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海军船舶设计安全制度的最新进展
本文将作者提出的问题汇集于1999年在格拉斯哥和2004年在大阪举行的两次国际安全设计海上会议。为了解海军舰船的安全问题与商船的安全问题有何不同,有必要考虑海军舰船设计与大多数商船的不同之处。本文概述了英国海军舰艇安全制度的特点,以及自1998年实施以来最重大的变化 - 引入海军舰船分类。相关的第二个方面是设计局对新型战舰的作用,现在这种船只的直接设计不再在有关的政府采购机构内进行。在这种安排中,一个重要的安全管理特点是海军管理局的作用,在结论部分之前,概述了海军管理局的作用,考虑如何进一步发展目前的海军船舶安全制度。
关键词:海军舰船设计;安全管理;设计权威
引言
海军舰艇,特别是真正的海军战斗员,与商船不同,无论它们是如何设计的,以及海军舰船设计过程与适合其商人堂兄弟的方式有什么不同。海军船舶安全机制在英国国防部(MOD)正式化,而作者是水面舰艇领域的首席安全主任1。该制度的主要特点包括船舶安全管理体系(SSMS),船舶安全案例,形式安全评估(FSA)程序和关键危险因素。
在随后六年的重大发展中,最引人注目的是在英国国防部开创性的工作之后,引入了大多数主要的海军舰艇分类的收购过程。这种方法的关键点以及这种制度的相关方面,是它所要求的具体表示方法,以及需要具体说明船舶分类中军事差别的方面。鉴于即使是主要战斗人员不再被设计为“内部”的总体趋势,一个与海军船舶安全有关的重要问题是设计局(DA)的问题。这种发展的安全方面可以在英国45型驱逐舰采购的具体例子中看到。
改变后的安全制度的一个相关特征是海军管理局的要求,该制度需要引入内部发展议程的统一,并且安全/分类责任被打破。 导致海军船舶安全责任的分散化,要求安全制度具有更大程度的一致性。 这与东西方冷战对抗崩溃后军事姿态的变化以及对健康和安全问题的政治认识程度更高有关,这要求提供更加透明的安全保证和问责制。 在进行这样一项调查之后,最好以海军船舶安全制度如何进一步发展为结论,包括进一步加强分类和安全管理的做法,以及将方法扩大到更多方面的挑战 的海军舰船设计,并涵盖更广泛的船型。
海军舰艇设计和安全
海军舰艇极其多元化,从小型沿海航行到大型航母。 虽然供应船等一些海军辅助船看起来与商船非常相似,但核潜艇等其他船只非常独特。 考虑到潜艇设计固有的安全注意力,即使没有核动力装置,其安全制度也与其他战舰非常不同,因此这是一个值得单独论文的话题。 因此,着眼于典型的水面战斗人员,可以通过强调两个特点来总结海军舰艇设计。
- 与大多数商船不同,军舰很少有单一用途,而是它们具有复杂的多用途功能,并且具有经常相互矛盾的要求的复杂混合物,因为战争固有的不可预测性。
- 海军舰艇设计过程相应地是多方面的,不仅在技术层面,而且需要将技术问题与国家,国际,政治经济和环境问题的重要考虑交织在一起。
因此,设计舰艇的过程可以表征如下:
- 每个新设计都针对特定(海军)客户定制,因此客户/设计师对话至关重要。
- 由于大多数海军舰艇具有多任务和角色灵活性,因此难以确定需求的明智平衡。
- 确定要求的部分原因是船舶固有的性能方面,并非所有方面都明确表达,有些可能是主要规模和成本决定因素。
- 设计发生在复杂的政治环境中,其本身可能对设计结果产生重大影响。
- 作为“政治”环境的外在表现形式,成本和时间的要求或限制在设计过程中都可能显得过于普遍。
- 由于大规模集成任务的出现,缺乏原型设计可能会导致设计的开发似乎保守以最大限度地降低风险。
在考虑海军舰船设计安全的具体情况时,可以看到这些具有两个截然不同的方面,即适合正常和平时期行动的方面和那些与“危害方式”相关的方面。因此,关于商船设计人员的考虑因素,如完整的稳定性,结构完整性,消防安全性和可操作性,也必须在海军案例中加以解决。然而,即使在这里,海军舰船设计师也必须考虑到,军舰指挥官可能会在危险的情况下平静地故意操纵他的船。因此,例如,在海上补充船舶是对近距离船舶操纵的测试,并且在极端情况下是对船舶水密完整性的测试。此外,海军舰艇预计将遇到其他困难船只的帮助,而不是使用现代天气预报系统来避免这种情况。即使在和平时期的军舰携带非常危险的弹药,并将大型武装飞机降落在相对较小的船只上也会危及船上和飞机上的人。
