載人潛水器運(yùn)行管理機(jī)制探析

齊海濱 李德威 劉保華 楊雷 劉曉輝

摘要：為了探索深海，不同類型的深海運(yùn)載裝備得以成功開發(fā)，并應(yīng)用于深?？茖W(xué)、資源勘探開發(fā)、工程保障及戰(zhàn)略安全等不同領(lǐng)域。深海運(yùn)載裝備可以分為載人潛水器（HOV）、遙控深潛器（ROV）、自治式深潛器（AUV）及混合型深潛器，其中以載人潛水器為代表的高技術(shù)裝備群成為建設(shè)海洋強(qiáng)國的重要保障力量。文章對美國“阿爾文”號、俄羅斯“和平I”號和“和平II”號、日本“深海6500”號、法國“鸚鵡螺”號、中國“蛟龍”號載人潛水器運(yùn)行管理機(jī)制進(jìn)行了闡述，綜合比較其優(yōu)缺點(diǎn)，提出了建立職業(yè)化運(yùn)行保障隊(duì)伍、優(yōu)化作業(yè)流程，創(chuàng)新組織結(jié)構(gòu)、探索多型潛水器海上作業(yè)模式等運(yùn)行管理機(jī)制構(gòu)架的建議。

關(guān)鍵詞：載人潛水器;深?？茖W(xué);資源勘探開發(fā);作業(yè)流程;運(yùn)行管理

中圖分類號：P7?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?文章編號：1005-9857（2019）07-0003-05

Abstract：In order to explore the deep sea，different types of deep-sea carrier equipment have been successfully developed and applied in different fields such as deep-sea science，resource exploration and development，engineering support and strategic security.Deep-sea carrier equipment can be divided into manned submersible （HOV），remote-controlled deep-sea submersible （ROV），autonomous deep-sea submersible （AUV） and hybrid deep-sea submersible，among which the high-tech equipment group represented by manned submersible has become a major guarantee for building a marine powerful nation.In this paper，the running management mechanism of manned submersible was expounded，such as “Alvin”“MIR I&II”“SHINKAI 6500”“NAUTILE” and “JIAOLONG”，their advantages and disadvantages were comprehensively compared，the advices of operational management mechanism architecture for establishing a professional operation security team，optimizing operation process，organization structure innovation，exploring more type submersible offshore operation management mechanism，and so on were put forward.

Key words：Manned submersibles，Deep sea science，Resources exploration and development，Operational process，Operation management

0?引言

海洋蘊(yùn)藏著豐富的自然資源，其重要的戰(zhàn)略地位也在人類對海洋不斷加深的認(rèn)識中越來越重要。為了探索深海，不同類型的深海運(yùn)載裝備得以成功開發(fā)，并應(yīng)用于深?？茖W(xué)、資源勘探開發(fā)、工程保障及戰(zhàn)略安全等不同領(lǐng)域。深海運(yùn)載裝備可以分為載人潛水器（HOV）、遙控深潛器（ROV）、自治式深潛器（AUV）及混合型深潛器，其中以載人潛水器為代表的高技術(shù)裝備群成為建設(shè)海洋強(qiáng)國的重要保障力量[1]。

目前全世界的HOV總數(shù)約200余艘，根據(jù)2013年世界船級社統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，正在使用中的HOV為95艘，其中：美國船級社30艘，法國必維船級社4艘，中國船級社1艘，挪威船級社4艘，德國勞氏船級社18艘，印度船級社2艘，美國海軍2艘，英國勞氏船級社19艘，日本海事協(xié)會(huì)1艘，意大利船級社2艘，其他12艘。但可潛入 6 000 m深的只有6艘。正在研建的有3艘，包括正在研建的中國“彩虹魚”號及日本“深海12000”。6 000米級有較成功應(yīng)用的深潛器包括美國的“阿爾文”號、日本的“深海 6500”號、法國的“鸚鵡螺”號、俄羅斯的“和平Ⅰ/Ⅱ”號（Mir I/II）、中國的“蛟龍”號[2]。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，迄今美國的“阿爾文”號已經(jīng)成功完成了5 000次下潛;日本的“深海 6500”號作業(yè)潛次已超過1 500次;俄羅斯“和平Ⅰ/Ⅱ”號以兩條HOV互為替代，因具備較高的能源儲(chǔ)備，表現(xiàn)出較好的作業(yè)能力;法國“鸚鵡螺”號潛水器迄今已完成超過1 800余次下潛作業(yè)，其在軍事領(lǐng)域應(yīng)用最為頻繁;應(yīng)用時(shí)間最短的中國“蛟龍”號潛水器也已完成近160次下潛任務(wù)。在實(shí)際應(yīng)用中，每個(gè)潛水器因?yàn)楸尘?、理念、需求的差異形成了不同的運(yùn)行管理體制，本研究將對以上5個(gè)國家潛水器運(yùn)行管理機(jī)制進(jìn)行論述，并就如何更高效地運(yùn)行載人潛水器進(jìn)行探討。

