海上立体化救援体系

海上立体化救援体系陈斌【摘要】大型海洋救助船是执行海上救援任务的主要力量，海上救助装备是关系到海上设施和人命安全的关键设施,历来受到海军、救助、航运和船级社等有关部门的高度重视.主要介绍了以大型海洋救助船为中心的海上立体化救援体系的功能构成研究了各救援功能的主要设备配置，并分析了各救援作业的条件保障，以期为相关从业者提供有益参考.【期刊名称】《船舶设计通讯》【年(勤期】2017(000)002【总页数】7页(P1-7)【关键词】大型海洋救助船;立体化救援;水下援潜【作者】陈斌【作者单位】上海船舶研究设计院，上海201203【正文语种】中文【中图分类】U677.60前言我国是一个海洋大国，有漫长的海岸线及辽阔的海洋经济水域。党的十八大提出了〃提高海洋资源开发能力，发展海洋经济，保护海洋生态环境，坚决维护国家海洋权益，建设海洋强国”的国家战略［1］。为了维护在我国漫长海岸线及诸岛屿上从事海洋开发、海上生产与船舶运输的人员生命安全，以及对在我国海域航行遇险国际船舶的人员实施救援，并满足海军走向深海、远海的需要，有必要建设以大型海洋救助船为中心，具备拖曳救助、海面救助、水下援潜和空中救援等功能的立体化救援体系。本文基于作者在设计和科研工作中积累的相关知识和经验，以大型海洋救助船为中心的救援体系的功能构成、主要设备配置和任务条件保障展开技术探讨，以期为从业者设计和建造具备立体化救援能力的大型海洋救助船提供有益参考。1立体化救援功能体系构成对于一艘可航行于无限航区、执行深远海作业任务的大型海洋救助船，在设计和建造船舶时应着重考虑其救助功能的多样性和全面性，使其具备立体救援的能力，更好地为海面遇难船舶和水下失事潜艇提供有效便捷的救助途径，减少事故造成的损失，保障船员及艇员的生命安全。在海上，以海洋救助船为中心的立体化救援体系的功能构成主要有以下方面：1.1拖曳救助功能拖曳救助用于深远海遇难船舶的人命救生、救助拖曳、搁浅和触礁船舶的拖曳脱险及拖曳失去机动能力的船舶返回港口等，满足进行深远海长距离拖航作业要求，是海洋救助船必备的功能。1.2海面人命救助功能海面人命救助作业是海洋救助船主要救助作业功能之一，应具备：海面落水人员搜救能力和落水人员海面营救能力；对伤病员施行急救手术治疗和医疗救护能力；搭载大量获救人员的能力，并保障其在船时的生活需求。1.3空中救助功能空中救助功能是对海面人命救助功能的补充，直升机和无人机具备飞行速度快、视野广、搜寻范围大等特点，可与海洋救助船密切配合，进行海面搜救、悬停空中救人、空中投放救生设施、快速运送危重创伤或特殊人员急救、协助将海洋救助船船员送至遇难船舶等作业。1.4水下援潜救生功能大型海洋救助船通过搭载加装水下援救设备，可具备水下援潜救生功能，为潜艇提供援助保障，对失事潜艇实施援潜救生，减少事故造成的损失。1.5应急抢修功能应急抢修功能也是海洋救助船通常具备的功能，即具备在深远海的恶劣环境条件下对海上遇险船舶进行应急抢修作业的能力，如封舱、堵漏、排水、水下焊接和切割等。1.6对外消防灭火功能海洋救助船的对外消防灭火功能用于扑灭海上受损遇险船舶或海洋工程设施的火灾，是控制火情、争取更多救援时间的有效手段。2水面救援功能设备配置研究2.1拖曳救助设备配置研究为执行海上拖曳救助作业，通常海洋救助船从首向尾在船中心线布置有：拖缆机、拖缆挡桩、拖曳限位眼板、鲨鱼钳/挡缆桩和尾滚筒等拖曳设备。这样的设计即符合船舶拖曳使用时的要求，也满足设计时的力学要求。其中，拖缆机（见图1）是拖曳救援最核心的关键设备。海洋救助船采用带恒张力系统的液压拖缆机，带自动排缆装置，具有可控动力刹车功能和主拖缆快速释放功能等。拖缆机的操纵可在驾驶室后驾控台，也可在拖缆机机旁进行。当电气控制失灵时，可在拖缆机机旁手动操作拖缆机，保证其能应急工作。图1拖缆机专业救助船配置有液压鲨鱼钳和挡缆桩（见图2）。