國外新型外界援潛救生裝備發(fā)展研究

董 鵬，楊清軒，劉 洋

(1.海軍裝備部，北京 100036；2.中國船舶重工集團公司第七一四研究所，北京 100101)

0 引 言

目前美、英、俄等國外潛艇技術(shù)強國進入了外界援潛救生系統(tǒng)換代期，紛紛研制了潛艇救生潛水再加壓系統(tǒng)、北約潛艇救生系統(tǒng)、多功能潛水救生系統(tǒng)等新型外界援潛救生系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)、單一的外界援潛救生裝備相比，新型外界援潛救生系統(tǒng)采用了潛水鐘、救生潛器、飽和潛水艙、單人常壓潛水、ROV等多種外界援潛救生裝備，具有部署速度快、任務(wù)靈活度高、救援措施多樣、系統(tǒng)模塊化程度高、維護成本低等突出優(yōu)點。

1 美國潛艇救生潛水再加壓系統(tǒng)（SRDRS）

美國潛艇救生潛水再加壓系統(tǒng)（SRDRS）是基于澳大利亞REMORA救生潛器研制的。美國潛艇救生潛水再加壓系統(tǒng)中的加壓救援模塊（PRMS）于2008年9月服役并替代了“神秘”號救援潛器（DSRV-1）；2011年，北約與俄羅斯在西班牙卡塔赫納附近海域舉行聯(lián)合潛艇救援演習(xí)，演習(xí)中加壓救援模塊成功與俄海軍1艘“基洛”級（B-781）進行連接，并開展模擬潛艇救援，演習(xí)中系統(tǒng)表現(xiàn)出良好的通用性和與潛艇連接能力。2017年，水面減壓系統(tǒng)（SDS）完成交付，目前潛艇救生潛水再加壓系統(tǒng)已形成初步任務(wù)能力，并服役于美國海軍水下救援部（URC）。

SRDRS由4個分系統(tǒng)組成：評估/水下作業(yè)系統(tǒng)、水面減壓系統(tǒng)、加壓救援模塊系統(tǒng)、任務(wù)保障裝備（包括布放和回收系統(tǒng)）。

水面減壓系統(tǒng)、加壓救援模塊系統(tǒng)、任務(wù)保障裝備系統(tǒng)組成重約183 t的潛艇救援系統(tǒng)，安裝在保障母船上。潛艇救援系統(tǒng)的救援能力系統(tǒng)包括加壓救援模塊系統(tǒng)和任務(wù)保障裝備。SRDRS各系統(tǒng)組件布置如圖1～圖3所示。

1）評估/水下作業(yè)系統(tǒng)

評估/水下作業(yè)系統(tǒng)由設(shè)計潛深為610 m的深海潛水服2 000、遙控潛器和其它相關(guān)的保障裝備（如深海潛水服管理系統(tǒng)）組成。深海潛水服2 000能夠在610 m深海進行作業(yè)，內(nèi)部始終保持一個大氣壓。評估/水下作業(yè)系統(tǒng)是第1個對潛艇失蹤或沉沒事件進行響應(yīng)的系統(tǒng)，提供的作業(yè)能力包括：對遇險潛艇進行定位、評估遇險潛艇的狀況、清除遇險潛艇逃生艙口蓋附近區(qū)域的障礙、在逃上艙口附近放置信號燈以及補充緊急生命保障補給。

2）水面減壓系統(tǒng)

水面減壓系統(tǒng)由2個安裝在甲板上的水面減壓艙和相關(guān)的保障裝備（如發(fā)動機艙、輔助設(shè)備艙、備用部件艙和水面減壓系統(tǒng)氣體瓶架）組成。每個水面減壓艙是一個單獨的載人封閉壓力容器，放置在一個12.2 m的集裝箱內(nèi)，最多能夠容納33人。水面減壓系統(tǒng)的主要功能是對遇險潛艇艇員進行減壓控制，確保他們一旦返回常壓環(huán)境以后，免受嚴(yán)重或者致命的潛水減壓病。

3）加壓救援模塊系統(tǒng)

