水域救援常用船艇對比研究

郭欽元

船艇是水域救援任務(wù)中必不可少的裝備，具有運(yùn)輸投送、機(jī)動(dòng)搜索、救援平臺、安全保護(hù)等功能。目前，常用的水域救援船艇包括充氣艇和沖鋒舟兩類，正在逐漸推廣使用的有氣墊船、改良式充氣艇、折疊船等。這些船艇各有特點(diǎn)，在不同水域、不同任務(wù)中的適用性各不相同，而適用性不僅關(guān)乎執(zhí)行任務(wù)是否順利，更關(guān)系到救援人員和被救群眾的生命安全。

1 水域救援船艇種類

結(jié)合目前消防救援隊(duì)伍和社會救援力量實(shí)戰(zhàn)情況，本文重點(diǎn)討論充氣艇和沖鋒舟兩類船艇的適用性。

1.1 充氣艇

在水域救援中，充氣艇特指由充氣浮筒（氣囊）和鋁合金底板組成的充氣船，平底，單體，敞開艇，依靠船外機(jī)提供動(dòng)力。其性能要求應(yīng)符合GB/T20897《充氣艇》[1]?？紤]到救援船只的動(dòng)力和尺寸需求，一般使用的充氣艇需符合GB/T20897.3《充氣艇 第3部分：發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率為15kW及以上的艇》。船型常用規(guī)格如表1所示。

表1 充氣艇常見規(guī)格舉例

1.2 沖鋒舟

在水域救援中，沖鋒舟特指玻璃鋼制硬底船，平底，單體，敞開艇，依靠船外機(jī)提供動(dòng)力。其性能和安全要求可參照中國船級社《沿海小船建造規(guī)范》中關(guān)于“纖維增強(qiáng)塑料船”的要求[1]。船型常用規(guī)格如表2所示。

表2 沖鋒舟常見規(guī)格舉例

2 水域救援中船艇承擔(dān)的任務(wù)

2.1 運(yùn)輸任務(wù)

船艇承擔(dān)的運(yùn)輸任務(wù)主要是在洪澇災(zāi)害中大規(guī)模轉(zhuǎn)運(yùn)群眾和物資。這項(xiàng)任務(wù)對船艇的需求是載重量大、平穩(wěn)、安全[2]。一般來說，救援人員會在確定水況安全的前提下執(zhí)行任務(wù)。

2.2 機(jī)動(dòng)任務(wù)

機(jī)動(dòng)任務(wù)指救援人員駕駛船艇，在各類復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行搜索或快速奔赴目標(biāo)。這項(xiàng)任務(wù)對船艇的要求是通過性好、機(jī)動(dòng)性好、要具有抗流抗浪能力，速度快。

2.3 救援平臺任務(wù)

救援平臺任務(wù)指救援人員行船至目標(biāo)附近，以船艇為平臺，在船艇上進(jìn)行操作（如拋繩、離心力駕駛、頂礁、施放攻擊手“活餌”救援等）[3]，達(dá)到救援目的。這項(xiàng)任務(wù)對船艇的要求是機(jī)動(dòng)靈活，視野好，極佳的操控性，特別是在復(fù)雜水域中“定舟”“頂礁”“離心力駕駛”等。

2.4 拖拽任務(wù)

拖拽任務(wù)主要指船艇拖拽聲吶、滾鉤等水下搜索設(shè)備前進(jìn)，也指船艇拖拽其他船只行進(jìn)。這項(xiàng)任務(wù)對船艇的要求是動(dòng)力強(qiáng)，行駛穩(wěn)定，對速度有一定的要求（如一些聲吶要求船艇行駛速度達(dá)到1-3節(jié)）[1]。

2.5 輔助任務(wù)

輔助任務(wù)多種多樣，例如：施放潛水員并作為水面定位目標(biāo)，施放水下機(jī)器人并作為母船等。輔助任務(wù)對船艇的性能要求不一，根據(jù)任務(wù)需求各有不同。

3 船艇性能比較

根據(jù)上述船艇任務(wù)情況，可歸納出水域救援任務(wù)對船艇的性能需求，即載重能力、穩(wěn)定性、抗浪性、抗沉性、操控性。為了便于說明，選取總長相近的，且較為常用的420cm充氣艇和450cm沖鋒舟作為比較。

