Progress and Study on Standardization of Maneuvering Test for Manned Submersibles
WANG Yao1,2. 3 LIU Shuai1,2,3 YE Cong1.2.3 (1.China Ship Scientific Research Center; 2.State Key Laboratory of Deep-sea Manned Vehicles; 3.TaihuLaboratory ofDeepsea Technological Science)
Abstract:The maneuvering test in reality plays a vital role in accurately assessing the performance of manned submersiblesand safeguarding the safety of crewand equipment.This paper sorts out the national clasification society norms and national standards with respect to current maneuvering test for manned submersibles. It explains thesignificanceofachieving internationalstandardizationintheindustryandanalyzesthedevelopmentprogress,key research content andtechnicalroutes of this international standard.Itenables the technical personnelinthe fieldto keepup with the development trends of maneuvering teststandards inreality.The relevantinternational standardizationpromotion processes and approaches involved can also provide reference for international standardization workers.
Keywords:manned submersibles;maneuvering test; standardization study
0 引言
被寫入政府工作報告。疊加2021年《“十四五”海洋經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》,明確到2025年海洋生產(chǎn)總值突破13萬億元的目標,深??萍紝⒊蔀槔^航天、量子后的又一國家級戰(zhàn)略賽道。載人潛水器作為深海
2025年3月5日,十四屆全國人大三次會議開幕。深??萍甲鳛樾屡d產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,首次科技領(lǐng)域的重要裝備,是一種專為人類設(shè)計的潛水設(shè)備,其核心特征是直接容納并確保乘員在開展下潛活動期間的安全。而載人潛水器的實艇操縱性是指保持或改變其航速、姿態(tài)和深度等運動性能的能力,主要包括不操作控制裝置時的動態(tài)穩(wěn)定性以及操作控制裝置時的機動性[2]。良好的操縱性是保證載人潛水器下潛安全、充分發(fā)揮其技術(shù)性能、順利完成水下工作任務(wù)的基本要求。因此,研究制定統(tǒng)一明晰的載人潛水器實艇操縱性試驗準則,規(guī)范化開展各項實艇操縱性試驗,實現(xiàn)試驗數(shù)據(jù)的有效記錄,對準確評估載人潛水器性能、保障乘員和裝備的安全,起到至關(guān)重要的作用。
1 已發(fā)布的相關(guān)標準內(nèi)容
通過文獻調(diào)研、梳理分析,截至目前與載人潛水器實艇操縱性試驗相關(guān)的標準或規(guī)范,主要來自各國船級社關(guān)于潛水器建造和入級方面的規(guī)范和一項對應(yīng)的中國國家標準,相關(guān)匯總信息見表1所示。