尽管存在这些和平时期的危险,但这艘海军舰艇的设计是围绕在战争环境中进行的。因此,它具有广泛而全面的细分,使得船舶可以承受船体的大部分破裂并且不会由于洪水或结构故障而轻易下沉。该结构还设计用于抵抗水下爆炸,导致结构特征过于昂贵而无法在商船中使用。由于战舰预计会“受到伤害”,训练有素的大型训练有素的船员将会对抗火灾。鉴于行动中的损害可能导致部分船舶失效,动力源和船舶服务的设计具有大量的冗余和明显的过剩能力,以便船舶的完整部件可以继续在这种情况下运行。
与商船实践相比,所有由此产生的功能与相当大的费用相结合,使得海军舰艇能够在袭击中幸免于难,并在受到严重损害时继续执行任务。因此,对于船舶的大部分(和平时期)存在而言,军舰具有相当大的安全边际,几乎任何商船在经济上都不合算。所以,有人可能会问,为什么对于和平时期的作战行动,海军船舶设计界是否必须证明所采用的安全特征是正确的?为什么这种理由最近已正式纳入海军船舶安全制度。
现代海军舰艇安全制度
作为社会为其公民提供更安全生存的大趋势的一部分,英国与其他先进国家共同制定了立法,特别是1974年的“工作健康和安全法”。“政治”环境的一部分海军舰艇的设计意味着这种大规模的政府采购使政府有机会证明其对此类立法的承诺,作为鼓励整个行业和整个社会的手段。因此,即使在和平时期,国防部已获得豁免执行对海军舰艇的危险演变的豁免,但它已表明有意符合“工作中的健康和安全法”。在考虑什么是可接受的安全水平时采用的原则是,事故发生的可能性与事故的可能后果有关时,与操作需要或收益相关的评估是可以接受的,并且风险保持不变尽可能降到合理可行(ALARP原则5)。
为了证明这一船舶安全原则,关于船舶安全管理的具体政策和指导已经在五年前由海军主计长主持的船舶安全委员会正式制定。董事会赞助船舶安全管理系统(SSMS)手册(联合服务出版物JSP 4305),该手册为船舶安全管理制定了“基于风险”和“目标设定”的方法。因此,指定的“职位持有人”(通常是国防部项目经理或综合项目组长)负责对特定级别的军舰进行采购并通过生命设计权限,要求包括该级船舶的安全管理在适当的SSM内。职位持有人在正式的授权书中建立了职责,明确了任务以及安全管理计划,安全案例报告和关键危险证明的安全要素是如何生产和批准的。鉴于海军舰艇由大量不同但集成的舰船和作战系统组成,那么SSMS的部分功能是将用于船舶设计中的系统和设备(包括软件)的单独安全案例集成到船舶安全作为该船的最高级别安全系统的案例。
船舶安全案例是相关岗位持有人执行以下职责的方式:
- 通过合理的论证证明已合理注意识别,评估和控制危害,并将风险降低至ALARP。
- 通过船舶安全案例报告向最终用户通报只能由船员操作程序关闭的危险。
- 整合船舶安全。
认可的安全案例是通过FSA实现的:
- 初步危害识别;
- 危害识别与分析;
- 安全评估。
这包括使用正常的严重程度分类和评估每艘船舶寿命期间的发生概率来创建危险日志和风险评估,并导致四类风险:
bull;A级,这是不能容忍的;
bull;B级,这是不受欢迎的,只有在降低风险不切实际时才被接受;
bull;C和D级,这被认为是可以忍受的。
结构强度,稳定性,杂志施工(用于装载弹药),逃生和撤离以及防火和控制等各种表面船舶的主要危险因素都需要适当的安全认证,该认证由已建立的程序生成以满足特定标准。船舶的持有人负责他们的生产,并确保他们独立审核并在相关组织的适当高层签署。因此,可以展示清晰的审计线索。
海军舰艇分类
最近有两篇论文,每篇都由英国国防部海军技术集团的一位作者组成,由首席海军建筑师领导,他们概述了英国的内部船舶安全管理组织如何表扬英国,并通过了对终身物质的永久责任管理皇家海军的船舶到工业,需要采用舰船分类。人们意识到,不仅在采购方面,而且随着工业越来越多地承担海军舰艇的维修生命,皇家海军虽然仍是英国最大的船舶运营商,但规模却缩小了,国防部的能力有一个完全独立的技术标准制度正在变得不可持续。与此同时,通过越来越多地采用商业标准来应对越来越多的船舶设计要素,以降低海军舰船的成本,因此更多的以商业为基础的海军舰艇标准方法似乎是合乎逻辑的一步。吉本斯和詹姆斯列出了从1993年开始引入具体海军舰艇规则的过程,该规则将HMS Ocean(一种两栖直升机航母)订购为大部分商业船舶规则(即劳氏船级社(LR)(商船)级别)。 1997年,国防部与LR签订合同制定“海军舰艇规则”,并且该过程可以说是在2000年选定的LR海军舰艇规则中最终选定皇家海军最新的主要舰船设计(即45型驱逐舰)在2006年服务。
海军分类必须符合海军舰船被认证为安全的过程,该过程基于英国国防部海军管理局条例8中的“认证循环”,并在图1中复制。海军分类被认为是反映海军作战的特殊需要,必须平衡航海常见的合法安全问题,需要继续经营一艘“损害途中”的海军舰艇和执行合法的政府政策。吉本斯和詹姆斯通过提供以下内容总结了海军分类必须发挥作用的方式。
