充气护舷在STS船对船过驳作业中的应用与配置方案设计
一、STS过驳作业为何高度依赖充气护舷
STS（Ship-to-Ship Transfer，船对船过驳作业）是指两艘船舶在海上或锚地并靠停泊时，通过管线连接将货物从一艘船舶转移到另一艘船舶的作业方式。这种作业广泛应用于原油、成品油、LNG、铁矿石和煤炭等大宗散货的中转运输，特别是在港口水深不足或码头泊位紧张的情况下，STS过驳成为提高物流效率的重要手段。然而，两艘大型船舶在海浪涌动中并靠作业，船体之间的碰撞风险极大，必须依靠高质量的充气护舷系统来吸收靠泊能量、隔离船体、保障作业安全。
ISO 17357《船舶和海上技术 充气橡胶护舷》标准明确将STS作业列为充气护舷的核心应用场景之一。与码头靠泊不同，STS作业中两艘船舶均为浮动状态，都会随波浪产生六自由度运动（横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡、垂荡），护舷需要承受更复杂的动态载荷。因此，STS用充气护舷在吸能能力、反力控制、耐疲劳性和安全裕度方面的要求均高于常规码头护舷。山东南海气囊工程有限公司凭借6大船级社认证和覆盖105国的服务经验，已为俄罗斯、坦桑尼亚、巴西等多个国家的STS项目提供充气护舷系统，积累了丰富的工程配置经验。
二、STS护舷系统的核心配置要素
一套完整的STS充气护舷系统包括护舷本体、护套（护网）、悬挂链条或缆绳、连接配件和辅助设备五个部分。护舷本体是吸能核心，通常选用ISO 17357标准充气护舷，直径300mm~4500mm，长度500mm~12000mm，压力等级50kPa或80kPa。护套是护舷本体的外部保护层，用于防止船体钢板直接摩擦护舷表面导致磨损或切割。常见的护套类型包括废旧轮胎护套、聚氨酯泡沫护套和白色橡胶护套三种，需根据作业海况和船型选择。
悬挂系统是将护舷固定在两船之间的关键连接部件，通常使用高强度链条或钢丝绳，通过快速脱钩与船体系泊点连接。链条的长度和数量需根据护舷直径、船体间距和潮汐变化范围精确计算，确保护舷在工作状态下始终位于两船接触面之间。连接配件包括卸扣、旋转环和快速脱钩等，需满足船级社链条等级要求。辅助设备则包括充气泵、压力表、护舷搬运吊具和备品备件等，是STS作业快速部署的保障。
| 配置要素 | 功能说明 | 选型要点 | 南海方案 |
|---|---|---|---|
| 护舷本体 | 吸收靠泊能量、隔离船体 | 根据DWT和海况计算吸能需求 | ISO 17357标准，-50℃耐温 |
| 护套系统 | 防止船体摩擦损伤护舷 | 轮胎/PU/白色护套按海况选择 | 飞机轮胎/卡车轮胎/PU定制 |
| 悬挂链条 | 固定护舷于两船之间 | 长度=船间距+潮差裕量 | 高强度链条+快速脱钩 |
| 连接配件 | 链条与船体系泊点连接 | 卸扣/旋转环匹配链条等级 | CCS/ABS认证配件 |
| 充气设备 | 现场充气与压力监测 | 空压机排量≥护舷容积/30min | 配套充气泵+数字压力表 |
| 搬运吊具 | 护舷就位与回收 | 匹配护舷重量和吊机能力 | 专用吊带+索具套装 |
三、护舷尺寸与数量的工程计算方法
STS护舷配置的第一步是计算两船靠泊时的总动能。根据PIANC和国际船级社协会（IACS）的推荐方法，靠泊动能E的计算公式为：E = 0.5 * M * V^2 * Cm * Ce * Cs * Cc，其中M为船舶排水量，V为靠泊速度（STS作业通常取0.15~0.30m/s），Cm为附加质量系数（取1.4~2.0），Ce为偏心系数，Cs为柔性系数，Cc为泊位形状系数。计算出总动能后，需要根据护舷的吸能特性曲线确定单条护舷的吸能量，再除以单条吸能量得出所需护舷数量。
在实际工程中，STS作业通常配置3~6条充气护舷，均匀分布在两船接触面上。护舷直径的选择需确保两船船体间的最小间距大于护舷自由直径的60%，以保证护舷在压缩状态下仍有足够的安全裕量。例如，两艘VLCC（30万吨级油轮）进行STS过驳时，通常选用D4.5m×L9m规格的充气护舷6~8条，配置飞机轮胎护套，压力等级80kPa，单条吸能能力约2300kN·m，系统总吸能超过15000kN·m，可抵御0.25m/s靠泊速度下的冲击能量。
