淺析ROV在飽和潛水系統(tǒng)深海功能試驗(yàn)中的應(yīng)用

胡恒偉

摘要：本文依據(jù)上海振華重工集團(tuán)股份有限公司承建的300米飽和潛水支持船在南海試航期間做的相關(guān)潛水深水功能試驗(yàn)，進(jìn)而重點(diǎn)介紹了ROV在潛水系統(tǒng)深海功能試驗(yàn)中的策劃和水下作業(yè)注意事項(xiàng)，為中國(guó)飽和潛水系統(tǒng)的深海試驗(yàn)提供一些經(jīng)驗(yàn)參考。

關(guān)鍵詞：ROV;潛水系統(tǒng);深海功能試驗(yàn)

1 ?概述

1.1 ROV

ROV全稱叫“無(wú)人遙控潛水器”，簡(jiǎn)稱水下機(jī)器人。作業(yè)型ROV由本體、操控臺(tái)（ROV控制室）、電源柜、臍帶纜（鎧裝電纜）及纜車等4大部分構(gòu)成?？刂婆_(tái)與ROV之間采用光纖通信。具有浮游和爬行兩種可互相切換的模態(tài)，適用于水下地形地貌觀察、水中環(huán)境監(jiān)視、船體觀察、船底檢測(cè)等作業(yè)。

1.2 飽和潛水深海功能試驗(yàn)

飽和潛水支持船的核心功能系統(tǒng)就是飽和潛水系統(tǒng)，飽和潛水系統(tǒng)主要包括生命支持系統(tǒng)（由環(huán)境控制系統(tǒng)和衛(wèi)生水系統(tǒng)組成）、消防系統(tǒng)、氣體管理系統(tǒng)、艙室模塊、飽和潛水系統(tǒng)、高壓逃生系統(tǒng)、氣體再生系統(tǒng)、氣體存儲(chǔ)空壓機(jī)和其他回收系統(tǒng)、吊放系統(tǒng)和潛水鐘緊急回收系統(tǒng)等系統(tǒng)，每一個(gè)系統(tǒng)都是為潛水鐘下放提供保障用的。其中的吊放系統(tǒng)功能主要負(fù)責(zé)潛水鐘的釋放和回收，深海試驗(yàn)項(xiàng)目有潛水鐘下放預(yù)查、潛水鐘應(yīng)急回收、傾斜狀態(tài)潛水鐘回收、潛水鐘300米釋放回收和絞車波浪補(bǔ)償試驗(yàn)等，這些就是飽和潛水深海功能試驗(yàn)的核心試驗(yàn)內(nèi)容，也是ROV要長(zhǎng)期在水下參與作業(yè)的主要功能試驗(yàn)。本項(xiàng)目飽和潛水支持船配備了左右雙月池，兩套和飽和潛水鐘，對(duì)ROV水下作業(yè)要求極高，同時(shí)本船左舷還配備了兩套表面潛水設(shè)備。

2 ?ROV的使用策劃

本項(xiàng)目涉及300米飽和潛水系統(tǒng)，也就意味著我們要找到一個(gè)水深300米以上的區(qū)域進(jìn)行潛水系統(tǒng)功能試驗(yàn)，這個(gè)在東海等北方區(qū)域沒(méi)有滿足這樣水深條件的區(qū)域，只有廣東以南的南海才有合適區(qū)域。本項(xiàng)目南海試航，本次海試一天的成本近兩百萬(wàn)人民幣，單位時(shí)間的成本消耗非常巨大，一旦策劃有任何疏漏，將造成不可挽回的巨大損失。所以，海試前的評(píng)估、策劃和準(zhǔn)備工作顯得極其重要。這么重大的遠(yuǎn)航測(cè)試有一個(gè)重要原則就是任何工作最少要有一個(gè)備胎計(jì)劃，以備不時(shí)之需。

2.1 配置兩套滿足要求的ROV設(shè)備

在潛水系統(tǒng)深海試驗(yàn)過(guò)程中，必須配置兩套R(shí)OV設(shè)備，一旦有一臺(tái)ROV設(shè)備出現(xiàn)異常，另一臺(tái)ROV設(shè)備可以及時(shí)頂上，以便試驗(yàn)順利進(jìn)行。假設(shè)只有一臺(tái)ROV設(shè)備，一旦無(wú)法正常下水作業(yè)，將導(dǎo)致全船設(shè)備和人員窩工，造成巨額經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也增加海試的風(fēng)險(xiǎn)。

需要特別指出，兩套R(shí)OV設(shè)備意味著必須配備兩套獨(dú)立的電力系統(tǒng)，即兩套柴油發(fā)電機(jī)組，一旦有一臺(tái)動(dòng)力系統(tǒng)啟動(dòng)不了，備用發(fā)電機(jī)組就可以及時(shí)補(bǔ)臺(tái)供電，進(jìn)而持續(xù)給ROV設(shè)備提供動(dòng)力電源。