3.1 載重能力

取兩種載重評價(jià)方式進(jìn)行探討，船艇尺寸與理論載重比例。選取船艇的總長作為尺寸參考，參考系數(shù)為總長與理論載重之比，參考系數(shù)越小，說明等總長規(guī)格的載重能力越強(qiáng)。詳見表3所示。

從表3可以看出，兩種船艇，總長500cm以內(nèi)的，參考系數(shù)均在0.5左右，相差不大?？傞L超過500cm的，沖鋒舟載重能力有一定增強(qiáng)，但常用充氣艇一般不超過500cm，因此，此處無對比意義。綜上，按照尺寸規(guī)格比載重能力作為參考，兩種船艇載重能力差異不大。

絕對載重比較是指常用兩種船艇的常見規(guī)格下，其絕對載重能力的比較。表3列出的就是常用船艇規(guī)格型號，由于常用沖鋒舟規(guī)格較大，因此其載重能力明顯比充氣艇強(qiáng)。

表3 船艇尺寸與理論載重比例

本文上述載重均為理論載重，理論載重是制造廠商根據(jù)一般水況進(jìn)行的估計(jì)，不能盲目套用于水域?yàn)?zāi)害事故現(xiàn)場，充氣艇適用于復(fù)雜水況的機(jī)動(dòng)任務(wù)，不可能按理論載重執(zhí)行任務(wù)，而沖鋒舟多用在相對平靜的水域執(zhí)行人員物資轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)運(yùn)，在做好安全防護(hù)的前提下，可以按理論載重使用[4]。從這個(gè)角度看，沖鋒舟更適合執(zhí)行較大規(guī)模轉(zhuǎn)運(yùn)任務(wù)。

此外，研究運(yùn)載能力，特別是運(yùn)輸群眾時(shí)的運(yùn)載能力，還應(yīng)考慮其內(nèi)部空間。仍以常用的420cm充氣艇和450cm沖鋒舟作比較，見圖1。兩型船艇的俯視圖，陰影部分為內(nèi)部可安全乘坐（載物）空間，明顯可見，沖鋒舟的乘坐空間更大，且有固定座位（一般為兩側(cè)對坐），充氣艇空間小，無座位（部分艇型有可安裝的橫座板，但水域救援中應(yīng)拆除，為救援作業(yè)留出空間），從這個(gè)角度看，沖鋒舟更適合執(zhí)行較大規(guī)模轉(zhuǎn)運(yùn)任務(wù)。

圖1 總長相近的充氣艇與沖鋒舟內(nèi)部乘坐空間

3.2 穩(wěn)定性

穩(wěn)定性研究船艇在水中保持或恢復(fù)正浮狀態(tài)的能力，對于運(yùn)送群眾、充當(dāng)救援平臺等任務(wù)有重要意義。

3.2.1 穩(wěn)性

穩(wěn)性是指舟艇受到外力作用偏離平衡狀態(tài)而傾斜，當(dāng)外力消除后，舟艇具有的回到平衡位置的能力。這里主要考慮橫穩(wěn)性[5]。由于水域救援船艇較小，把回復(fù)力矩作為衡量穩(wěn)性的參考。在其他條件相似，且船艇傾斜不超過15°時(shí)，回復(fù)力矩長度主要與船艇重心有關(guān)，重心越低，回復(fù)力矩越大，越不易翻沉[5]。

充氣艇主要由氣室和底板組成，底板為較重鋁合金金屬材質(zhì)，氣室為較輕的PVC橡膠材質(zhì)，因此重心靠近于底板位置。對于沖鋒舟，其整體材質(zhì)均為纖維增強(qiáng)塑料，密度略大于水，因此重心相對較高。

根據(jù)重心位置分析，充氣艇在遭遇外力（波浪、撞擊等）時(shí)，更容易保持穩(wěn)定，會更快恢復(fù)正浮狀態(tài)，沖鋒舟反之，搖擺較大。但充氣艇總體較輕，在波浪水域高速行進(jìn)時(shí)，上下顛簸比沖鋒舟感覺強(qiáng)烈，雖然單純的上下顛簸與搖擺不同，不易造成翻覆，但嚴(yán)重影響乘坐人舒適性，對轉(zhuǎn)運(yùn)群眾不利。