1.1各國船級社規(guī)范
在世界主要船級社的潛水器建造和人級規(guī)范中,涉及潛水器試驗要求的相關(guān)內(nèi)容,現(xiàn)按照船級社英文簡稱的首字母順序排序并梳理如下
美國船級社(英文簡稱:ABS)2025年發(fā)布的《水下航行器、系統(tǒng)和高壓設(shè)備建造和入級規(guī)范》(Rules for Building and Classing UnderwaterVehicles,Systems and Hyperbaric Facilities)[3],除對開展?jié)撍囼?、浮性和穩(wěn)性試驗作出規(guī)定要求外,還規(guī)定潛水器在海試時應(yīng)進行操控系統(tǒng)功能試驗和緊急上浮試驗。但未涉及相關(guān)試驗方法和試驗程序。
中國船級社(英文簡稱:CCS)2018年發(fā)布的《潛水系統(tǒng)和潛水器入級規(guī)范》明確規(guī)定潛水器需進行的試驗項目是潛水試驗、航行試驗、浮性和穩(wěn)性試驗,并對潛水試驗的試驗程序提出了具體的要求。但未明確規(guī)定潛水器開展操縱性試驗的試驗項目。
挪威船級社(英文簡稱:DNVGL)2024年發(fā)布的《水下技術(shù)入級規(guī)范第5.6章節(jié):載人潛水器》(Rules for Classification Underwater Technology:Part5 Types ofUWT systems Chapter6 MannedSubmersibles)規(guī)定載人潛水器需開展下潛試驗,正常、應(yīng)急工況下的穩(wěn)性試驗和緊急上浮試驗等但未涉及相關(guān)試驗方法和試驗程序。
韓國船級社(英文簡稱:KR)2023年發(fā)布的《水下航行器入級規(guī)范和指南》(RulesandGuidance forthe Classification ofUnderwaterVehicles)規(guī)定水下航行器開展海試時需進行下潛試驗和穩(wěn)性試驗。但未涉及相關(guān)試驗方法和試驗程序。
英國勞氏船級社(英文簡稱:LR)2024年發(fā)布的《潛水器和潛水系統(tǒng)建造和入級規(guī)則規(guī)章》(Rules and Regulations for the Construction amp;Classification of Submersibles amp; Diving Systems)[7]規(guī)定潛水器開展海試時需進行下潛試驗和穩(wěn)性試驗。但未涉及相關(guān)試驗方法和試驗程序。
日本船級社(英文簡稱:NK)2012年發(fā)布的《鋼質(zhì)海船建造和檢驗規(guī)范第T部分:潛水器》(Rules for the Survey and Construction of SteelShips:PartTSubmersibles)規(guī)定潛水器海試時應(yīng)進行如下試驗:在水下進行三向航速測定試驗、上浮試驗、下潛試驗、回轉(zhuǎn)試驗及制動試驗;在水面進行三向航速測定試驗、回轉(zhuǎn)試驗和制動試驗。但未涉及相關(guān)試驗方法和試驗程序。
俄羅斯船級社(英文簡稱:RS)2022年發(fā)布的《載人潛水器和船舶潛水系統(tǒng)建造和人級規(guī)范》(Rules for the Classification and Construction ofManed Submersibles and Ship's Diving Systems)]規(guī)定載人潛水器開展海試時需進行下潛試驗和穩(wěn)性試驗。但未涉及相關(guān)試驗方法和試驗程序。
1.2中國國家標準
《載人潛水器實艇操縱性試驗方法》,標準編號:GB/T3536—2017,起草單位為中國船舶科學(xué)[10]研究中心,于2017年12月發(fā)布,2018年7月實施。該標準有針對性地參考了潛艇實艇操縱性試驗項目并結(jié)合潛水器的實際特點,在各國船級社的潛水器建造、入級規(guī)范基礎(chǔ)上,明確規(guī)定了載人潛水器實艇操縱性試驗的試驗項目應(yīng)包含:上浮試驗、下潛試驗、自動定深試驗、自動定向試驗、自動定高試驗、懸停試驗、三向航速測定試驗、制動試驗和回轉(zhuǎn)試驗。同時,結(jié)合載人潛水器相關(guān)設(shè)計和試驗經(jīng)驗,提出了各項試驗項目對應(yīng)的試驗方法和試驗程序?!遁d人潛水器實艇操縱性試驗方法》國家標準規(guī)定的試驗項目、試驗方法和試驗程序,補充和完善了各國船級社現(xiàn)有相關(guān)規(guī)范的不足,并具備較強的可操作性,對于國內(nèi)開展載人潛水器設(shè)計、實艇試驗具有重要的指導(dǎo)意義。
