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船舶与海上设施检查:不搭脚手架,看清漆黑钢箱的内部
压载舱、货舱、货油舱、火炬塔:船舶检验要求在数十米高的漆黑钢箱内靠近到伸手可及的距离。本指南探讨在船级社的远程检验技术(RIT)框架内,这些长期依靠脚手架、筏子和人力完成的工作,有多少可以交给无人机。
本页内容
船舶从哪里开始劣化
船体是由钢板和加强构件——纵骨、横向构件、肋骨和肘板——焊接而成的一组巨大的箱体。劣化的主要原因是海水和货物引起的腐蚀、反复波浪载荷导致的疲劳裂纹,以及货物作业和靠泊造成的变形。压载舱尤其是反复注入海水的潮湿、黑暗空间;涂层一旦失效,腐蚀便会加速。
| 部位 | 典型缺陷 | 漏检的后果 |
|---|---|---|
| 压载舱 | 涂层破坏,均匀腐蚀、点蚀和沟槽腐蚀 | 厚度损失、强度不足、进水 |
| 肘板趾端与底边舱折角 | 应力集中处的疲劳裂纹 | 裂纹扩展、结构断裂 |
| 散货船货舱(舷侧肋骨) | 装卸货损伤、肋骨因腐蚀耗蚀或脱落 | 舷侧外板损坏和灾难性船体失效 |
| 油船货油舱 | 底部点蚀、加热盘管周围的腐蚀 | 货物泄漏、污染 |
| 甲板与舱口盖 | 腐蚀、失去风雨密性 | 进水、货物受损 |
| 船底外板、舵与螺旋桨 | 涂层脱落、腐蚀、污损、损伤 | 燃油消耗增加、影响操纵性 |
| 海上结构物(导管架、FPSO、火炬) | 飞溅区腐蚀、火炬头损坏、系泊链磨损 | 停产、结构损坏 |
当前的检查及其痛点
远洋船舶通过船级社(例如 ClassNK、DNV、ABS 或 Lloyd’s Register)的检验来维持船级。基本周期是年度检验、中间检验和每五年一次的换证(特别)检验。在日本,由政府登记的船级社(如 ClassNK)入级的船舶,视为已通过《船舶安全法》规定的相应政府检查。
要求尤其严格的是针对散货船和油船的加强检验计划(ESP)。根据 IMO 2011 年 ESP 规则和 IACS 统一要求,近观检验和测厚的范围随船龄增长而扩大。近观检验是指验船师检查通常在伸手可及范围内的结构细节——包括高大舱室的上部。
| 接近方式 | 优势 | 痛点 |
|---|---|---|
| 脚手架(搭架) | 可靠到达;可以测量厚度 | 搭拆需要数天,成本高,坞期更长 |
| 筏行法(提高水位,用小艇) | 无需搭架即可到达上部区域 | 需要向舱内注水,有倾覆或被困风险,受天气和船舶运动影响 |
| 绳索作业 | 搭架不可行的地方 | 合格技术人员少、坠落风险 |
| 高空作业车(在坞内) | 在货舱内速度快 | 只适用于部分船舶和货舱 |
| 潜水员(水下检验) | 无需进坞即可检查船底 | 潜水风险、浊度、时间限制 |
此外还有封闭空间的危险。舱室可能缺氧或残留货物气体。IMO 关于进入封闭空间的建议要求通风、气体检测和监护人员,但事故仍在发生。减少进入次数本身就是无人机最大的价值。
无人机改变了什么
在船舶内部,大多数无人机是带防撞笼的耐碰撞机型。在加强构件密布的狭窄舱室中,它们碰到结构后仍能继续飞行,并借自带照明采集图像。在船舶外部,标准多旋翼无人机负责船体、舱口盖以及海上火炬塔和导管架。
| 方法 | 典型平台与传感器 | 最适合 |
|---|---|---|
| 舱室与货舱内近距离成像 | 带照明和 LiDAR 的笼式无人机(如 Flyability Elios 3) | 压载舱、货油舱、货舱上部 |
| 厚度测量 | 把超声探头压在钢板上的无人机 | 辅助船级社厚度测量(在认可公司的程序范围内) |
| 船体外部与甲板 | 搭载高分辨率相机的多旋翼 | 外板变形和涂层、舱口盖、上层建筑 |
| 水下船体 | 有缆 ROV、船体爬行机器人 | 船底、舵、螺旋桨、海水箱(以水下检验代替进坞) |
| 海上平台上部模块 | 搭载变焦和热成像的多旋翼 | 运行中的火炬塔、导管架顶部、起重机 |
| 海上水下部分 | ROV、AUV | 导管架焊缝、系泊链、海底管道 |
船级社与远程检验技术(RIT)
IACS 将无人机、ROV 等替代近距离接触的手段称为远程检验技术(RIT),并发布了相关使用指南(IACS Recommendation No. 42)。核心思想是:RIT 不取代验船师的判断——它是验船师观察结构的手段。只有当验船师确信影像反映状况的程度与近观检验相当时,它才被视为近观检验。
- 认可的服务供应商:提供 RIT 的公司须经船级社认可为服务供应商。服务供应商的程序要求载于 IACS 统一要求 UR Z17,该要求同样适用于厚度测量公司。
- 验船师到场:原则上验船师在现场,通过实时视频检查结构。
- 图像质量与位置:需要足够的照明、分辨率和稳定的图像,并且必须清楚正在查看的是哪个构件。
- 有疑问时由人靠近查看:如果图像显示缺陷或无法得出结论,则随后采用常规的近距离检查手段。
- 各船级社的指南:DNV、ABS 等船级社各自发布关于 RIT 和无人机的指南和认可程序。细节各有不同,请先与到场的船级社确认。
克服环境
船舶舱室是无人机所能飞行的最恶劣的场所之一。完全没有 GNSS、罗盘被周围钢材干扰而失效、一片漆黑,以及加强构件密布的狭窄空间。无线电信号在钢壁间反射,可能越不过下一个人孔。
- 受限空间:选择碰撞后仍能保持姿态的笼式飞行器。人孔尺寸决定了哪些飞行器能进入。受限空间
- 黑暗:机载照明是唯一的光源。螺旋桨扬起的锈尘可能让图像泛白。黑暗
- GNSS 拒止:使用能用视觉或 LiDAR 定位、并能记录拍摄了哪个舱室哪个构件的飞行器。GNSS 拒止
