潛水器作業(yè)工具技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作研究與推進(jìn)設(shè)想

Research and Promotion Vision of Technical Standardization in Tools of Submersibles

WANG Yao1. 2. 3 LI Linglong1.2，3 YE Cong1.2.3 MA Letian4. 5 （1.China Ship Scientific Research Center; 2.State KeyLaboratoryof Deep-sea Manned Vehicles;3.Taihu Laboratory of Deepsea Technological Science; 4.Second Institute ofOceanography，Ministryof Natural Resources; 5.KeyLaboratory of SubmarineGeosciences，Ministry ofNatural Resources）

Abstract： The urgent demand for deep-sea resource development and scientific research has driven the vigorous development of submersible tool technologies across the globe.The development of technical standards for tools of submersiblescanefectivelyrealizetheaccumulationoftechnologiesandthetransformationofscientificandtechnological achievements，andacceleratetheprocessofproductization，industrializationandinternationalizationof thetools.This paper lists typical tools，specifies the objects of standards development，sorts out the current domestic and overseas standardsrelated tothetools，introduces the progressofrelated internationalstandardization work，anddescribes the concept of standardization work under the actual situation.This paper can be used as a reference forrelevant international standardization workers.

Keywords：submersibles; tools; standardization research;promotion vision

0 引言

海洋覆蓋了地球表面約 71% 的面積，但目前人類對海洋的認(rèn)知還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。在全球化背景下，海洋是國家的重要戰(zhàn)略空間，擁有強(qiáng)大的海洋開發(fā)和利用能力，對于維護(hù)國家主權(quán)、安全和發(fā)展利益至關(guān)重要。潛水器作為一種能深入水下，且可攜帶人員或設(shè)備，在不同深度海洋環(huán)境中開展各種作業(yè)的裝備，是當(dāng)今深?？萍碱I(lǐng)域前沿，在深海探測、海洋資源開采、海洋環(huán)境保護(hù)等全球海洋開發(fā)和利用方面發(fā)揮至關(guān)重要的作用。潛水器按是否載人可以分為兩大類：載人潛水器和無人潛水器。無人潛水器又可細(xì)分為有纜遙控潛水器、自治式潛水器、拖曳式潛水器和水下滑翔機(jī)等。近年來，深海資源開發(fā)與科學(xué)研究的迫切需求驅(qū)動全球潛水器作業(yè)工具技術(shù)取得蓬勃發(fā)展，各種適用于不同類別潛水器、具備不同功能及用途的作業(yè)工具相繼問世并投入應(yīng)用。在科研、設(shè)計、工藝、檢驗等技術(shù)工作以及商品流通中，制定共同遵守的潛水器作業(yè)工具技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)等形式發(fā)布，能夠有效實現(xiàn)技術(shù)積累和科技成果轉(zhuǎn)化，加快作業(yè)工具產(chǎn)品化、產(chǎn)業(yè)化和國際化進(jìn)程，同時能促進(jìn)潛水器作業(yè)工具技術(shù)不斷創(chuàng)新，起到保證作業(yè)工具質(zhì)量、提高裝備安全性與互操作性的作用。

1潛水器作業(yè)工具介紹

20世紀(jì)60年代，以Alvin號為代表的載人潛水器真正開啟了深海科學(xué)研究應(yīng)用，以Mystic號為代表的深潛救生艇開啟了深海援潛救生應(yīng)用。20世紀(jì)70年代，受美國CURV打撈墜海氫彈事件影響，遠(yuǎn)程遙控潛水器技術(shù)引起人們重視。80年代，石油危機(jī)的爆發(fā)促使海洋油氣產(chǎn)業(yè)得到了迅速的發(fā)展，遠(yuǎn)程遙控潛水器也開始被投入商業(yè)應(yīng)用，其技術(shù)日臻成熟，逐漸形成了相關(guān)產(chǎn)業(yè)[2]。隨著潛水器應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，各型作業(yè)工具被陸續(xù)研發(fā)和成熟應(yīng)用，有力保障了潛水器實現(xiàn)各項任務(wù)使命。以下列舉幾類典型的潛水器作業(yè)工具-，如圖1所示，以增進(jìn)讀者對本類標(biāo)準(zhǔn)制定對象的了解。