2.2 清晰的ROV使用計(jì)劃安排

所有的試驗(yàn)都涉及下水，也就需要ROV時(shí)時(shí)要配合，所以對(duì)試航計(jì)劃有著嚴(yán)格的要求，具體每天做什么實(shí)驗(yàn)，具體配合的人員及其職責(zé)要明確清楚，對(duì)于ROV的要求要明確清楚。因?yàn)楝F(xiàn)在中國(guó)還沒(méi)有提供潛水系統(tǒng)的集成供應(yīng)商，全部是歐美企業(yè)，所有的服務(wù)商均是歐美人員，歐美工程師的調(diào)試人工成本非常貴，基本一人天在一萬(wàn)人民幣左右，極其昂貴。一旦計(jì)劃邏輯不合理不清楚將有可能造成大量成本損失。

2.3 選擇合適的季節(jié)

ROV對(duì)水文條件要求比較高，ROV需要在海面相對(duì)平靜的情況下下水并作業(yè)，所以一般要避開臺(tái)風(fēng)天頻發(fā)的季節(jié)，比如夏季。一旦在海面浪高超過(guò)兩米或出現(xiàn)“白頭”情況下，ROV基本不會(huì)下水作業(yè)。因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)浪高超過(guò)兩米或出現(xiàn)“白頭”意味著水流較大，暗流會(huì)很多，在這種情況下，一般的ROV很容易被吹跑丟失，造成經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)對(duì)潛水系統(tǒng)的深海功能試驗(yàn)也有很大影響。

2.4 材料、工具和人員的準(zhǔn)備

對(duì)于ROV作業(yè)所需的材料和工具，一定要帶全還要多帶，能多帶就多帶，用不上沒(méi)關(guān)系，就怕要用到時(shí)沒(méi)有，所以在出海前，材料和工具要列好清單并一一裝箱備好，以備不時(shí)之需。對(duì)于ROV操作人員，現(xiàn)場(chǎng)必須配備兩個(gè)以上（包含兩個(gè)）ROV操作人員，正常情況下現(xiàn)場(chǎng)操作ROV操作人員兩個(gè)小時(shí)需要經(jīng)常換人，保持ROV運(yùn)行的持續(xù)高效性。

3 ?ROV配合潛水系統(tǒng)深海試驗(yàn)下水作業(yè)的注意事項(xiàng)

3.1 下水前充分了解未來(lái)12小時(shí)內(nèi)的天氣情況

ROV對(duì)海況要求很高，在選在試驗(yàn)時(shí)間是，尤其是需要長(zhǎng)時(shí)間的一個(gè)試驗(yàn)，一定要選擇一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間可以保持一個(gè)好天氣的時(shí)間段，保證試驗(yàn)的持續(xù)性，試驗(yàn)一定要正確一次性做完。

3.2 ROV要在潛水鐘下水前到達(dá)指定位置

ROV在飽和潛水系統(tǒng)深海功能試驗(yàn)中是極其重要的配合。放眼全世界，300米飽和潛水支持船屈指可數(shù)，在中國(guó)，本項(xiàng)目的飽和潛水系統(tǒng)也是中國(guó)目前唯一一個(gè)雙潛水鐘飽和潛水系統(tǒng)。本項(xiàng)目潛水鐘第一次下水誰(shuí)也不知道情況，所有ROV必須提前下水待在制定位置待命。一般ROV每次下水后都要待在貼近船底垂直高度5～10米，水平距離月池口10米左右的位置，隨時(shí)觀察潛水鐘出月池時(shí)的狀態(tài)是否正常，一旦發(fā)現(xiàn)異常可以及時(shí)告知潛水控制室，要求其停止動(dòng)作或回收潛水鐘。

在此重點(diǎn)提醒，飽和潛水系統(tǒng)深海功能試驗(yàn)千萬(wàn)不能盲試，就是ROV沒(méi)有下水或沒(méi)有就位，潛水鐘千萬(wàn)不能下水，否則極易導(dǎo)致不可挽回的損失或試驗(yàn)失敗。

3.3 隨時(shí)校對(duì)水深

在飽和潛水深海海試功能試驗(yàn)過(guò)程中，要標(biāo)定潛水鐘的水深，一般以ROV作為參照對(duì)象，ROV自身有水深監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，時(shí)時(shí)反應(yīng)ROV水深狀態(tài)，本項(xiàng)目在試驗(yàn)過(guò)程中，我們還在ROV設(shè)備本體還綁一個(gè)水深信標(biāo)，通過(guò)船舶系統(tǒng)的駕駛室監(jiān)控ROV的水深，提高ROV作為潛水鐘水深標(biāo)定參照物的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和可靠性，本項(xiàng)目的誤差一般在1～2米。