bull;需要灵活而权威的监管制度。
bull;与现有的船舶规则相比,更重视咨询服务而不是遵守认证。
bull;再次与商船实践相比,承认海军的作战模式,包括海上本来就很高的人员配备水平。
与商船实践相比,这些特征为海军分类提供了色彩,并且由LR9确定。
bull;船体及其附件所有主要部件的结构强度和水密完整性,包括符合适用的稳定标准。
bull;合适系统的操作和功能,以实现船舶的操作要求。
bull;实现和维持船上基本条件的功能和系统的有效性,以便人员,商店,燃料和设备安全地在海上运输,锚泊或停泊/停靠在港口。
因此,船级社将通过设计评估,施工期间的检验和定期在役检查等方式,通过与生产船舶相同的方式维持这些规定,以确保遵守适合海军实践的规则。海军舰艇的分类也得到了发展,以保证推进装置,转向装置和其他重要的船舶系统,如起重工具。然而,与商船不同,海军船舶不受国际立法约束,因此其海军可以选择尽可能多或尽可能少地采用其认为合适的分类制度。因此LR提供了一系列不属于(商船)规则的运行条件,特征和系统。例如:
bull;冷冻水,高压空气和航空燃料的工程系统;
bull;海上作业,例如正在进行的海上补给和使用斜坡将海上两栖车辆卸下;
bull;正在进行时在海上定期使用起重装置,例如发射和回收船只。
Gibbons和James提供了LR海军舰船规则中提供的全套符号示例。这种符号非常广泛,用于解决商业船舶分类中通常未涉及的领域,例如MARPOL(海洋污染)和SOLAS(海上生命安全)。总而言之,首先是包括船型(即大型军舰,远洋战斗舰,小型专业军舰)和服务区域的#39;强制性标记#39;,以区分那些在全球范围内操作的船舶与特殊限制的船舶。第二组注释选项与典型的分类船体强度和机械标注一样,还包括“军事特色”,“军事行动”和“其他”(后者是与其他一般船舶性能有关的类别)。军事区别符号的例子都与在海军舰艇结构中需要抵抗某种武器效应的适当水平有关,如空袭,水下爆炸,碎片和小武器造成的损害。在这方面,这些规则仅限于与船级社的专业技术相适应的生存能力方面,例如损伤后的结构性能,而军舰生存能力的其他要素4则适当地预计将由那些仍由海军/国防部。这是转向海军舰艇规则的一部分,以便国防部保留的有限资源可以专注于军舰特定领域,并继续用于通过军事实践来维持这些标准,经验和敏感性。尽管如此,LR已经表明其打算扩大对生存性的考虑以涵盖以下问题:
bull;访问和布局;
bull;提供交叉和反洪泛;
bull;淹水时系统和结构的可操作性;
bull;救助系统;
bull;损害控制程序;
bull;提供容灾系统。
在这样做的过程中,LR利用了英国国防研究机构的具体专业知识,事实上与国防部海上科技小组正在建立的密切关系。
设计权威问题
如前所述,发展议程的问题与海军船舶设计目前的安全状况非常相关。情况并非总是如此。当一艘主要海军的船只在内部设计时,至少在指导图纸和计算以及造船厂或海军自己的造船厂内,建造船只需要制作造船所需的图纸,然后海军的设计部门负责监督详细设计和构建过程。因此,设计部门担任其自己的发展议程,承担了国际海事组织(IMO)和适用于商船的船级社的作用。随着最近在前一部分中概述的海军舰艇(当然还有英国军舰和某种程度上的美国海军)的采购变化,特别是将船级社引入军舰设计保证, #39;封闭式#39;或#39;内部#39;管理已被更多涉及的过程所取代。在这个更复杂和仍在发展的过程中,主要参与者之一是发展议程,并且有必要更加密切地考虑其在船舶安全领域的作用。
这最好是参照一个重要的海军舰船采购的具体例子来完成的,作者有一个正在进行但没有直接参与的实例:英国的Type 45 Destroyer或DARING Class程序。 45型的计划参与了为42型机组生产反空战(AAW)驱逐舰的替代品,首先是NFR 9010,然后是未来护卫舰,最后是英法 - 意大利HORIZON计划 ,这些都证明是虚假的开始。因此,45型的特点是具有相当的设计遗产,这意味着英国国防部准备与一家大型工业公司合作,不仅是建造和主要承包商,还包括设计责任,包括安全问题。最近关于45型DA的作用的综合性论文由BAE系统负责承担DA角色的前高级成员撰写。
盖茨首先引用了由国防部制作的英国收购管理系统(AMS),以便向
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