| 船舶DWT | 推荐护舷规格 | 数量 | 压力等级 | 护套类型 | 单条吸能(kN·m) |
|---|---|---|---|---|---|
| 5,000~20,000 | D2.0m×L4m | 3~4 | 50kPa | 轮胎护套 | ~320 |
| 20,000~80,000 | D3.0m×L6m | 4~5 | 50/80kPa | 轮胎/PU护套 | ~900 |
| 80,000~200,000 | D3.3m×L6.5m | 5~6 | 80kPa | 卡车轮胎护套 | ~1500 |
| 200,000~320,000 | D4.5m×L9m | 6~8 | 80kPa | 飞机轮胎护套 | ~2300 |
| >320,000(ULCC) | D4.5m×L12m | 8~10 | 80kPa | 飞机轮胎护套 | ~3200 |
四、南海STS项目实战案例与经验
俄罗斯STS项目是南海的代表性工程之一。该项目配置D4.5m×L9m充气护舷36件，采用飞机轮胎护套，压力等级80kPa，于2022年交付。项目所在海域冬季气温低至-40℃以下，对护舷的低温性能提出了极高要求。南海4P2S标准要求护舷在-50℃环境下仍保持正常弹性，该批次护舷通过俄罗斯船级社（RS）认证，在极端低温工况下成功完成了多次过驳作业。
坦桑尼亚STS项目配置D4.5m×L6.5m充气护舷14件，于2021至2022年分批交付。该项目位于东非海域，热带气候下紫外线辐射强烈、海水温度高，护舷外层橡胶需具备优异的耐臭氧和耐老化性能。南海在外胶配方中增加了防老剂和紫外光吸收剂含量，确保护舷在热带海域使用寿命不低于10年。巴西STS项目则配置D4.5m×L6.4m充气护舷25件，采用卡车轮胎护套，压力等级80kPa，于2020年交付，该项目获得ABS船级社认证，至今运行稳定。
五、STS护舷部署与回收的安全操作要点
STS护舷的部署和回收是整个过驳作业中风险最高的环节之一。部署前需确认以下事项：气象窗口满足作业条件（风速≤15m/s、浪高≤1.5m）、护舷及配件外观检查无异常、充气设备就位、通讯设备畅通。部署时，护舷通过吊机或绞车从一艘船舶放至水面，用拖船或工作艇牵引至两船之间预定位置，然后通过悬挂链条固定在系泊点上。护舷就位后进行现场充气，充气速率控制在每分钟不超过0.01MPa，同时监测护舷圆度变化，确保均匀膨胀。
回收时需先释放护舷内部压力，拆卸悬挂链条，将护舷拖至船舶舷侧，再用吊机吊上甲板。回收后应对护舷进行全面检查：测量残余变形、检查护套磨损情况、排查表面有无切割或刺穿痕迹、测试气密性。每次STS作业结束后，建议填写护舷使用记录表，记录作业日期、海况参数、护舷压缩量、表面损伤情况和维护措施，建立护舷全生命周期档案。
六、南海4P2S标准如何保障STS作业安全
南海4P2S品牌标准在ISO 17357基础上对STS用充气护舷提出了更高的技术要求。在产品维度，护舷内胶层采用高气密性天然橡胶配方，确保在长达72小时的过驳作业中内压稳定；帘线层选用高强度锦纶66浸胶帘线，密度和张力经过有限元分析优化，保证在70%压缩比下帘线不滑移、不断裂；外胶层增加耐臭氧和耐油配方，适应原油泄漏环境。在过程维度，每条STS用护舷出厂前100%进行气密性试验、保压试验和外观全检，并按批次抽检爆破试验。
在品质维度，南海STS用充气护舷已通过CCS、ABS、BV、LR、DNV-GL、SGS六大船级社认证或工厂评估，产品性能指标超过ISO 17357标准要求。在服务维度，南海可为STS作业提供全套技术支持，包括靠泊能量计算、护舷选型配置、现场安装指导和应急响应方案。目前南海已为全球105个国家的400余个年度项目提供护舷产品和工程服务，年出货超过10万件。如需了解STS护舷配置方案或索取技术资料，欢迎致电0531-88723323，或访问官网www.nhqinang.cn。
▎采购商最关心的6个问题
Q1：STS作业应选用50kPa还是80kPa压力等级的充气护舷？