加壓救援模塊系統(tǒng)的一個主要組件是加壓救援模塊。加壓救援模塊是一個帶有臍帶的，載人遙控作業(yè)型救援潛器，由一個位于開放式結(jié)構(gòu)內(nèi)的水平圓柱形耐壓殼體、各種系統(tǒng)以及各種裝備（如生命力保障系統(tǒng)和推進器）組成，導(dǎo)航、視頻、推進和生命力保障系統(tǒng)安裝在框架和耐壓殼體的外面。加壓救援模塊由固定在母船甲板上的控制系統(tǒng)來進行遙控控制?？刂普镜鸟{駛員和導(dǎo)航員負責(zé)加壓救援模塊的導(dǎo)航、機動、下潛/上浮以及對接作業(yè)。在控制站內(nèi)有一位潛水監(jiān)管人員負責(zé)監(jiān)管加壓救援模塊的所有作業(yè)，2名潛器艇員跟隨加壓救援模塊協(xié)助遇險艇員的轉(zhuǎn)移，每次作業(yè)最多可以轉(zhuǎn)移16名艇員。潛器艇員也可以控制和監(jiān)視加壓救援模塊的生命保障裝備，并協(xié)助打開及確保加壓救援模塊和遇險潛艇艙口蓋的安全。

4）任務(wù)保障裝備

任務(wù)保障裝備是指在潛艇救援作業(yè)期間保障加壓救援模塊系統(tǒng)的一系列系統(tǒng)組件。任務(wù)保障裝備的主要組件包括布放和回收系統(tǒng)、臍帶管理系統(tǒng)、艦船界面模版裝置以及甲板支架，為加壓救援模塊系統(tǒng)和水面減壓系統(tǒng)的組件之間提供了合適的界面。

布放和回收系統(tǒng)是位于船尾部的一個A型框架，集成了一個指示器及用于加壓救援模塊布放和回收的雙重升力補償起重線絞盤。該指示器提供了一個自動保險鎖定裝置，能夠與加壓救援模塊在30°的誤差范圍內(nèi)實現(xiàn)水下對接。這種設(shè)計的主要好處是簡化了回收操作過程，可以在水下實現(xiàn)對加壓救援模塊的鎖定，避免受到海面波浪的影響。為了減弱沖擊載荷并確保加壓救援模塊操作的安全，布放和回收系統(tǒng)裝備了主動和被動升力補償系統(tǒng)。布放和回收系統(tǒng)裝備一個布放加壓救援模塊的鎖定組件，可以在回收作業(yè)期間對加壓救援模塊的傾斜進行主動控制，確保加壓救援模塊在甲板支架上實現(xiàn)精確著落。

表1 SRDRS主要性能參數(shù)Tab.1 SRDRS main performance parameters

5）技術(shù)特點

具有受壓狀態(tài)下轉(zhuǎn)移的能力。SRDRS最重要的一個特征就是具有保障受壓狀態(tài)下轉(zhuǎn)移的能力，可以使幸存者從遇險潛艇中轉(zhuǎn)移到救援潛器中，然后直接進入水面保障母船上的減壓艙，在這期間，始終保持著與遇險潛艇內(nèi)部相同的壓力，避免遇險艇員受減壓疾病的威脅。水面減壓系統(tǒng)目前正處于海軍的采購計劃中，計劃于2012年交付，將與潛艇救援系統(tǒng)一起部署，安裝在水面保障母船上，用于保障受壓狀態(tài)下轉(zhuǎn)移，并對遇險潛艇中的幸存艇員實施減壓控制。

強大的救援能力。除了受壓狀態(tài)下轉(zhuǎn)移的保障能力外，SRDRS的行動概念包括通過多次下潛，可以從1艘遇險潛艇中最多營救155名遇險艇員。SRDRS的加壓救援模塊一次可以容納16名遇險艇員和2名潛器艇員。

先進的電子系統(tǒng)。SDRDS其它先進的功能包括現(xiàn)代高性能ROV所具有的綜合導(dǎo)航系統(tǒng)和自動控制功能。這2種功能組合在一塊可以使救援潛器實現(xiàn)精確的位置監(jiān)測和控制、位置保持、深度及遇險潛艇逃生艙口上方的首向和高度的自主控制等。

