行频繁避风的几率;此外，當气象预报的频率提高后，TWF的减小使得Tsafe变大，相邻避风点的间距也会拉大，这意味着同样的航线只需选择较少的避风点就能满足规范的要求。
参 考 文 献
[1] Det Norske Veritas AS. DNV-OS-H101 Marine Operations， Genal. October 2011.
[2] 苏晨.半潜船运输特重大件货物安全控制研究[J].大连海事大学.2012.
[3] 孙祖杰.船舶安全航行风险分析及应对措施[J].船舶物资与市场.2020.
关键词：半潜船;三文鱼养殖场;远洋运输
中图分类号：U676.1 文献标识码：A
Ocean Transportation of the World’s First
Ultra-large Intelligent Sea Fishery
WANG Yanggang
（ Guangzhou Salvage， Guangzhou 510260 ）
Abstract： The world’s first ultra-large intelligent sea fishery needs to be transited to Norway 15 500 n mile far away from Qingdao， the designed sailing limitation is only Hs=4m， it would be a great challenge to always keep the vessel sailing without exceeding the limitation on such a long voyage. This Paper explains how to realize the long-distance safe transportation considering the limitations of design sailing sea state as per the requirements of “DNV-OS-H101”.
Key words： Semi-submersible vessel; Salmon farm; Ocean transportation
1 前言
三文鱼养殖业是挪威渔业养殖的支柱产业。以往的近海养殖存在着鱼病多发和拓展空间有限等不利因素，因此远海养殖技术成为近年来热议的话题。“海洋渔场1号”是世界首座半潜式智能海上渔场，业主为挪威萨尔玛集团，由武船重工总承包建造。2017年6月，“海洋渔场1号”在青岛武船重工顺利建成。如何将这一海上巨无霸安全的从青岛运抵15 500 n mile外的挪威交付给客户，是承运方所面临的一项挑战。
“海洋渔场1号”直径110 m、高50.8 m，运输期间只能跨坐在运输半潜船上，两边外飘40 m，外飘浮筒底部距海面高度6 m，运输过程中较易发生踏水现象，且渔场内部各处设备及结构所在位置对加速度的大小有着极为严格的限制，经计算确认半潜船允许的航行海况需要严格控制在4 m有义波高范围内。从青岛至挪威整个航行时间达两个多月，沿途海况复杂多变，如何在整个航程中合理规划，避免超设计海况航行是本文讨论的重点。
2 “DNV-OS-H101”规范介绍
渔场运输项目所选的MWS（保险公司委托的第三方检验机构）为DNV.GL，由于渔场这一特殊结构物的远洋运输为世界首例，因此MWS要求運输方案的制定必须满足“DNV-OS-H101”规范的要求。下面对该规范涉及的一些概念做简单的介绍。
2.1 基本概念
TR = TPOP + TC （1）
TPOP = Tsafe+TWF （2）
OPWF = a x OPLIM （3）
式中：
TR —海上作业周期。不能超过气象预报的时长。TR <96 h;
TPOP —根据作业计划或经验估算的具体作业时间。TPOP <72 h; TC —因为不可预计的因素造成的作业延误。通常TC = 1/2 TPOP ;
Tsafe—安全作业时间。指抵达避风港的时间;
TWF —天气预报的时间间隔。航程中气象预报时间间隔为6 h;
OPLIM —设计海况。限制为4 m的有义波高;
a —气象折减系数。与预报时长及设计海况有关;
OPWF—许用海况。是能否进行作业的直接判断依据。
2.2 气象折减系数a
按照目前气象预报的精度，72小时内的预报相对来讲可信度较高，且预报的可信度会随预报时间的后推而降低，因此规范引入了气象折减系数a，并对该系数的选取作了规定。
渔场的设计海况是4 m有义波高，但要乘以系数a。气象折减系数的引入，使得适宜渔场运输作业的天气窗口变窄，極大的增加了运输作业的难度。
2.3 作业类别判断
“DNV-OS-H101”对所有海上作业的定性，分为受限作业及非受限作业两类，两者的区别主要在于设计海况的选取不同：非受限作业是依据海区波浪统计数据作为设计海况，而受限作业是人为的选取某一限定值作为设计海况。通常情况下非受限作业选定的设计海况要比受限作业选定的设计海况高;作业类别的定性又是根据TR 及TPOP 来确定的。只有满足TR <96 h且TPOP <72 h的海工作业，才可以被定性为受限作业。
渔场的海上运输时间长达两个多月，按照正常运输考虑应当将运输作业定义为非受限作业，设计海况参照波浪统计的数据，波高将达到11 m，但前面提到渔场受加速度的限制，只能在4 m浪高下运输。因此，渔场远洋运输的特殊之处在于一开始就确定了海运作业为受限作业，然后反过来限制作业过程中的TR 及TPOP ，这是以往很少碰到的情况。
2.4 运输作业边界条件
为了满足规范对TR及TPOP 的要求，可行的办法是将整个航段细分为无数小航段，每个小航段的运输时长均满足TR及TPOP 的要求。实际操作中，通过在沿途选择大量的避风点的方式来实现航段化整为零的目的。