1?國內(nèi)外載人潛水器運(yùn)行管理現(xiàn)狀

1.1?美國“阿爾文”號載人潛水器

“阿爾文”載人潛水器建成于1965年，經(jīng)過多次的增改裝，目前屬于美國海軍，編號DSV-2，由伍茲霍爾海洋研究所（WHOI）負(fù)責(zé)日常的管理、應(yīng)用和維護(hù)，“阿爾文”號主要是為科學(xué)家們服務(wù)的，任何美國科學(xué)家（或與其合作的外國科學(xué)家）都可向美國科學(xué)基金委申請使用“阿爾文”號。

WHOI設(shè)置了一個(gè)叫DSOG（The Deep Submergence Operations Group）的部門來管理“阿爾文”號，這個(gè)部門有13個(gè)人員編制，包括駕駛員、培訓(xùn)駕駛員以及技術(shù)員，這個(gè)團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)由駕駛員擔(dān)任。

“阿爾文”號執(zhí)行海上任務(wù)期間，主要組織結(jié)構(gòu)分為潛水器小組及母船支持組，潛水器小組由組長兼探險(xiǎn)隊(duì)長、潛航員、水面控制員、協(xié)調(diào)員、小艇人員組成;母船支持組由當(dāng)值駕駛員、首席科學(xué)家、船長、甲板工程師、小艇駕駛員及水手組成，如圖1所示具體崗位設(shè)置如下。

（1）探險(xiǎn)隊(duì)長1名，下潛任務(wù)的最高決策者，擁有決定是否下潛、執(zhí)行哪些任務(wù)，誰來擔(dān)任各個(gè)工作崗位的權(quán)力，兼任潛水器小組的組長。

（2）首席科學(xué)家1名，科學(xué)活動(dòng)的組織者和領(lǐng)導(dǎo)者。

（3）船長1名，支持母船的領(lǐng)導(dǎo)者、負(fù)責(zé)安排船上的海員、設(shè)備以及船舶航行 。

（4）潛航員1名，負(fù)責(zé)潛水器的駕駛，來自潛水器小組的正式潛航員。

（5）水面控制員2名，上午和下午各1名，以午飯時(shí)間為界，負(fù)責(zé)水面控制，來自潛水器小組。

（6）當(dāng)值駕駛員多名，在艦橋駕駛母船，由船上的大副、二副、三副以及高級水手擔(dān)任。

（7）甲板工程師1名，負(fù)責(zé)母船甲板設(shè)備的運(yùn)作。

（8）小艇駕駛員2名，布放和回收各1名，負(fù)責(zé)駕駛小船，來自母船上的二級水手。

（9）A形架操作員2名，布放和回收各1名，操作A形架。

（10）協(xié)調(diào)員2名，布放和回收各1名，利用無線電通信，協(xié)調(diào)各方工作，來自潛水器小組。

（11）水手4名，布放和回收各2名，負(fù)責(zé)纜繩的掛鉤和解脫，潛水器水面上的檢查和操作，來自潛水器小組和二級水手。

一般情況，來自潛水器小組的同一個(gè)人在1天內(nèi)分別擔(dān)任水面控制員和協(xié)調(diào)員;在執(zhí)行1次任務(wù)的2個(gè)水手當(dāng)中，必須有1人來自潛水器小組，該人操作水聲電話;另一個(gè)人負(fù)責(zé)纜繩等工作。在嚴(yán)酷的環(huán)境條件下，會(huì)增加1名水手進(jìn)行回收的工作。

每個(gè)潛次執(zhí)行前，“阿爾文”號保障人員會(huì)對潛水器進(jìn)行安全巡檢及操作檢查，形成檢查表格，并由本潛次潛航員、水面控制員、母船船長、探險(xiǎn)隊(duì)長及首席科學(xué)家會(huì)簽。