2 北約潛艇救生系統(tǒng)（NSRS）

北約潛艇救生系統(tǒng)（NSRS）由英國、法國、挪威3國聯(lián)合研制，英國國防部負責(zé)北約潛艇救援系統(tǒng)所有合同的管理，并指定羅爾斯·羅伊斯公司作為整個救援系統(tǒng)設(shè)計、建造和運行的主承包商。Perry Slingsby系統(tǒng)公司主要負責(zé)救援潛器和干涉遙控潛器的設(shè)計和建造，Divex公司負責(zé)受壓狀態(tài)下轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，工程商業(yè)公司負責(zé)布放和回收系統(tǒng)。

2008年3月，潛艇救援系統(tǒng)（NSRS）在挪威海域成功完成海試。目前北約潛艇救援系統(tǒng)（NSRS）由英國、法國、挪威三國共同管理，并部署在蘇格蘭法斯蘭的克萊德基地。潛艇救援系統(tǒng)（NSRS）已成功完成了多次“勇猛君主”等北約以及歐洲國家間組織的援潛救生演習(xí)。在2017年1月英國與挪威進行的聯(lián)合援潛救生演習(xí)中就采用了北約潛艇救生系統(tǒng)。

北約潛艇救援系統(tǒng)的設(shè)計服役期為25年，系統(tǒng)主要由干涉系統(tǒng)和救援系統(tǒng)2個子系統(tǒng)組成：干涉系統(tǒng)是一個相對較小的子系統(tǒng)，主要由一個干涉遙控潛器組成，能夠快速部署到潛艇遇險地點，為救援做現(xiàn)場準(zhǔn)備工作，并提供生命保障；救援系統(tǒng)是一個較大的子系統(tǒng)，由一個自航救援潛器、便攜式發(fā)射和回收系統(tǒng)、受壓狀態(tài)下轉(zhuǎn)移系統(tǒng)和其他相關(guān)的保障裝備組成。

北約潛艇救援系統(tǒng)組成如下：

1）干涉系統(tǒng)

干涉系統(tǒng)是一個獨立的系統(tǒng)，通常情況下作為第一個系統(tǒng)進行部署，主要由干涉遙控潛器及其保障裝備組成。干涉遙控潛器的保障裝備包括一個A型的布放和回收系統(tǒng)、絞盤和臍帶、控制艙、導(dǎo)航和跟蹤裝備、發(fā)電裝置。

干涉系統(tǒng)負責(zé)潛艇救援第一階段的任務(wù)，包括在干涉遙控潛器的幫助下對遇險潛艇進行定位，清除阻塞逃生艙口的障礙并探測核輻射，使用水下電話或其他方式與遇險艇員建立通信，如果有需要的話，立即采取措施穩(wěn)定遇險潛艇上的狀況，并為等候救援的艇員提供包括氧燭、二氧化碳洗滌器、醫(yī)療補給品、食物、飲用水等在內(nèi)的緊急生命救助物資。

2）受壓狀態(tài)下轉(zhuǎn)移系統(tǒng)

救援潛器一旦回到母船，幸存艇員就被轉(zhuǎn)移到受壓狀態(tài)下轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，在那里進行必要的減壓治療。受壓狀態(tài)下轉(zhuǎn)移系統(tǒng)由1個甲板轉(zhuǎn)移艙、2個大型減壓艙以及相關(guān)的保障裝備組成，總的重量約120 t。保障裝備有氧氣運輸模塊、工作車間、控制艙以及環(huán)境控制。減壓艙內(nèi)包括環(huán)境控制設(shè)施、氧氣儲存和復(fù)雜的控制中心，減壓艙包括可以容納30人的主艙室和相對較小的醫(yī)療艙，醫(yī)療艙可以容納6人或者2副擔(dān)架。轉(zhuǎn)移艙可以容納12人。

受壓狀態(tài)下轉(zhuǎn)移系統(tǒng)可以提供一個封閉的操作空間，使幸存艇員避免受到氣候和海洋環(huán)境的影響。該系統(tǒng)可以分別在每個減壓艙進行2種進度不同的減壓治療，并且可以使用便攜式的2人減壓艙，在1名工作人員的幫助下對傷員進行轉(zhuǎn)移和治療。

3）便攜式導(dǎo)航、跟蹤和通信系統(tǒng)

