國外深潛救生艇發(fā)展趨勢

胡中惠，王 瑤，馬 嶺，何再明，葉 聰，蘇曉云

(1.中國船舶科學(xué)研究中心，江蘇 無錫 214082；2.深海技術(shù)科學(xué)太湖實驗室，江蘇 無錫 214082)

0 引 言

在現(xiàn)代潛艇發(fā)展過程中，深潛救生艇是援潛救生的核心裝備，是確保潛艇具有戰(zhàn)斗力的保障，對潛艇的安全保障更具現(xiàn)實意義，歷來受到各潛艇國家的高度重視[1-3]。深潛救生艇是一種可與沉沒失事潛艇對接，援救出被困艇員的載人潛水器，是執(zhí)行潛艇救生的保障裝備。國際上自1979 年以來的若干次重大演習(xí)證明，采用深潛救生艇實施救援是可靠、有效的方式。

1 深潛救生艇總體概況

目前，國外擁有深潛救生艇的國家主要集中在環(huán)太平洋地區(qū)、大西洋地區(qū)和地中海地區(qū)。其中，環(huán)太平洋地區(qū)的國家主要包括美國、俄羅斯、日本、韓國、越南、新加坡、印度和澳大利亞，環(huán)大西洋地區(qū)的國家主要包括瑞典、英國、法國和挪威（英國、法國和挪威共同開發(fā)了NATO 深潛救生艇），地中海地區(qū)的國家主要為意大利。

由各國深潛救生艇的服役時間線（見圖1）可以看出，國外深潛救生艇的發(fā)展可以大致分為2 個階段。其中，第1 個發(fā)展階段為冷戰(zhàn)時期至20 世紀(jì)末，第2 個發(fā)展階段為21 世紀(jì)初至今。

圖1 深潛救生艇服役時間線Fig.1 Time line of deep diving lifeboat service

在第1 個發(fā)展階段中，20 世紀(jì)60 年代至1986 年，蘇聯(lián)的1837 型、1837K 型、1855 型深潛救生艇，美國的Mystic 號和Avalaon 號深潛救生艇，瑞典的URF 型深潛救生艇，英國的LR5 型深潛救生艇和日本的JMSDF 型深潛救生艇服役；20 世紀(jì)90 年代，俄羅斯的18 270 型深潛救生艇，意大利的SRV300 型深潛救生艇，韓國的LR5K 型深潛救生艇和澳大利亞的REMORA型深潛救生艇服役。

在第2 個發(fā)展階段中，2008 年、2010 年以及2016 年至今是深潛救生艇服役的高峰時期，擁有深潛救生艇的國家增加至13 個。其中，2008 年、2010 年，美國的潛艇救生潛水再加壓系統(tǒng)SRDRS 和北大西洋公約組織的北約潛艇救援系統(tǒng)服役，澳大利亞租借了以改造后的LR5 型深潛救生艇為核心的潛艇救援系統(tǒng)、韓國引進(jìn)了1 艘DSAR-5 型深潛救生艇，新加坡引進(jìn)了1 艘DSAR-6 型深潛救生艇。2016 年至今，俄羅斯的18 271 型深潛救生艇服役、日本的第3 艘JMSDF型深潛救生艇（代替第1 艘）服役，印度引進(jìn)了2 艘DSAR650L 型深潛救生艇，越南引進(jìn)了1 艘LR11 型深潛救生艇。

各個國家的深潛救生艇的救援能力如表1 所示。

表1 救援能力概況Tab.1 General situation of rescue capability

2 深潛救生艇發(fā)展趨勢

2.1 救援能力維持現(xiàn)有水平

目前世界各國現(xiàn)役深潛救生艇的主要救援能力分布如圖2 所示?？梢钥闯?，最大作業(yè)深度方面，意大利的SRV300 型深潛救生艇的最大作業(yè)深度最小，為300 m，日本JMSDF 型深潛救生艇的作業(yè)深度最大，為1000 m，其他國家現(xiàn)役深潛救生艇的最大作業(yè)深度主要集中在500～700 m 的范圍內(nèi)；單次救援人數(shù)方面，瑞典URF型深潛救生艇單次可救援人數(shù)最多，為35 人，其他國家現(xiàn)役深潛救生艇的單次救援人數(shù)主要集中在12～17 人的范圍內(nèi)；最大對接角度方面，各國現(xiàn)役深潛救生艇的最大對接角度集中在45°～60°的范圍內(nèi)，對于對接角度的調(diào)節(jié)，LR 系列、DSAR 系列等深潛救生艇采用對接裙，通過調(diào)整艇體姿態(tài)實現(xiàn)對接角度的調(diào)節(jié)，對接裙結(jié)構(gòu)簡單，但在大角度對接時，因艇體傾角過大，對接操作難度很大，同時，當(dāng)被救艇員進(jìn)入艇內(nèi)并在其中移動時，易發(fā)生對接裙與對接平臺滑移的情況，不利于救援安全性。而美國SRDRS 系統(tǒng)、俄羅斯18 271 型、澳大利亞Remora 型等深潛救生艇采用對接轉(zhuǎn)裙，通過調(diào)整轉(zhuǎn)裙的姿態(tài)角和方位角實現(xiàn)對接角度的調(diào)節(jié)，大幅降低了對接操作的難度，但對接轉(zhuǎn)裙尺寸相對較大，突出艇體型線較多，對救生艇的水動力性能會帶來較大的影響；在帶壓救援能力方面，各國現(xiàn)役深潛救生艇的帶壓救援能力主要集中在0.6 MPa左右。