3.2.2 行駛平穩(wěn)性

在外界條件（波浪、水流、駕駛技術(shù)）相同時(shí)，救援船艇行駛是否平穩(wěn)與船的質(zhì)量有關(guān)，船艇越重，其慣性越大，自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越不容易被外界影響，即行駛越穩(wěn)定。在實(shí)際運(yùn)用中沖鋒舟行駛更加平穩(wěn)。

3.3 抗浪性

從水域救援實(shí)踐的角度出發(fā)，一是波浪進(jìn)入船艇的可能性，二是波浪對船艇的搖擺。

3.3.1 波浪進(jìn)入船艇的可能性

波浪進(jìn)入船艇的可能性主要由干舷高度決定，干舷越高，水浪進(jìn)入的可能性越??；而干舷厚度也會影響水浪進(jìn)入船艇的可能性。對比450cm沖鋒舟和420cm充氣艇兩型船艇的干舷高度和干舷厚度，見圖2。相近長度的充氣艇和沖鋒舟，沖鋒舟的重量明顯大于充氣艇，因此其沒入水中更深，干舷高度更低。

圖2 總長相近兩型船艇干舷對比

實(shí)際經(jīng)驗(yàn)中，總長600cm的沖鋒舟，其干舷高度大致與總長380cm的充氣艇相當(dāng)，見圖3。因此從干舷高度的角度，在外界條件（波高、載重等）相同且總長相近時(shí)，水浪更容易打進(jìn)沖鋒舟艙內(nèi)。

圖3 最常用兩型船艇干舷對比

3.3.2 波浪對船艇的搖擺

充氣艇和沖鋒舟均為平底船，本身抗搖能力相似，但總長相近的兩型船艇中，沖鋒舟明顯重于充氣艇，受到波浪搖擺的影響更小。同時(shí)，相同條件下，沖鋒舟吃水更深，也有利于其在波浪中保持穩(wěn)定。

綜上所述，對于抗浪性而言，當(dāng)波浪沒有超過干舷時(shí)，沖鋒舟抗波浪搖擺的能力更強(qiáng)，但相同條件下，波浪更容易進(jìn)入沖鋒舟內(nèi)。

3.4 抗沉性

抗沉性對于船艇安全有極為重要的意義。充氣艇和沖鋒舟的翻覆或沉沒有較大區(qū)別。對于充氣艇，其浮力類型主要是永久性密封浮力[6]，只要?dú)馐也黄屏?，無論船艇處于什么樣的姿態(tài)，都不會沉沒，即使其艙內(nèi)滿水，干舷高度變化都不大。因此對于充氣艇，抗沉性主要考慮其在復(fù)雜水域中翻覆的可能性。對于沖鋒舟，其浮力類型主要是永久性固有浮力，一旦內(nèi)部進(jìn)水后，干舷高度迅速減小，同時(shí)浮力平衡被打破，極易發(fā)生傾覆或沉沒。目前部分品牌型號的沖鋒舟，整船密度略小于水的密度。救援用船艇要求船內(nèi)設(shè)置單向排水閥，一旦進(jìn)水后，絕大部分水會慢慢排出船艙。

充氣艇和沖鋒舟在船艙內(nèi)積水后的狀態(tài)，注意其剩余干舷高度和傾斜程度，見圖4。對于充氣艇，由于其永久性密封浮力比重力大得多，因此大量進(jìn)水后對干舷高度影響不大。充氣艇提供浮力的氣室分布在船周（主要是兩側(cè)），對其傾斜程度的影響也有限。對于沖鋒舟，由于其永久性固有浮力與重力相當(dāng)（或略大于重力），一旦艙內(nèi)大量進(jìn)水，干舷高度幾乎為零，極容易發(fā)生沉沒或傾覆。

圖4 兩型船艇船艙進(jìn)水后的狀態(tài)

充氣艇和沖鋒舟在復(fù)雜水域中的狀態(tài)，見圖5。兩型船艇在復(fù)雜水域中，如高差明顯大于船艇舷高的急流坡、瀑布、沸騰線等，兩種船艇都極有可能發(fā)生翻覆。區(qū)別在于，充氣艇翻覆后仍然有大部分艇體露出水面，有經(jīng)驗(yàn)的救援人員可以做翻舟扶正自救，恢復(fù)救援狀態(tài)，沖鋒舟翻覆后只能棄船。

圖5 兩型船艇在復(fù)雜水域中的狀態(tài)