升級后的“阿爾文”號，載人艙一次能容納3人，一般是1名潛航員、2名科學(xué)家。其執(zhí)行下潛任務(wù)期間，有全套的程序手冊可以遵循，其中包括潛水器下潛程序、上浮程序、水下操作限制程序、回收程序、緊急情況下的潛水器操作程序、潛水器載人艙內(nèi)消防程序、緊急上浮程序、載人艙釋放程序和水密失聯(lián)后的操作程序等。潛水器的操作手冊也會(huì)特地說明，沒有任何一部操作程序可以涵蓋所有可能發(fā)生的緊急狀況，因此，潛水器的安全全部依賴于駕駛員的知識和技能，手冊只能列出在明顯緊急情況時(shí)的操作。但是，一旦使用該操作程序，必須嚴(yán)格地執(zhí)行，以便水面控制員能夠通過少量的通信就可以處理問題。如果對這個(gè)操作程序有任何更改，必須告知水面控制員[3]。

1.2?日本“深海6500”號載人潛水器

日本三菱重工業(yè)株式會(huì)社神戸造船所1989年建成了下潛深度為 6 500 m的“深海 6500”潛水器，水下作業(yè)時(shí)間8 h，曾下潛到6 527 m深的海底，共下潛1 500余次?！吧詈?500”號目前隸屬于日本海洋-地球科學(xué)技術(shù)機(jī)構(gòu)（Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology， JAMSTEC）。

2004年4月，JAMSTEC 委托日本海洋事業(yè)株式會(huì)社（Nippon Marine Enterprises，Ltd）負(fù)責(zé)其所有科考船舶及潛水器的運(yùn)營管理，其中就包括“深海6500”號載人潛水器。

“深海6500”號載人潛水器由10余人的保障團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)其日常維護(hù)保障及海上作業(yè)。“深海6500”號載人潛水器對潛航員的培養(yǎng)，首先是從潛水器維護(hù)保障工作開始，在對潛水器有了較為熟悉的整體了解后，才開展?jié)摵接?xùn)練，根據(jù)培訓(xùn)課程內(nèi)容要求，潛航員學(xué)員需要進(jìn)行2～3年維護(hù)保障和多次潛航訓(xùn)練才能成為副駕駛潛航員，進(jìn)行正式的下潛作業(yè)。副駕駛在多次參與正式下潛后，逐漸成長為具備獨(dú)立下潛能力的主駕駛潛航員，這一般需要7～8年的時(shí)間[4]。

“深海6500”號執(zhí)行海上作業(yè)期間，主要組織結(jié)構(gòu)分為科學(xué)家小組、船員小組及艇員小組，科學(xué)家小組主要由首席科學(xué)家、副首席科學(xué)家、崗位科學(xué)家及海事技術(shù)人員組成;船員小組由船長、大副、二副、三副、輪機(jī)長、大管輪、二管輪、三管輪、電報(bào)員、值班水手等組成;艇員小組由營運(yùn)主管、副營運(yùn)主管、一級潛航員、二級潛航員、三級潛航員等。一般情況下運(yùn)營主管由潛航隊(duì)長擔(dān)任[5] （圖2）。

1.3?俄羅斯“和平I”號與“和平II”號載人潛水器

俄羅斯“和平I”號與“和平II”號載人潛水器修建于1985年5月，1987年12月開始運(yùn)行，1994年和2004年進(jìn)行過兩次大修，該潛水器長7.8 m，寬3.6 m，高3.0 m，總重量18.6 t，最快速度5 kn，最大下潛深度6 000 m，其中“和平I”號的最大試驗(yàn)深度6 170 m，“和平II”號的最大試驗(yàn)深度6 120 m。“和平I”號“和平II”號載人潛水器隸屬于俄羅斯希爾邵夫海洋研究所，該研究所是俄羅斯目前規(guī)模最大、設(shè)備最新、技術(shù)實(shí)力最雄厚的綜合性海洋研究所。

俄羅斯希爾邵夫海洋研究所，設(shè)有“科學(xué)開發(fā)深海載人潛水器實(shí)驗(yàn)室”，深海載人潛水器運(yùn)行團(tuán)隊(duì)，現(xiàn)有的潛航員同時(shí)也是“和平”號載人潛水器技術(shù)研發(fā)和專業(yè)維護(hù)人員。