圖2 各國深潛救生艇救援能力指標(biāo)分布Fig.2 Index distribution of rescue capability of deep submarine rescue vehicles in different countries

考慮到目前各國大部分潛艇的工作深度、艇員規(guī)模以及人員的承壓能力，在未來的一段時間內(nèi)，目前服役的深潛救生艇救援能力已能較好地滿足援潛救生的需求，救援能力基本維持現(xiàn)有水平，但性能上會隨著能源技術(shù)、自動控制技術(shù)以及傳感器技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展有局部的提升。

2.2 救援范圍向極地拓展

極地地區(qū)在地緣戰(zhàn)略、自然資源、航運及科研方面的價值日益凸顯，成為國際爭奪的戰(zhàn)略要地，特別是北極地區(qū)，對于北極國家美國、俄羅斯、加拿大、挪威、丹麥、冰島、瑞典和芬蘭都具有重要的戰(zhàn)略意義與價值[19-20]。各個國家在極地地區(qū)的軍事活動日益頻繁，特別是近年來，美俄兩國潛艇在極地地區(qū)的活動頻率持續(xù)升高。深潛救生艇作為援潛救生的核心裝備，其救援范圍將進(jìn)一步向極地拓展，以滿足潛艇在極地地區(qū)活動的保障需求。但由于極地環(huán)境存在低溫、高緯度、大范圍冰蓋和復(fù)雜水聲環(huán)境等特點，使得目前的深潛救生艇在極地開展救援作業(yè)具有高風(fēng)險性和局限性。針對極地環(huán)境的特點，文獻(xiàn)[21]總結(jié)了發(fā)展極地載人潛水器所涉及的關(guān)鍵技術(shù)，而深潛救生艇作為載人潛水器的一種，由于其作業(yè)的特殊性，還需要重點解決極地環(huán)境下的救援作業(yè)模式、高頻次跨溫區(qū)生存技術(shù)、水下導(dǎo)引技術(shù)、對接可靠性技術(shù)、基于高頻次下潛的補(bǔ)給技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。

2.3 裝備體系化、模塊化

由深潛救生艇現(xiàn)狀可以看出，援潛救生裝備進(jìn)一步整合，從初始設(shè)計階段就貫徹了體系化、模塊化的思想，深潛救生艇不再作為單獨設(shè)備進(jìn)行使用，在實施潛艇救援過程中，深潛救生艇、遙控水下潛水器（ROV）、單人常壓潛水裝具（ADS）等多種裝備分工明確、緊密協(xié)作，根據(jù)實際情況的不同救援需求，采用不同的救援方式和設(shè)備，從而最大限度地發(fā)揮整體救援系統(tǒng)的功效。同時，通過救援系統(tǒng)體系化的設(shè)計，深潛救生艇的搭載平臺實現(xiàn)通用化，擺脫了對專業(yè)援潛救生船的依賴，深潛救生艇的轉(zhuǎn)運更加靈活快速，可通過海運、陸運和空運等多種運輸方式迅速部署到事發(fā)海域，實施救援，進(jìn)一步提高了救援響應(yīng)能力和響應(yīng)效率。

同時，除美國采用有纜式的深潛救生艇外，其余國家裝備的深潛救生艇均為無纜式。隨著鋰離子電池、水聲通信、水下定位等技術(shù)的快速發(fā)展，相比于以美國SRDRS 系統(tǒng)為代表的有纜式深潛救生艇，無纜式深潛救生艇受能源、通信等方面的限制越來越小，而且，救援深度越大，有纜式深潛救生艇受鎧裝纜的影響越大，嚴(yán)重制約了救生艇的機(jī)動性，不利于與失事艇的對接，相較而言，無纜式深潛救生艇在水下的機(jī)動能力和對接能力更強(qiáng)。因此，近些年韓國、新加波、印度和越南等國裝備的深潛救生艇均為無纜式。隨著未來潛艇的作業(yè)深度、活動海域的范圍越來越大，以及鋰離子電池、水聲通信、水下定位等技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，無纜式深潛救生艇的優(yōu)勢將進(jìn)一步提升，能夠快速轉(zhuǎn)運、以無纜式深潛救生艇為核心的體系化、模塊化潛艇救援系統(tǒng)將是今后發(fā)展的主要方向。