1.1機(jī)械手

機(jī)械手實物如圖1所示，直接集成在潛水器上。潛水器通常配置有雙機(jī)械手：一只機(jī)械手配備夾持器，以保持潛水器水下位置；另一只機(jī)械手配備工具接口，可實現(xiàn)靈活作業(yè)。

1.2機(jī)械手握持式作業(yè)工具

扭矩工具實物如圖1中序號1所示，通常提供標(biāo)準(zhǔn)化的使用接口以及針對各種應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)力。

熱插銷實物如圖1中序號2所示，一般用作無人遙控潛水器作業(yè)的高壓海底液壓連接器，用于驅(qū)動液壓工具、傳輸流體和監(jiān)測壓力等場景。

纜索切割器實物如圖1中序號3所示，常被用于海底建設(shè)施工，切割鏈條、鋼型材和其他硬質(zhì)材料，一般有開口面切削工具和閘刀切削工具兩種分類形式。

旋轉(zhuǎn)切割器實物如圖1中序號4所示，刀盤旋轉(zhuǎn)切割被夾持的物體，適用于管道、電纜和灌漿軟管的切割。

纜繩夾具實物如圖1中序號5所示，是一個帶有吊眼的，通過液壓進(jìn)行設(shè)置的夾爪，當(dāng)液壓被移除后仍可以保持機(jī)械性鎖定。通常由潛水器機(jī)械手通過T型手柄等接口實現(xiàn)夾具的安全固定。

吸盤實物如圖1中序號6所示，使?jié)撍髟谄交砻嫔希ùw、平臺管樁和管道等）實現(xiàn)位置保持，吸盤具有柔性聚氨酯模制盤，對海洋生物以及甲殼類動物具有耐受力。吸盤一旦實現(xiàn)吸附，與其連接的旋轉(zhuǎn)件便可被液壓鎖定以獲得更大剛性。

巖芯采樣工具實物如圖1中序號7所示，用于獲取淺水或深水域的沉積物巖芯。擠壓式取芯器一般由有機(jī)玻璃管、單向閥和T形手柄組成。潛水器機(jī)械手操控T形手柄開展巖芯采集作業(yè)，以用于生物、物理或化學(xué)分析。

清潔工具實物如圖1中序號8所示，實現(xiàn)海底的清潔以及海洋生物的移除。該類型的工具一般會結(jié)合塑料毛刷頭以及集成注射系統(tǒng)，必要時配備額外的清潔液。

1.3工具部署單元

工具部署單元實物如圖1所示，與潛水器框架進(jìn)行連接，通常安裝于潛水器前部、后部或側(cè)面?；跐撍骺梢赃B接或安裝附加的硬件，在無需進(jìn)行改變潛水器總體配置的情況下，潛水器僅為工具部署單元提供電能或液壓動力?？筛鶕?jù)特定的作業(yè)任務(wù)配備工具，并在任務(wù)結(jié)束后，對整套工具進(jìn)行切換移除。

1.4工具滑軌

工具滑軌實物如圖1所示，與潛水器框架進(jìn)行連接，通常安裝于潛水器下方。基于潛水器可以連接或安裝附加的硬件，在無需進(jìn)行改變潛水器總體配置的情況下，潛水器僅為工具滑軌提供電能或液壓動力。工具滑軌上可集成獨立的機(jī)械手、工具、液壓源和傳感器等設(shè)備執(zhí)行特定任務(wù)，并在任務(wù)結(jié)束后，對整套工具進(jìn)行切換移除。

1.5遠(yuǎn)程作業(yè)工具

遠(yuǎn)程作業(yè)工具實物如圖1所示，不集成在潛水器上。用于執(zhí)行超出潛水器有效載荷能力的作業(yè)任務(wù)，如海底建造或拆除等。遠(yuǎn)程作業(yè)工具一般懸掛于臨時性的水面部署船下方，潛水器負(fù)責(zé)將遠(yuǎn)程作業(yè)工具推動至適當(dāng)?shù)墓の?，由水面操作或供能，遠(yuǎn)程作業(yè)工具完成要求的水下任務(wù)。