兩臺“和平”號潛水器的專職潛航員3名，都能獨(dú)立攜帶科學(xué)家完成科學(xué)考察和地質(zhì)生物取樣等下潛任務(wù);專業(yè)技術(shù)人員6名，分別承擔(dān)“和平”號潛水器各個(gè)分系統(tǒng)維修維護(hù)任務(wù)，同時(shí)也可客串潛航員進(jìn)行下潛作業(yè)任務(wù)[5]。

1.4?法國“鸚鵡螺”號載人潛水器

法國海洋開發(fā)研究院在1985年研制成功工作水深為6 000 m的“鸚鵡螺”號的載人潛水器，重量為18.5 t，可載3人，水下作業(yè)時(shí)間5 h。法國海洋開發(fā)研究院（IFREMER）成立于1984 年5月，由原在布雷斯特的法國國家海洋開發(fā)中心（CNEXO）和南特海洋漁業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所（ISTPM）合并而成，簡稱IFREMER。研究院受法國工業(yè)科研部和海洋國務(wù)秘書處雙重領(lǐng)導(dǎo)，研究海洋開發(fā)技術(shù)和應(yīng)用性海洋科學(xué)。

法國海洋開發(fā)研究院成立深潛部門（Underwater Systems Unit），該部門人員分為4個(gè)技術(shù)組，管理團(tuán)隊(duì)為10人，水下機(jī)器人組為10人，電氣組9名，機(jī)械組13名，其中技術(shù)組的負(fù)責(zé)人均為管理團(tuán)隊(duì)成員，水下機(jī)器人組負(fù)責(zé)HOV、AUV、ROV的操作，其余技術(shù)組負(fù)責(zé)維護(hù)保養(yǎng)及研制工作[7]。

1.5?中國“蛟龍”號載人潛水器

“蛟龍”號載人潛水器項(xiàng)目是國家“十五”“863”計(jì)劃的重大專項(xiàng)之一，于2012年在馬里亞納海溝下潛至7 062 m，創(chuàng)造了作業(yè)型載人潛水器的最大下潛深度?！膀札垺碧栯`屬于中國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會(huì)（COMRA），由國家深海基地管理中心（NDSC）負(fù)責(zé)運(yùn)營。

國家深?；毓芾碇行南聦俚募夹g(shù)部負(fù)責(zé)“蛟龍”號的日常保障運(yùn)營，該部門同時(shí)承擔(dān)“海龍”號ROV及“潛龍”號AUV的部分保障工作。技術(shù)部現(xiàn)有“蛟龍”號潛航員團(tuán)隊(duì)8人、技術(shù)保障人員12人、技術(shù)工人2人，負(fù)責(zé)三型潛水器的操作及運(yùn)行保障工作。

“蛟龍”號執(zhí)行海上任務(wù)期間，執(zhí)行臨時(shí)黨委領(lǐng)導(dǎo)下的航次現(xiàn)場總指揮負(fù)責(zé)制，現(xiàn)場總指揮由航次組織實(shí)施單位派出，現(xiàn)場指揮部和臨時(shí)黨委成員由主要參航單位人員組成。現(xiàn)場指揮部下設(shè)4個(gè)部門，分別是水面支持部門、潛水器部門、母船支持部門及科學(xué)家小組，每個(gè)部門的部門長均是指揮部成員。水面支持部門由水面支持副總指揮、水面支持部門長、A型架操作員、軌道車操作員、纜車操作員等組成;潛水器部門由潛水器部門副總指揮、潛水器保障部門長、潛水器作業(yè)部門長、超短基線操作員等組成;母船支持部門由船長、蛙人、當(dāng)值駕駛員、當(dāng)值輪機(jī)員、當(dāng)值水手、當(dāng)值機(jī)工等人員組成;科學(xué)家小組由首席科學(xué)家、崗位科學(xué)家組成。首席科學(xué)家、水面支持副總指揮、潛水器部門副總指揮、母船船長是現(xiàn)場指揮部成員，參與決策，并具有對潛次任務(wù)一票否決權(quán)[8]。

每個(gè)潛次執(zhí)行前，科學(xué)家會(huì)同潛次主駕駛制訂本潛次的作業(yè)計(jì)劃，在現(xiàn)場指揮部會(huì)議上向指揮部成員匯報(bào)，現(xiàn)場指揮部結(jié)合氣象、設(shè)備狀況、科學(xué)目標(biāo)等因素進(jìn)行集中討論后，決定是否執(zhí)行下潛任務(wù)，會(huì)后首席科學(xué)家會(huì)簽潛次作業(yè)計(jì)劃表，報(bào)總指揮簽署后正式執(zhí)行。