- 磁干扰:在钢制箱体内罗盘不可信;请使用不依赖罗盘的模式飞行。磁干扰
- 水、飞沫与湿气:刚排空压载水的舱室很潮湿,底部还有积水;外部则有波浪和飞沫。水、飞沫与湿气
- 风与湍流:海上的外板和火炬塔风很大,甲板上方气流打旋。风与湍流
货舱还多了一道障碍:可燃气体和缺氧。一般的检查无人机未取得防爆认证,因此飞行前必须对舱室除气并经测量确认安全。即使没有人员进入,这一步也不能省略。另见爆炸性环境和缺氧与有毒气体。
从影像到决策
船舶检验结果记录为涂层状况、是否存在显著腐蚀(损耗超过允许裕量的 75%),以及任何裂纹或变形;修理据此决定。无人机影像在此之前的步骤中发挥作用:发现、定位和与上次比较。
| 步骤 | 机器做什么 | 人负责什么 |
|---|---|---|
| 检出 | 从视频中提出涂层破坏、锈蚀和裂纹的候选位置 | 检查漏检和误报 |
| 测量 | 估算锈蚀覆盖率和变形(LiDAR 点云) | 确认比例尺和拍摄条件 |
| 定位 | 把影像与舱室和肋位号关联;标注到 3D 模型上 | 与图纸上的构件对应 |
| 厚度 | 记录接触式探头读数及其位置 | 由认可公司进行测量和报告 |
| 评定 | — | 验船师将其接受为近观检验、维修决定、保持船级 |
船舶每五年以相同方式重访相同的舱室。把视频和点云与舱室编号、肋位编号关联起来,下一次换证检验就能直奔变化之处。这是数字孪生最实用的用法。
规则与责任
框架来自 SOLAS 和 ESP 规则(IMO),其下是船级社规范和 IACS 统一要求。无人机能否用于近观检验,由各船级社的 RIT 指南及其认可服务供应商程序规定,最终由到场的验船师决定。对于 ESP 船舶,部分船级社还要求船旗国主管机关接受 RIT。船东和管理公司需事先与船级社商定检验计划,明确无人机在何处、以何种方式使用。
就飞行而言,舱室或货舱的内部属于室内空间,不在日本航空飞行规则的适用范围内。但在甲板上方或船体周围的飞行受航空法约束,在港内还需要港口管理方、设施保安员和船厂的许可。在海上,则适用运营方的安全规定和沿岸国的法规。各国比较见世界各国法规。
无人机做不到的事
- 跳过置换气体:即使舱内无人,未经认证的无人机也不能在含有可燃气体的舱内飞行。通风、检测和许可仍然不可少。
- 泥沙和锈皮之下:底部的沉积物或厚锈皮会遮住钢材。请先清理。
- 全部厚度测量:接触式传感无人机在进步,但用无人机完成所有要求的测点尚不是普遍做法。
- 确认裂纹:视频中的可疑线条必须通过近距离检查或无损检测来确认它是否是裂纹以及延伸多远。
- 评级与船级:将检验接受为近观检验、要求维修和保持船级,是验船师和船级社的决定。
2035 年:巡检真正运转的世界
在进坞前的航次中,船员打开舱室人孔,完成通风和气体检测。随船携带的无人机自主飞行检查舱室。其视频和点云与上次换证检验的三维模型叠加,只有发生变化的区域才会发送给岸上的验船师和船舶管理公司。
船舶进坞时,脚手架搭在哪里、哪些钢板要换新,已经定下。验船师只进入无人机有所发现的地方,且只在必要时进入。舱内晕倒事故成为过去——至少编辑部是这样看的。
PREPARATION
飞行前准备清单
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该资产的案例
- C-Bird:用两架无人机对一艘船的 12 个油舱进行目视和超声波检查Not stated
- Laura Maersk 号:无需除气即对甲醇燃料舱进行无人机检查Gdańsk, Poland · 2026
各国资料来源(17)
- Research on drone technology for marine inspections (FY2019 report)JP · 日本海事協会ほか(国交省 交通運輸技術開発推進制度)
- 日本海事协会发布船级检验中使用无人机的指南JP · IIMS(International Institute of Marine Surveying)
- 潜入深科技:印度初创企业如何守护贸易的水下基础IN · The Week
- 新加坡海事及港务管理局试验用无人机检查船舶液舱和货舱SG · OpenGov Asia(シンガポール船籍登録 E-Bulletin に基づく)
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查看来源
规则、数字和案例均基于下列来源。未来情景与设计建议是编辑部的观点。
- IACS UR Z17 (Rev.16, 2021): Procedural requirements for service suppliers – relevant sectionsIACS (extract hosted by Indian Register of Shipping) · 已读全文
- IMO Resolution A.1049(27): 2011 ESP CodeInternational Maritime Organization · 已读全文
- ClassNK日本海事协会 · 已读全文
- DNV: Survey by remote inspection techniques – use of approved service suppliers (2019)DNV · 已读全文
- ABS: Guidance Notes on the Use of Remote Inspection Technologies (December 2022)American Bureau of Shipping · 已读全文
来源已核对: 2026-10-22