在潛水鐘導(dǎo)向塊和潛水鐘未出現(xiàn)在ROV攝像頭中時(shí)，ROV一般要通過(guò)以上測(cè)深相對(duì)系統(tǒng)保證ROV和潛水系統(tǒng)部件保持在一個(gè)大概水平位置，然后通過(guò)ROV自身的雷達(dá)系統(tǒng)定位到潛水鐘或潛水鐘導(dǎo)向塊，直到ROV可以清晰看到潛水鐘和潛水鐘導(dǎo)向塊，此時(shí)需要再次校對(duì)潛水鐘和ROV水深。

3.4 ROV配合聯(lián)動(dòng)要高效

本項(xiàng)目的ROV在飽和潛水系統(tǒng)深海功能試驗(yàn)過(guò)程中，及時(shí)高效地給潛水系統(tǒng)操作人員提供了水下真實(shí)狀態(tài)，有以下幾點(diǎn)原則或經(jīng)驗(yàn)。

①ROV控制室的圖像信息要實(shí)時(shí)傳到潛水控制室，提供給潛水控制臺(tái)操作員實(shí)時(shí)查看。本項(xiàng)目就是這樣操作，從ROV控制臺(tái)拉出網(wǎng)線到潛水控制室的一個(gè)高清顯示屏，顯示屏在潛水試驗(yàn)操作員正前方1.5米處，讓潛水系統(tǒng)操作人員實(shí)時(shí)了解水下?tīng)顟B(tài)。

②在船舶系統(tǒng)的駕駛室、潛水控制室、月池邊上、ROV控制室和ROV舷邊下放點(diǎn)都要安排一個(gè)負(fù)責(zé)人并持有對(duì)講機(jī)，通過(guò)一個(gè)公共頻道溝通彼此看到的信息和需要傳達(dá)的指令等信息。試驗(yàn)過(guò)程中的主要控制人員是潛水控制室負(fù)責(zé)人，其次是ROV控制室，其他聯(lián)系人均需配合潛水控制室。

③ROV先行原則。ROV運(yùn)行速度一般比潛水鐘正常運(yùn)行速度慢，所以都是ROV先動(dòng)，潛水鐘后動(dòng)。所以正常情況下，潛水鐘在動(dòng)作之前，潛水控制室要通知ROV控制室，讓其提前準(zhǔn)備好ROV運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，控制好ROV下行和上行的速度，盡量讓ROV配合好潛水鐘的運(yùn)行速度。

④避免ROV的鎧裝電纜磨損。ROV在水下作業(yè)的指令等信號(hào)均是通過(guò)鎧裝電纜傳輸，由于鎧裝電纜內(nèi)部是電纜線，所以此鎧裝電纜表面只有2～4層鋼絲保護(hù)，而且鎧裝電纜對(duì)彎曲半徑也有嚴(yán)格的控制，尤其當(dāng)潛水鐘進(jìn)出月池的時(shí)候，ROV需要貼近船底，此時(shí)的鎧裝電纜彎曲半徑達(dá)到最小，極易和船舷側(cè)底板摩擦，此時(shí)要觀察ROV頂部鎧裝纜的拉伸的松緊度和傾斜角度判定，進(jìn)而調(diào)節(jié)鎧裝電纜的伸縮量來(lái)避免磨損情況發(fā)生。

⑤保持安全距離，避免碰撞和纏繞。本項(xiàng)目中，發(fā)生過(guò)由于未保持安全距離產(chǎn)生輕微碰撞的情況，但這是極其危險(xiǎn)的情況。在潛水鐘已經(jīng)出現(xiàn)在ROV視頻中時(shí)，如果潛水鐘靜止?fàn)顟B(tài)，ROV進(jìn)行觀察，一般的水平距離8～10米，如潛水鐘和ROV在上下運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，一般的安全距離在10～20米。

ROV千萬(wàn)不可以繞行觀察潛水鐘，因?yàn)镽OV的鎧裝纜和潛水鐘的主鋼絲繩和導(dǎo)向鋼絲繩一旦發(fā)生纏繞，將可能導(dǎo)致試驗(yàn)失敗，進(jìn)而產(chǎn)生巨額成本損失。

4 ?結(jié)論

ROV是潛水系統(tǒng)深海功能試驗(yàn)中極其重要的輔助設(shè)備，但在潛水試驗(yàn)中，有好多高風(fēng)險(xiǎn)的作業(yè)活動(dòng)需要嚴(yán)格控制，所以策劃好ROV作業(yè)活動(dòng)細(xì)節(jié)，是ROV能否在潛水系統(tǒng)深海功能試驗(yàn)中成功配合作業(yè)的關(guān)鍵。

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