3.5 操控性

在水域救援中，船艇的操控性主要由動(dòng)力特性和轉(zhuǎn)向特性衡量。

3.5.1 動(dòng)力特性

動(dòng)力特性采取船外機(jī)功率與船艇質(zhì)量之比衡量，即功重比，比值越大，動(dòng)力越強(qiáng)，反之越弱。船內(nèi)載荷均按160kg（2人）計(jì)算，充氣艇和沖鋒舟各選取4個(gè)規(guī)格作比較如表4所示。

表4 船艇動(dòng)力特性

通過表4的比較，得出充氣艇的動(dòng)力性能強(qiáng)于沖鋒舟，特別是參照同一船外機(jī)功率（以40HP為例）時(shí)更加明顯。

3.5.2 轉(zhuǎn)向特性

轉(zhuǎn)向特性采取比較其某一速度航行時(shí)轉(zhuǎn)向半徑來衡量。轉(zhuǎn)彎半徑小，說明操控更加靈活，反之操控不靈活，見圖6，這里采取動(dòng)力均為40HP的兩型船艇做比較。根據(jù)訓(xùn)練經(jīng)驗(yàn)，40HP動(dòng)力（520cm總長）的沖鋒舟，全速“O形”駕駛，軌跡直徑約12-15m，40HP動(dòng)力（420cm總長）的充氣艇，全速“O形”駕駛，軌跡直徑約6-8m，見圖7。

圖6 充氣艇原地“O形”駕駛訓(xùn)練

圖7 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)的軌跡直徑比較

由此可得到結(jié)論，其他條件相同或相近時(shí)，動(dòng)力相同的兩型充氣艇和沖鋒舟，充氣艇的操控性明顯強(qiáng)于沖鋒舟，其行駛更靈活。

在實(shí)踐中，救援人員會利用充氣艇靈活機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)，執(zhí)行一些特殊任務(wù)。如“O形”救援，就是利用充氣艇轉(zhuǎn)向靈活的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)向時(shí)艇會向內(nèi)側(cè)傾斜，意味著該側(cè)干舷變低，便于水中人員上艇，見圖8。

圖8 “O形”救援

綜上所述，各項(xiàng)條件同等的前提下，兩型船艇的性能特點(diǎn)：載重能力方面，沖鋒舟明顯強(qiáng)于充氣艇；穩(wěn)定性方面，充氣艇穩(wěn)性強(qiáng)于沖鋒舟，但行駛中沖鋒舟行駛比充氣艇體感更加平穩(wěn)；抗浪性方面，當(dāng)波浪沒有超過干舷時(shí)，沖鋒舟抗波浪搖擺的能力更強(qiáng)，而相同條件下，波浪更容易進(jìn)入沖鋒舟內(nèi)；抗沉性方面，充氣艇明顯強(qiáng)于沖鋒舟，但在復(fù)雜水域，充氣艇也有可能翻覆（但不會沉沒）；操控性方面，充氣艇明顯強(qiáng)于沖鋒舟。如表5所示。

表5 面向任務(wù)的充氣艇和沖鋒舟性能對比

4 實(shí)戰(zhàn)案例對照分析

本文從理論層面詳細(xì)分析了船艇各項(xiàng)性能，對照實(shí)戰(zhàn)案例進(jìn)行驗(yàn)證分析，案例中引用的描述為現(xiàn)場處置實(shí)際案例，內(nèi)容出自應(yīng)急管理部消防救援局印發(fā)的《滅火救援典型案例匯編》。案例既有處置成功的，也有出現(xiàn)傷亡的，對照前文對兩型船艇性能的研究結(jié)論進(jìn)行分析。

4.1 充氣艇的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用案例

2016年，湖北武漢“7.1”舉水河潰口搶險(xiǎn)救援中，充分利用橡皮艇組裝快速、機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)，擔(dān)任編隊(duì)偵察和安全艇職能。

2019年，浙江江山“6.6”洪澇災(zāi)害搶險(xiǎn)救援中，救援組采取橡皮艇搜救方式，先后從紅塔超市內(nèi)營救出24名遇險(xiǎn)員工，在華夏村成功搜救出10名遇險(xiǎn)人員。

2019年，廣東河源“6.10”抗洪搶險(xiǎn)救援中，兩艘橡皮艇+兩節(jié)拉梯+單杠梯和15m金屬拉梯架設(shè)臨時(shí)便橋?qū)嵤┚仍?/p>