2 已發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容

2.1國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

目前，國內(nèi)僅針對載人潛水器用作業(yè)工具制定和出版了各一項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)，具體標(biāo)準(zhǔn)信息為：《載人潛水器作業(yè)工具技術(shù)要求》隸屬于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)號：HY/T226—2017，于2017年發(fā)布實施，起草單位為國家深?；毓芾碇行?、中國船舶科學(xué)研究中心和國家海洋標(biāo)準(zhǔn)計量中心；《載人潛水器作業(yè)工具技術(shù)規(guī)范》隸屬于國家標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)號：GB/T42052—2022，于2022年發(fā)布實施，起草單位為中國船舶科學(xué)研究中心和浙江大學(xué)[8]。

在上述兩項國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中，將載人潛水器作業(yè)工具按功能分為機(jī)械手、傳感型作業(yè)工具、采樣型作業(yè)工具、觀察型作業(yè)工具、救援型作業(yè)工具和其他作業(yè)工具六大類。規(guī)定了載人潛水器作業(yè)工具在重量、安裝、尺寸、材料、耐壓和接口等方面的設(shè)計要求與操作控制要求。并且對作業(yè)工具的出廠檢驗、聯(lián)調(diào)適配試驗和實裝作業(yè)試驗的內(nèi)容和方法作出了一般規(guī)定。

2.2國外標(biāo)準(zhǔn)

針對近海石油和天然氣工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)用于深水建設(shè)應(yīng)用的無人遙控潛水器，美國石油學(xué)會依托國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于2002年制定并出版了《石油和天然氣工業(yè)一海底開采系統(tǒng)的設(shè)計與操作一第8部分：海底開采系統(tǒng)中的無人遙控潛水器接口》國際標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)號：IS013628—8：2002。國際海事承包商協(xié)會（IMCA）、挪威石油標(biāo)準(zhǔn)化組織、挪威船級社以及相關(guān)專業(yè)公司都采用了該項標(biāo)準(zhǔn)。

該項標(biāo)準(zhǔn)對無人遙控潛水器作業(yè)工具提出了功能要求、選裝原則和操作要求等，無人遙控潛水器制造商可以參照該標(biāo)準(zhǔn)所設(shè)定的作業(yè)工具類別及其詳細(xì)規(guī)范，對搭載的作業(yè)工具接口進(jìn)行選擇和設(shè)計，最大限度地發(fā)揮作業(yè)工具的綜合效能。

3 國際標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展與設(shè)想

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/海洋與船舶技術(shù)委員會/海洋技術(shù)分委會/潛水器工作組（ISO/TC8/SC13/WG1）[（以下簡稱：潛水器工作組）于2015年成立，由中國船舶科學(xué)研究中心專家擔(dān)任該工作組召集人至今，負(fù)責(zé)潛水器領(lǐng)域的國際標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作。截至目前已有中國、美國、英國、德國、俄羅斯、伊朗、日本、韓國和西班牙共計9個國家35位專家加入?；趨f(xié)調(diào)、統(tǒng)一全球潛水器各類作業(yè)工具技術(shù)要求的目的，中國專家于2023年7月推進(jìn)并實現(xiàn)了“潛水器作業(yè)工具技術(shù)要求”國際標(biāo)準(zhǔn)制定項目的立項工作，并擔(dān)任該標(biāo)準(zhǔn)制定項目負(fù)責(zé)人，確定了中國對該項國際標(biāo)準(zhǔn)制定的牽頭主導(dǎo)地位。