便攜式導(dǎo)航、跟蹤和通信系統(tǒng)位于一個集裝箱內(nèi)，用于跟蹤北約潛艇救援系統(tǒng)的水下裝置，并用于救援潛器與遇險潛艇之間的通信。采用一種便攜式聲學(xué)定位系統(tǒng)和部署系統(tǒng)，救援小組可以在主要的裝置之間，包括救援潛器、干涉遙控潛器、遇險潛艇和母船，進行定位和導(dǎo)航。集裝箱內(nèi)還裝備了衛(wèi)星通信、甚高頻、超高頻、水下電話、水下調(diào)制解調(diào)器以及與救援潛器連接的微細光纖臍帶的界面。

4）救援系統(tǒng)

救援系統(tǒng)主要包括潛艇救援潛器、便攜式發(fā)射和回收系統(tǒng)、受壓狀態(tài)下轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，以及相關(guān)的保障裝備。救援系統(tǒng)負責(zé)潛艇救援第2階段的任務(wù)，包括使用救援潛器對幸存艇員實施救援，并使用安裝在水面母船上的受壓狀態(tài)下轉(zhuǎn)移系統(tǒng)對救援上來的幸存艇員進行減壓治療。救援潛器能夠在610 m的深海對遇險潛艇進行定位并實現(xiàn)對接。在進行壓力補償后，救援潛器一次最多可以轉(zhuǎn)移15名遇險艇員。潛艇救援潛器回到水面的母船后，通過操作甲板支架使救援潛器與受壓狀態(tài)下轉(zhuǎn)移系統(tǒng)進行對接，對受壓狀態(tài)下的艇員進行轉(zhuǎn)移和安全的減壓，同時救援潛器進行下一次的下潛救援。

5）技術(shù)特點

采用高性能電池。北約潛艇救援系統(tǒng)的救援潛器裝備了“斑馬”電池，代替了以前深潛器使用的鉛酸電池?！鞍唏R”電池采用了鈉-氯化鎳電池單元，能量密度很高。相比同樣的鉛酸電池，“斑馬”電池模塊能夠多提供約100%的能量，而重量卻只有鉛酸電池的60%左右。救援潛器約102 kW·h的能量用于主動力系統(tǒng)、電力推進以及水動力系統(tǒng)，超過34 kW·h的能量用于儀器的使用、控制、通信以及生命保障系統(tǒng)。這么多儲存的能量可以容許安裝大功率的系統(tǒng)，且不會因此減小任務(wù)持續(xù)時間，或者在不需要大功率系統(tǒng)的情況下，延長執(zhí)行任務(wù)的時間。

表2 救援潛器的主要性能參數(shù)Tab.2 NATO submarine rescue system main performance parameters

具備高質(zhì)量的音頻、視頻和聲吶通信能力。北約潛艇救援系統(tǒng)的救援潛器通過一根直徑為5 mm的光纖與母船相連，可以保證進行高質(zhì)量的音頻、視頻和聲吶通訊，消除了更大、更重的臍帶連接所帶來的不便。光纖可以使救援潛器獨立于母船的水面運動，并且由于直徑較小，產(chǎn)生作用于救援潛器的水流拖曳力很小。另一個關(guān)鍵的好處是在救援潛器陷入潛在的糾纏期間，由于光纖的斷裂載荷只有400千克力，艦載切割器或者救援潛器主推進力或輔助推進力將可以切斷臍帶。在臍帶損壞或者斷裂的情況下，救援潛器的通信回歸到“水聲通信”來維持救援潛器完整的操作能力。

能在高海況下進行部署和回收。北約潛艇救援系統(tǒng)最大的進步就是執(zhí)行沒有潛水員的回收作業(yè)，從而可以在高海況下進行救援。沒有潛水員的回收需要2個步驟：首先在救援潛器與母船之間建立連接，然后使用這個連接回收救援潛器。連接的方法是：首先在水面母船的幫助下，在海床上部署一個重物快，然后救援潛器通過一根小直徑的纜線與重物塊建立連接，救援潛器和重物塊一起浮出水面。小直徑的纜線與布放和回收系統(tǒng)相連接，當(dāng)纜線繃緊后，一個與起重線相連的捕捉鎖定裝置就放到水面上，捕捉并鎖住救援潛器，然后提升救援潛器，救援潛器的回收就完成了。