2019年，貴州遵義“6.22”城市內(nèi)澇搶險(xiǎn)救援中，救援1組利用橡皮艇和繩索打通水上救援通道，營救出被困轎車內(nèi)的2人；救援人員利用橡皮艇涉水救援8人（3名老人、2名小孩、3名成人）。

2020年，甘肅省隴南市“8.13”激流水域救援中，在向前行進(jìn)過程中，橡皮艇突然從公路左側(cè)防護(hù)堤缺口處向白水江內(nèi)快速滑動(dòng)。救援人員加大發(fā)動(dòng)機(jī)油門、調(diào)整橡皮艇方向，但由于水流速度太快，橡皮艇迅速向下游江中心移動(dòng)，右后舷碰撞到白水江靠近缺口約5m處第一排高架公路橋墩的柱子后發(fā)生側(cè)翻，艇上5名人員全部落水。

4.2 沖鋒舟的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用案例

2013年，廣西賀州“8.27”漁船翻船救援中，救援人員對事發(fā)地至靈峰大橋水域約500m范圍實(shí)施搜救，行駛至滾水壩附近時(shí)，沖鋒舟被卷入漩渦內(nèi)，船體發(fā)生傾覆，6名人員全部落水。

2016年，湖北武漢“7.1”舉水河潰口搶險(xiǎn)救援中，利用沖鋒舟載員多的特點(diǎn)擔(dān)任主要運(yùn)輸工具，與橡皮艇編隊(duì)救援，發(fā)揮救援效能。

2020年，河南省洛陽市“8.18”洛河水域救援中，指揮員立即組織救援人員在橡膠壩上游駕駛沖鋒舟前往救援，在沖鋒舟接近被困者約50m時(shí)，救援人員調(diào)轉(zhuǎn)船頭向上游，利用漂浮繩連接救生圈，順流送至被困者附近，由于水流方向不穩(wěn)定、流速過快，經(jīng)反復(fù)調(diào)整沖鋒舟位置，救生圈無法準(zhǔn)確送達(dá)。7時(shí)10分，沖鋒舟螺旋槳被水中雜物纏住，失去動(dòng)力，被急流沖至橡膠壩下船體發(fā)生傾覆，8名救援人員全部落水。

2020年，江西省環(huán)鄱陽湖流域洪澇災(zāi)害處置中，沖鋒舟大量應(yīng)用在澇區(qū)相對平靜水域的人員轉(zhuǎn)運(yùn)。

2021年，河南鄭州“7·20”特大暴雨災(zāi)害處置中，沖鋒舟大量應(yīng)用在澇區(qū)相對平靜水域的人員轉(zhuǎn)運(yùn)。

4.3 分析結(jié)果

上述戰(zhàn)例中可見，沖鋒舟主要承擔(dān)大規(guī)模轉(zhuǎn)運(yùn)任務(wù)，一旦進(jìn)入復(fù)雜水域，極有可能傾覆，其自重大，載員多，傾覆后人員有溺水、撞擊、反扣等風(fēng)險(xiǎn)；充氣艇承擔(dān)機(jī)動(dòng)作業(yè)任務(wù)，在復(fù)雜水域中，有可能傾覆，救援人員操作得當(dāng)，有一定的自救幾率。從案例總數(shù)看，充氣艇翻覆案例多于沖鋒舟，這是因?yàn)闆_鋒舟任務(wù)會專門避開復(fù)雜水流，而充氣艇經(jīng)常在復(fù)雜危險(xiǎn)水流中作業(yè)。

5 結(jié)語

船艇是水域救援的堡壘，也是救援人員的“安全島”，是水域救援的關(guān)鍵要素之一，根據(jù)救援任務(wù)和救援環(huán)境選擇船艇，對于確保水域救援安全有一定的現(xiàn)實(shí)意義。以上對充氣艇和沖鋒舟性能的對比研究，只是在常見救援環(huán)境中的定性測試，隨著消防救援隊(duì)伍承擔(dān)的水域救援類型日益復(fù)雜，可用的新型船艇日益增多，對不同船艇不同環(huán)境的特性還需要更全面的定量研究，為受災(zāi)群眾和消防救援人員提供更準(zhǔn)確的指導(dǎo)。