2?問題及建議

綜合國內(nèi)外5家典型載人潛水器運(yùn)行管理情況可知，目前，國際上尚未形成統(tǒng)一的運(yùn)行管理機(jī)制。以俄羅斯“和平”號為代表的載人潛水器，是以研制人員為主要運(yùn)行保障團(tuán)隊(duì)的管理方式，可以有效提高潛水器維護(hù)保障效率，便于進(jìn)行潛水器升級改造等工作;以美國“阿爾文”號為代表的載人潛水器，是以科學(xué)目的為導(dǎo)向，以裝備為重要保障條件的運(yùn)行體制，科學(xué)目的明確，可以有效提高潛水器的使用效率;以日本“深海6500”號為代表的載人潛水器綜合其他類型潛水器于一個(gè)保障團(tuán)隊(duì)，可以提高作業(yè)效率，降低保障成本，形成集群效應(yīng)。

2.1?建立職業(yè)化運(yùn)行保障隊(duì)伍

考慮到載人潛水器的作業(yè)模式，綜合國內(nèi)外載人潛水器的使用情況，為了最大限度提高載人潛水器使用效率，降低運(yùn)維成本，建立職業(yè)化的運(yùn)行保障隊(duì)伍是必不可少的，這支隊(duì)伍不但能夠承擔(dān)潛水器駕駛?cè)蝿?wù)，還需要具備熟練的專業(yè)技能，能夠承擔(dān)分系統(tǒng)的維護(hù)保障工作，同時(shí)具備一定的科研能力，可以從作業(yè)需求方面，對潛水器進(jìn)行局部升級改進(jìn)。

2.2?優(yōu)化作業(yè)流程，創(chuàng)新組織結(jié)構(gòu)

借鑒“蛟龍”號載人潛水器保障運(yùn)行中“一人多崗、一崗多能”的工作理念、充分總結(jié)歷年航次經(jīng)驗(yàn)，建議通過優(yōu)化崗位配置、提高設(shè)備自動(dòng)化程度、縮減作業(yè)流程、細(xì)化航次及潛次任務(wù)等方式進(jìn)一步降低人力成本、縮短海上作業(yè)準(zhǔn)備時(shí)間，從而提高整體海上作業(yè)效率。

2.3?探索多型潛水器海上作業(yè)模式

隨著人類對海洋認(rèn)知的加深，單型潛水器已經(jīng)不能滿足人類對海洋探索的需求，載人潛水器雖具有獨(dú)特的海底作業(yè)優(yōu)勢，但并不能包攬一切海底作業(yè)，將來，多型潛水器搭配使用，將會(huì)起到事半功倍的效果。比如對MH370客機(jī)的搜尋，集成各型潛水器的調(diào)查船舶，可以首先使用水下自治機(jī)器人（AUV）進(jìn)行長時(shí)間、大范圍內(nèi)的搜索，確定疑似目標(biāo);使用遙控水下機(jī)器人（ROV）進(jìn)行疑似目標(biāo)排除乃至確認(rèn)目標(biāo)物，最后使用載人潛水器（HOV）進(jìn)行精細(xì)作業(yè)，配合打撈等工作[9]。當(dāng)然，不同的作業(yè)目標(biāo)，決定了各型潛水器如何相互配合乃至聯(lián)合作業(yè)的具體方式，因此探索多型潛水器海上作業(yè)模式、構(gòu)建運(yùn)行管理機(jī)制就變得尤為重要[10]。

3?結(jié)語

上述5個(gè)國家的典型載人潛水器，都因?yàn)槠溲兄票尘?、政治體制、理念及需求等原因形成了不同的運(yùn)行管理機(jī)制，但均能夠有效保障潛水器的正常運(yùn)行，并取得諸多的科學(xué)成果。綜合比較，其運(yùn)行管理機(jī)制各有所長，但也有很多的共同點(diǎn)，比如均具有國家財(cái)政支持背景、其保障團(tuán)隊(duì)基本由研發(fā)人員或經(jīng)系統(tǒng)培訓(xùn)的人員組成、多數(shù)致力于建設(shè)裝備共享平臺（面向國內(nèi)或國際）等。

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