2.4 水下導(dǎo)引組合化

深潛救生艇快速抵達(dá)失事潛艇救生平臺并建立救援通道是救援的關(guān)鍵之一。LR 系列、DSAR 系列等代表世界先進(jìn)水平的深潛救生艇通常采用單一的遠(yuǎn)距離聲學(xué)導(dǎo)引的方式引導(dǎo)駕駛?cè)藛T操縱深潛救生艇抵近失事潛艇救生平臺，當(dāng)近距離對接時，則是駕駛?cè)藛T通過對接裙內(nèi)、外攝像機(jī)觀察對接裙與對接平臺的相對位置，操艇完成對接裙與救生平臺的對接并建立救援通道。這種方式僅實現(xiàn)了遠(yuǎn)距離導(dǎo)引，并對駕駛?cè)藛T的操艇技術(shù)和經(jīng)驗依賴度很高，救援時間存在較大的不確定性，影響救援效率。同時，雖然聲學(xué)導(dǎo)引是目前水下最有效且常用的信息傳播載體，但由于存在信號延遲、噪聲干擾等問題導(dǎo)致近距離導(dǎo)引精度差，難以引導(dǎo)深潛救生艇完成與失事潛艇的對接，僅適合于遠(yuǎn)距離導(dǎo)引。因此，有必要發(fā)展遠(yuǎn)程與近程相結(jié)合的組合式導(dǎo)引技術(shù)，以提升導(dǎo)引精度，提高救援效率。目前，美國、俄羅斯、日本、西班牙等多國開展了基于“聲學(xué)+光學(xué)”、“聲學(xué)+視覺”等多種組合式導(dǎo)引技術(shù)研究，采用“遠(yuǎn)程聲學(xué)導(dǎo)引+近程聲學(xué)、光學(xué)、視覺混合導(dǎo)引”的方式實現(xiàn)了水下航行器與海底塢站平臺之間的導(dǎo)引[22]。

2.5 對接控制自主化

目前，深潛救生艇與失事潛艇的救生平臺對接均通過駕駛?cè)藛T根據(jù)導(dǎo)引數(shù)據(jù)操縱調(diào)整艇體姿態(tài)、位置等實現(xiàn)。雖然大多數(shù)深潛救生艇具備一定的航行自動控制能力，比如自動定向、自動定深、自動定高等功能，但在對接過程中，環(huán)境干擾因素多，尤其是當(dāng)2 個物體相互靠近時，流場變化十分復(fù)雜，同時，失事潛艇的水下姿態(tài)具有較大的不確定性，導(dǎo)致深潛救生艇的對接裙裙口平面與對接平臺的對接面之間的平面角度是強(qiáng)耦合的，人工對接操作難度很大，影響對接成功率。因此，提升救援對接控制的自主化水平是提升對接成功率的主要方向之一。目前，美國、瑞典、挪威等國已開展了基于水下無人航行器的水下自主對接控制技術(shù)研究，隨著環(huán)境感知、人工智能、數(shù)據(jù)融合等技術(shù)的發(fā)展，深潛救生艇與失事潛艇的對接控制將逐步向自主化方向發(fā)展，最終實現(xiàn)自動對接、無人自主救援等能力。

3 結(jié) 語

近年來，我國周邊的韓國、新加坡、印度、越南等國先后裝備了最新的深潛救生艇，美國、澳大利亞等北約成員國也相繼對本國的深潛救生艇進(jìn)行了升級改進(jìn)，本文對目前國外深潛救生艇的現(xiàn)狀進(jìn)行梳理，分析和歸納了當(dāng)前國外深潛救生艇的救援能力并展望了未來的發(fā)展趨勢。通過分析得出如下結(jié)論：

1）在未來的一段時間內(nèi)，目前深潛救生艇的救援能力已能較好地滿足援潛救生的需求，救援能力基本維持現(xiàn)有水平，但性能上會隨著能源技術(shù)、自動控制技術(shù)以及傳感器技術(shù)的發(fā)展有局部的提升；

2）隨著各個國家在極地地區(qū)的軍事活動日益頻繁，特別是近年來，美俄兩國潛艇在極地地區(qū)的活動頻率持續(xù)升高，深潛救生艇的救援范圍將進(jìn)一步向極地拓展，以滿足潛艇在極地地區(qū)活動的保障需求；

3）隨著未來潛艇的作業(yè)深度、活動海域的范圍越來越大，以及鋰離子電池、水聲通信、水下定位等技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，無纜式深潛救生艇的優(yōu)勢將進(jìn)一步提升，能夠快速轉(zhuǎn)運、以無纜式深潛救生艇為核心的體系化、模塊化的潛艇救援系統(tǒng)將是今后發(fā)展的主要方向。同時，有必要發(fā)展組合式導(dǎo)引技術(shù)和自主化救援對接技術(shù)，進(jìn)一步提升水下失事潛艇救援的成功率和效率。