2 國際標準化推進進程
眾所周知,當今世界處于百年未有之大變局,世界格局重構(gòu)引發(fā)國際規(guī)則重塑,標準作為國際規(guī)則的關(guān)鍵組成部分,日益成為各國博弈焦點。爭取到潛水器國際標準的牽頭制定權(quán)將對深??萍碱I(lǐng)域版圖和產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整產(chǎn)生重要影響。因此,依托國際標準化組織/海洋與船舶技術(shù)委員會/海洋技術(shù)分委會/潛水器工作(ISO/TC8/SC13/WG1)[I](以下簡稱:潛水器工作組)這一領(lǐng)域內(nèi)國際標準制修訂平臺,中國專家在已出版的《載人潛水器實艇操縱性試驗方法》國家標準基礎(chǔ)上,持續(xù)發(fā)力、積極與潛水器工作組內(nèi)各國技術(shù)專家溝通交流,于2023年7月推進并實現(xiàn)了“載人潛水器實艇操縱性試驗方法”國際標準制定項目的立項工作,并由中國專家擔任該標準制定項目負責人,確定了中國對該項國際標準制定的牽頭主導(dǎo)地位。
2.1國際標準制定進展
“載人潛水器實艇操縱性試驗方法”國際標準提案,其英文名稱為Mannedsubmersibles-Manoeuvringtest于2023年7月通過海洋技術(shù)分委會發(fā)起的為期12周的立項投票,獲得了英國、美國、韓國和伊朗等國技術(shù)專家的參與支持。2023年11月底,中國專家牽頭完成了該項國際標準的潛水器工作組草案初稿。在后續(xù)近一年多時間內(nèi),中國專家與潛水器工作組內(nèi)技術(shù)專家通過召開線下潛水器工作組會議、視頻交流和郵件往來等多種形式,不間斷地交換意見、溝通協(xié)調(diào)、查閱資料并修改草案。2024年12月底,該項工作組草案在潛水器工作組范圍內(nèi)終獲協(xié)商一致,完成標準草案階段性修改任務(wù)。正是基于前期充分的溝通協(xié)調(diào),該項標準草案于2025年1月順利通過了跳過委員會草案階段的投票。2025年3月,經(jīng)海洋技術(shù)分委會審核,由國際標準化組織中央秘書處發(fā)起了國際標準草案階段投票,目前正在征詢各國國家標準化委員會意見中。后續(xù),中國專家根據(jù)各國專家意見將開展該項標準草案的修改討論工作。
2.2關(guān)鍵研究內(nèi)容及技術(shù)路線
制定“載人潛水器實艇操縱性試驗方法”國際標準的關(guān)鍵研究內(nèi)容可概括為三大部分:(1)試驗開展的前提條件要求;(2)在全球現(xiàn)役載人潛水器范圍內(nèi),屬于操縱性試驗范圍的試驗細目;(3)各試驗項目對應(yīng)的試驗方法、試驗程序和數(shù)據(jù)記錄方式。
近年來,隨著深海資源開發(fā)、科研探索和軍事活動的增加,全球潛水器水下事故報道的逐漸增多。由于深海環(huán)境的極端條件(高壓、低溫、黑暗等)和技術(shù)復(fù)雜性,事故往往導(dǎo)致設(shè)備損毀、人員傷亡或重大經(jīng)濟損失。因此,研究制定“載人潛水器實艇操縱性試驗方法”國際標準的首要任務(wù)是在全球范圍內(nèi),統(tǒng)一規(guī)定載人潛水器實艇操縱性試驗開展的前提先決條件,例如,從測試用儀器、試驗條件、保障條件和應(yīng)急情況處理等方面提出明確要求。在該部分標準內(nèi)容制定時,中國專家將在現(xiàn)有國家標準的基礎(chǔ)上,注重參照國際海事組織(IMO)和國際海洋承包商協(xié)會(IMCA)等已被國際認可的法規(guī)或指南要求,與潛水器工作組內(nèi)技術(shù)專家們協(xié)商一致,確保安全有效地實施載人潛水器實艇操縱性試驗,準確獲取操縱性能數(shù)據(jù),以提前釋放可能引發(fā)的裝備技術(shù)風險,切實減少水下事故的發(fā)生。