3 俄羅斯多功能潛水救生系統(tǒng)

經(jīng)過“庫爾斯克”事件這一慘痛的潛艇事故，俄羅斯防救部門下決心解決俄國內(nèi)援潛救生裝備性能不足、功能單一的問題，并開展了多功能潛水救生裝備系統(tǒng)——伊戈爾·貝洛索夫型援潛救生船研制工作。整個系統(tǒng)包括飽和潛水系統(tǒng)、遙控?zé)o人潛器、潛水鐘、吊放裝置及其他輔助系統(tǒng)等模塊，采用模塊化設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)集裝箱裝載。除援潛救生外，該系統(tǒng)還能完成水面救援、海洋環(huán)境調(diào)查、深海打撈作業(yè)等任務(wù)。

伊戈爾·貝洛索夫型援潛救生船在2005年于圣彼得堡海軍部造船廠建造，2012年10月下水，2015年11月服役俄羅斯太平洋艦隊。其搜救設(shè)施主要包括作業(yè)深度達450 m的GVK-450型潛水鐘；救生工作深度高達700 m，6人操作、最多可容納22名逃生人員的Bester型救生潛器；飽和潛水減壓艙以及潛深達1 000 m的ROV系統(tǒng)。

4 結(jié) 語

水下救援裝備體系化發(fā)展，援潛救生可采用多種救援措施。從美、英、俄新一代援潛救生裝備發(fā)展來看，既有負責(zé)救人的救援潛器、潛水鐘，也有負責(zé)救援準(zhǔn)備工作或輸送給養(yǎng)的遙控潛器，美國甚至還裝備了失事潛艇定位和狀態(tài)評估的HARD SUIT2000TM常壓潛水系統(tǒng)?？梢妵馑戮仍b備呈體系化發(fā)展，援潛救生可采用多種救援措施，這些系統(tǒng)協(xié)同工作是救援系統(tǒng)發(fā)揮出最大的救援效能。其中美國和英國的水下救援裝備是成體系發(fā)展的，這些裝備分工明確、緊密協(xié)作，根據(jù)不同的失事水深，采用不同的救援裝備，使全部救援裝備在救援作業(yè)中均發(fā)揮出了最大效能。

表3 伊戈爾·貝洛索夫型援潛救生船性能參數(shù)Tab.3 Igor Belosov type submarine rescue ship main performance parameters

搭載平臺多樣化，擺脫對專用母船的依賴。美英新一代援潛救生裝備均擺脫了對專用搭載平臺的依賴，可由多種平臺搭載可提高救援響應(yīng)能力和救援效率；縮短救援系統(tǒng)部署時間，盡快到達失事地點，實施救援。其中北約潛艇救援系統(tǒng)可搭載在140種船的甲板上，美國潛艇救援潛水再加壓系統(tǒng)不需要專用的母船或改裝潛艇搭載，2個救援系統(tǒng)均可在多種平臺上完成調(diào)度和安裝。這與美國“神秘”號救援潛器和英國LR5潛器需要專用的搭載母船不同，擺脫了對專用母船的依賴，提高了救援響應(yīng)能力和救援效率。

自動化程度高，控制更靈活。美英新一代援潛救生裝備自動化程度高，以高效、靈活操控各種援潛救生裝備。其中美國潛艇救援潛水再加壓系統(tǒng)的承壓救援模塊系統(tǒng)自動控制包括自動定深、自動定向、自動定高、自動定位、對接裙自動角度復(fù)位、巡航控制、縱橫傾和偏航控制以及均衡調(diào)整等。潛器系統(tǒng)的狀態(tài)顯示在主圖形用戶界面的屏幕上，駕駛員或?qū)Ш絾T選擇的任意顯示可以實現(xiàn)視頻疊加。圖形用戶界面是多頁的，設(shè)有用于系統(tǒng)調(diào)整、報警以及故障查找的彈出菜單。通過駕駛員的操縱桿控制操縱和攝像頭功能，操縱桿固定在根據(jù)人機工程學(xué)設(shè)計的座椅的扶手上。觸摸屏和帶有控制球的鍵盤用于菜單選擇、系統(tǒng)操縱和顯示控制。

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