A：50kPa和80kPa两种压力等级的选择主要取决于船舶DWT和靠泊能量。一般原则是：DWT小于8万吨的中小型船舶可选用50kPa，吸能需求较低且反力较小；DWT大于8万吨的大型船舶（尤其是VLCC/ULCC）建议选用80kPa，吸能能力更大、安全裕量更高。对于海况复杂、靠泊速度可能偏大的作业区域，即使船舶较小也建议升级为80kPa。南海在STS项目中80kPa应用占比约70%，是主流选择。
Q2：飞机轮胎护套和卡车轮胎护套在STS作业中有什么区别？
A：飞机轮胎护套重量轻、耐磨性好、胎面宽度大，与船体钢板接触面积大、单位面积压力低，适合VLCC等大型船舶的STS作业，也是南海俄罗斯项目的首选配置。卡车轮胎护套成本较低、货源充足，适合中型船舶或预算有限的项目，南海巴西项目即采用此方案。两者在吸能性能上差异不大，主要区别在于耐磨寿命和接触面压分布。对于长期反复STS作业，建议优先选择飞机轮胎护套。
Q3：STS作业中护舷悬挂链条的长度应如何确定？
A：链条总长度的计算公式为：L = D + T + S，其中D为护舷自由直径，T为最大潮差裕量（通常取作业海域最大潮差的1.2倍），S为安全余量（通常取0.5~1.0m）。此外还需考虑两船干舷高度差和护舷在水面以下的吃水深度。链条不宜过长，否则护舷在波浪中容易摆动脱离接触面；也不宜过短，否则低潮时链条张力过大可能拉断连接配件。建议由专业工程师根据具体作业参数计算确定。
Q4：充气护舷在STS作业中发生损伤后是否可以现场修复？
A：取决于损伤程度。表层橡胶轻微划伤或浅度切割（深度<3mm）不影响结构安全，可使用冷硫化补片现场修复后继续使用。帘线层损伤或深度切割（深度>5mm）必须立即更换，不可修复后使用，因为帘线是护舷的承力骨架，一旦受损会显著降低爆破压力。如果护舷发生穿刺漏气，应先评估穿刺位置和帘线损伤范围，确认帘线未断裂后方可使用专用堵漏材料修复并重新充气测试。建议每次STS作业携带1~2条备用护舷。
Q5：STS过驳作业对护舷的低温性能有什么特殊要求？
A：在北海、波罗的海、俄罗斯远东等寒冷海域进行STS作业时，气温可能低至-30℃至-50℃，普通橡胶在低温下会变硬变脆，吸能能力大幅下降。ISO 17357标准要求护舷在-20℃下仍能正常工作，但实际严寒海域作业温度往往低于此标准。南海4P2S标准要求护舷在-50℃环境下保持弹性，通过低温脆性试验验证。在极寒区域作业时，建议在护舷外胶配方中增加耐寒增塑剂，并选择耐低温锦纶帘线。
Q6：采购STS用充气护舷时应要求供应商提供哪些技术文件？
A：至少应要求以下文件：ISO 17357型式试验报告、船级社认证或工厂评估证书（CCS/ABS/BV/LR/DNV-GL等）、靠泊能量计算书（如由供应商提供选型）、护舷吸能-反力特性曲线图、气密性试验报告、原材料检测报告、爆破试验报告（批次抽检）、使用维护说明书。对于出口项目或大型STS项目，还应要求提供第三方SGS检测报告。南海可为每个STS项目提供完整的技术文件包，并支持客户指定的第三方机构复检。
结语
STS船对船过驳作业是充气护舷最具挑战性的应用场景之一，两船在海浪中并靠的动态工况对护舷的吸能能力、耐疲劳性和安全裕度提出了远超常规码头靠泊的要求。从靠泊能量计算到护舷选型配置，从护套选择到悬挂系统设计，每一个环节都关乎过驳作业的人员安全和货物安全。山东南海气囊工程有限公司凭借6大船级社认证、-50℃耐温技术和覆盖105国的服务网络，已为俄罗斯、坦桑尼亚、巴西等多个国家的大型STS项目提供充气护舷系统，积累了从设计选型到现场部署的完整工程经验。
无论您是船东、过驳运营商还是港口服务商，在进行STS护舷采购时都应将ISO 17357合规性、船级社认证、低温性能和供应商工程服务能力作为核心评估指标。南海愿以20余年制造经验和4P2S品质标准为客户提供专业的STS护舷配置方案，提供从选型计算到现场安装的全流程技术支持。如需索取STS护舷配置方案模板或咨询技术问题，请致电0531-88723323，或访问官网www.nhqinang.cn，南海技术团队将在24小时内响应。
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