在进行避风点选取时，作如下考虑：受限于TR及TPOP 的大小，所以相邻两个避风点的航程有一定的限制，理论上A和B两个相邻的避风点航程小于V· Tsafe肯定能满足要求;但航线的化整为零绝非简单的避风点到避风点之间的航行，只要能满足船舶在规划的航线上任意一点抵达避风港的航程小于V· Tsafe即能满足规范要求，这样相邻两个避风点的航程最大不超过2V· Tsafe即可，这样就极大的提高了实际作业的可操作性，使得避风点的数量比点到点之间的航行降低了一半。
渔场运输设计海况为4 m有义波高，作业被定性为受限作业，渔场运输期间要满足TR = TPOP + TC <96 h，且TPOP <72 h。已知TC = 1/2 TPOP ，TWF 按气象预报的时间间隔取6 h，因此允许的安全航行时间Tsafe = TR -TC - TWF =58 h。
因此，渔场的运输作业必须满足如下条件：
（1）航路上任何一点能在58小时内安全的抵达避风港;
（2）考虑天气预报的不确定性，航路上海况的预报值不能超过OPWF = a x OPLIM 。
3 航行作业的实施
3.1 避风点的选取
青岛至挪威航程15 500 n mile，整个航程共选取了49个避风点，以满足规范对TR及TPOP 的要求，并在运输方案里对每一个避风点的避风能力及注意事项作了充分的研究。
由运输作业边界条件可知，避风点同航线的相对关系如下：在海图上以每一个避风点为圆心、以58小时乘以预估航速为半径画圆，相邻避风点所画的圆必有一重叠区域，所规划的航线必须经过所有重叠区域。以途径印度洋这一航段为例，航路上所选取的避风点及航线的相对关系，如图3所示。
受限于避风点的选取，在规划经过印度洋的航线时，半潜船只能走马达加斯加北面，不能按照马达加斯加南面直插好望角的最短航线进行规划，因为南面的航线沿途完全没有可用的避风点。
3.2 避风条件的判断
渔场运输作业另外一个需要解决的问题是判断何时进行避风，即在收到气象预报后是继续按航线航行还是立刻前往避风点。作出这一判断的关键，在于预判半潜船在接收下一个气象预报时所在的位置是否安全：
（1）假定半潜船在位置A收到气象预报，经过评估从位置A抵达最近避风点航路上的海况都在限定值范围内，则可以判断位置A是安全的，半潜船可继续航行;
（2）但气象预报是存在时间间隔的，若过了TWF后，收到第二次气象预报时半潜船抵达位置B，在位置B再次进行判断，有可能会发现位置B前往避风点的航路上海况超过了限定值，且航路上的气象预报亦不是很乐观，此时半潜船将面临进退两难的情况。为了避免出现这种危险情况，需要在位置A收到第一次气象预报时预判位置B的安全性，具体做法是：在位置A根据船速预判TWF后抵达位置B，评估位置B前往最近避风点的沿途天气预报是否超出设计海况，若位置B安全则继续航行，反之则在位置A时立刻前往避风点;
（3）还有一种情况是：位置B前往避风点的沿途是安全的，但设计航线前方的海况不是很乐观，此时船长应当视天气情况选择减速，而不能立即前往避风点避风，只有确认TWF后位置B不再安全才能即刻前往避风。
（4）若半潜船已经在避风点进行避风，每次收到气象预报后都应当考虑若现在开航，在经过TWF的航行时间后抵达位置B，预判该位置是否安全，若安全则即可开航，若危险则继续等待。 （5）在收到气象预报后，首先要关注半潜船前往避风点航路上的海况，再关注半潜船设计航线上的海况。这体现了渔场运输作业的一个特点，即在确保渔场每时每刻都能安全抵达避风点的前提下，再考虑按设计航线正常航行。
3.3 实施注意事项
半潜船的位置是时刻变化的，所面临的海况也是随时间和空间位置变化的，气象折减系数的引入，以及气象预报的限定值也是随时间变化的。
半潜船在位置A收到气象预报后，应当根据预估航速，先确定经过TWF的航行后抵达位置B，再判断位置B前往避风点沿途上的海况是否满足规范要求。
由于航路上的气象预报值同限定值都是时间的变量，在实际操作中只能借助专业的气象软件，模拟船舶在任意航线上航行时的位置，并提供该位置的气象预报。
另外，按照规范要求，必须提供两个有独立数据来源的气息预报进行判断。为满足这一要求，半潜船上同时安装了Bridge及SPOS两套气象软件，两套软件均可实现海区气象预报及模拟船位的功能。
3.4 实施效果
渔场的远洋运输方案及航行计划参照DNV规范的要求编制，并获得MWS的认可。渔场的运输作业，严格按照运输方案及航行计划的要求进行操作。整个运输作业历时两个多月，中途只在好望角避风港作了7天的避风，创造性的将DNV规范应用在航行海况的控制与管理上，在设计海况有限的情况下，安全实现了世界首个智能渔场的远洋运输。
4 结束语
“DNV-OS-H101”规范对于海工作业具有普遍的指导意义。但以往大多应用在作业位置相对固定的海上作业，气象预报只需要进行定点预报，可操作性较强。但将该规范应用在半潜船的航行作业上实属罕见，且在操作上有许多值得注意的地方：一是需要根据TR及Tpop的要求确定Tsafe，根据航速确定避风港的选择半径;二是在航行时首先考虑的是船舶在任意时刻能否安全抵达避风港，其次再考虑按航线正常航行。
当半潜船的航速越快时，其抵达避风港的时间越短，气象折减系数a的取值也越大，航行海况的限定值也会提高，降低了半潜船进行频繁避风的几率;此外，當气象预报的频率提高后，TWF的减小使得Tsafe变大，相邻避风点的间距也会拉大，这意味着同样的航线只需选择较少的避风点就能满足规范的要求。
参 考 文 献
[1] Det Norske Veritas AS. DNV-OS-H101 Marine Operations， Genal. October 2011.
[2] 苏晨.半潜船运输特重大件货物安全控制研究[J].大连海事大学.2012.
[3] 孙祖杰.船舶安全航行风险分析及应对措施[J].船舶物资与市场.2020.