根據(jù)美國海洋技術(shù)協(xié)會載人潛水器委員會主席,基于委員會內(nèi)部數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計結(jié)果,于2018年發(fā)表的《2017-2018載人潛水器全球行業(yè)概況》文章[2],,并結(jié)合近五年來領(lǐng)域內(nèi)新增投入使用的載人潛水器情況,目前全球現(xiàn)役載人潛水器已近200艘,主要應(yīng)用于援潛救生、科學(xué)研究、商業(yè)作業(yè)和觀光旅游等方面。面對這樣大體量的現(xiàn)役載人潛水器應(yīng)用需求,各國潛水器制造商、使用單位和運營機構(gòu)都面臨維修保養(yǎng)和技術(shù)升級等問題,同期又有新型載人潛水器的研制交付任務(wù)。依托國際標準的權(quán)威性和通用性,以國際標準的形式確定載人潛水器開展實艇操縱性試驗的各項試驗項目,能統(tǒng)一、規(guī)范開展操縱性試驗的總工作量,加速推進全球載人潛水器研制和使用維保等各階段工作進程。在制定隸屬于載人潛水器實艇操縱性試驗范圍細目時,中國專家將在現(xiàn)有國家標準的基礎(chǔ)上,以潛水器工作組內(nèi)各國國家標準化委員會指派的權(quán)威技術(shù)專家作為調(diào)研工作突破口,積極爭取并搭建與領(lǐng)域內(nèi)各國載人潛水器制造商、使用單位和運營機構(gòu)聯(lián)系通道,實時了解各國載人潛水器的研制水平和集成在潛水器上的航行控制設(shè)備技術(shù)狀態(tài),歸納出適用于全球載人潛水器開展操縱性試驗應(yīng)包含的試驗項目清單,實現(xiàn)國際化同步開展試驗。
明確的試驗操作步驟、規(guī)范的數(shù)據(jù)記錄方式,可降低人為失誤風險(如,操作偏差),消除個體差異,使不同地域、不同時間、不同種族的人員,記錄的數(shù)據(jù)可用于直接對比,支持快速追蹤試驗過程,保持數(shù)據(jù)真實性與可復(fù)現(xiàn)性,便于綜合分析相關(guān)問題。在該項國際標準內(nèi)容制定時,中國專家將在協(xié)商一致的操縱性試驗項自清單基礎(chǔ)上,通過與領(lǐng)域內(nèi)各國制造商、使用單位和運營機構(gòu)積極溝通,結(jié)合各國載人潛水器相關(guān)設(shè)計和試驗經(jīng)驗、數(shù)據(jù)記錄方式,正確認識和對待國際間開展試驗時存在的客觀差異,求同存異,規(guī)定各項操縱性試驗項目對應(yīng)的試驗方法、試驗程序以及數(shù)據(jù)記錄方式。
3結(jié)語
近日,工業(yè)和信息化部印發(fā)2025年工業(yè)和信息化標準工作要點,提出今年將圍繞健全構(gòu)建現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系,實施《新產(chǎn)業(yè)標準化領(lǐng)航工程實施方案(2023—2035年)》,持續(xù)完善新興產(chǎn)業(yè)標準體系建設(shè),前瞻布局未來產(chǎn)業(yè)標準研究。提升行業(yè)治理能力現(xiàn)代化水平,為推進新型工業(yè)化,加快建設(shè)制造強國和網(wǎng)絡(luò)強國提供堅強保障[13]。深??萍碱I(lǐng)域的技術(shù)人員及標準化工作者將以此作為現(xiàn)階段開展標準化工作的指導(dǎo)思想和執(zhí)行要求。依托潛水器工作組的國際化平臺,按照制定的技術(shù)路線完成“載人潛水器實艇操縱性試驗方法”國際標準的關(guān)鍵研究內(nèi)容攻關(guān)工作,通過制定國際標準,實現(xiàn)在已有的相應(yīng)國家標準基礎(chǔ)上,進一步對我國潛水器領(lǐng)域的試驗方法、設(shè)計經(jīng)驗等實踐成果進行固化,并獲得國際認可、提升領(lǐng)域內(nèi)的國際影響力。
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