3.1國際標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)進(jìn)展

“潛水器作業(yè)工具技術(shù)要求”國際標(biāo)準(zhǔn)提案，其英文名稱為Submersibles—Tools—Technicalrequirement于2023年7月通過技術(shù)分委會發(fā)起的立項投票，最終獲得英國、美國和伊朗等國技術(shù)專家的積極響應(yīng)。2023年11月，中國專家牽頭完成了該項國際標(biāo)準(zhǔn)的“工作組草案”。在后續(xù)近一年的時間內(nèi)，中國專家與組內(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，持續(xù)交換技術(shù)意見、溝通協(xié)調(diào)、核查資料并修改草案。2024年12月，該項工作組草案在工作組范圍內(nèi)終獲協(xié)商一致，完成了標(biāo)準(zhǔn)草案階段性的修改任務(wù)。2025年1月，該項標(biāo)準(zhǔn)草案順利通過了跳過“委員會草案”階段的投票。今年3月，經(jīng)技術(shù)分委會審核，由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/中央秘書處發(fā)起了該項標(biāo)準(zhǔn)草案的“國際標(biāo)準(zhǔn)草案”階段投票，目前正在征詢各國國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會意見中。

3.2國際標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)設(shè)想

根據(jù)前文所述，目前全球潛水器的類別各有不同，以適應(yīng)海洋科考、資源勘探、水下作業(yè)等領(lǐng)域內(nèi)各場景應(yīng)用。適配各類潛水器、具備不同功能及用途的作業(yè)工具研制技術(shù)逐步成熟，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品進(jìn)入流通市場。在國內(nèi)，以中國船舶科學(xué)研究中心為代表的載人潛水器研制機(jī)構(gòu)，對載人潛水器作業(yè)工具的技術(shù)要求以國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的形式提出了明確規(guī)定；在國外，從近海石油和天然氣工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)實際需求出發(fā)，美國石油學(xué)會依托國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，對無人遙控潛水器搭載的作業(yè)工具，以國際標(biāo)準(zhǔn)的形式明確了相關(guān)功能要求、選裝原則和操作要求。

現(xiàn)以潛水器工作組這一領(lǐng)域內(nèi)的國際標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作平臺為基礎(chǔ)，出于協(xié)調(diào)、統(tǒng)一全球潛水器各類作業(yè)工具技術(shù)要求的目的，中國專家作為該標(biāo)準(zhǔn)制定項目負(fù)責(zé)人，在標(biāo)準(zhǔn)起草過程中首先應(yīng)充分研究、考慮現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的內(nèi)容，尤其是已被國際認(rèn)可的針對無人遙控潛水器作業(yè)工具的技術(shù)要求，應(yīng)分門別類地提出搭載在潛水器上的作業(yè)工具技術(shù)要求；然后以工作組內(nèi)各國技術(shù)專家為抓手，深入調(diào)研各國行業(yè)內(nèi)作業(yè)工具制造商、運營機(jī)構(gòu)和管理機(jī)構(gòu)的實施情況和實際需求，確保標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定內(nèi)容符合市場產(chǎn)品通用要求、具備全球適用性；最后采用基于特征的分類表述方式完成標(biāo)準(zhǔn)文本的編制和修改工作。

4結(jié)語

當(dāng)前，世界百年未有之大變局加速演進(jìn)，國際競爭與合作局面正在發(fā)生深刻變化，全球治理體系面臨重大調(diào)整，標(biāo)準(zhǔn)成為國際規(guī)則的重要組成部分。作為創(chuàng)新與競爭的重要手段，標(biāo)準(zhǔn)越來越受到各國高度重視。潛水器作業(yè)工具產(chǎn)業(yè)是一個活躍的國際性產(chǎn)業(yè)，受到新市場趨勢和新科學(xué)技術(shù)的驅(qū)動，正以快速步伐向前發(fā)展，并呈現(xiàn)逐年向上的勢頭。潛水器領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員及標(biāo)準(zhǔn)化工作者將依托潛水器工作組的國際化平臺，按照國際標(biāo)準(zhǔn)化工作的推進(jìn)設(shè)想，與時俱進(jìn)地制定切實可行的技術(shù)路線，積極推進(jìn)完成“潛水器作業(yè)工具技術(shù)要求”國際標(biāo)準(zhǔn)編制、出版工作，進(jìn)一步對我國潛水器作業(yè)工具的設(shè)計經(jīng)驗、試驗方法等技術(shù)成果進(jìn)行固化，提升領(lǐng)域內(nèi)的國際影響力。

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