在船员进行解脱缆作业时，挡缆桩用以限制钢丝绳大幅度左右摆动，鲨鱼钳用以夹住钢丝绳，此时再进行作业就不会因风浪的影响产生较大的危险，并降低了船员的工作强度。在拖曳作业过程中，必要时挡缆桩可处在升起状态，用以阻挡主拖缆左右大幅度晃动，减小对船舶状态的影响。图2鲨鱼钳和挡缆桩尾滚筒是安装于船尾，用于导缆的装置，主要作用是：缆绳在尾滚筒上移动时，尾滚筒随之转动，可减少滑动摩擦，从而减少缆绳或锚链的严重磨损。2.2海面人命救助设备配置研究海面人命救助涵盖海面搜寻、人命救生、获救人员救治及生活保障等一系列作业，设备配置也应从这些作业需求出发。2.2.1海面搜寻设备搜寻是海面人命救助的第一步。为满足不同环境、不同海况和不同目标的搜寻需求，海洋救助船除配备传统的X波段雷达及扫海灯等外，还配置了紫外线双头搜索灯、光电跟踪搜索仪、远红外夜视仪和雾天景像增强仪等直接搜寻设备，以及无线图像传输、宽带卫星通信系统、船载手机定位系统和海洋渔业船用无线电通信机等辅助搜寻设备。1） 紫外线搜索灯：紫外线在照射救生衣的时候使其变得明亮，从而在黑暗中甚至是雾或暴风雪中也明显可见，因此使用紫外线搜索灯来搜寻落水人员非常有效。另外，紫外线照射到污油时，油污会反射出较长波长可见的荧光，因此紫外线搜索灯可通过发现溢油来寻找遇难船舶。2） 光电跟踪搜索仪：使用光电跟踪搜索仪，在白天通过高性能彩色电视摄像系统，在夜间通过红外热成像系统对海洋环境和海空目标进行全方位搜索、观察和监视，具有全天候、速度快、覆盖面广、视距范围大、图像稳定清晰等特点。3） 远红外夜视仪：作为对光电跟踪搜索仪的补充，海洋救助船还可配置头戴式或支架式远红外夜视仪，用于夜间黑暗条件下，不借助可见照明器材进行遇险船只及落水人员的搜救工作，提高夜间搜寻能力。4） 雾天景像增强仪：使用雾天景像增强仪可提高能见度、恢复被破坏的影像，其驱雾能力达90%~95%，最佳可视距离大于3nmile，可提高海洋救助船在大雾海况下的搜寻能力。5） 无线图像传输设施：光电跟踪搜索仪及电视摄像等设备搭载在直升机和无人机上，可使救助船的搜索距离得到大范围延伸。通过船上的无线视频天线可接收直升机和无人机的视频信号，利用船内计算机网络，在大屏幕显示器上观看直升机和无人机搜索的实时视频图像，并可通过宽带卫星将实时视频信号发送至岸基指挥中心,协助指挥决策层作出正确指令。6） 船载手机定位系统：海洋救助船通常配套船载手机定位系统，可实现手机信号覆盖该船周围20nmile，通过宽带卫星通信系统而建立的联通信号向海洋的延伸，能够对所覆盖范围的手机予以定向定位，提升搜救效率。7） 海洋渔业船用无线电通信机：为搜寻遇险的渔船，大型海洋救助船配置海洋渔业船用无线电通信机，可自动接收遇险求救信号、渔政群呼信号和各台的选呼信号，以及常用频道扫描接收，也可选择频道进行通话或拨对方船号进行通话。2.2.2海面人命救助设备在搜寻到遇险船舶或落水人员后，需迅速进行海面人命救助作业。它是海上救援工作的核心。海难事发海域海况复杂，遇险人员情况不一，因此专业海洋救助船需配备各种专业的海面人命救助设备，来满足多样化的救助需求。海洋救助船配置有高速救助工作艇及降放装置、防倾自浮救生吊篮、移动式救生滑道、人员救生换乘步桥装置、气动抛投枪及抛投用救生圈、救生捞网及攀爬网和对外救助用救生筏等专业设备。1）高速救助工作艇：为保证高航速，救助工作艇通常采用喷水推进方式，其航速可达30kn以上。高速救助艇进水不沉，在大风浪中能保持360°自正稳性，具备自扶正功能。艇上配置陀螺减摇器用来减小艇在恶劣海况下的摇荡，更好地实施恶劣海况下的高效人命救生。高速救助艇通常配带恒张力的防摇荡型降放装置，可实现大风浪中安全收放艇。2） 防倾自浮救生吊篮（见图3）：大型救生吊篮为自浮防倾覆式，容纳人员可达十数人，利用救助船吊机或直升机协助将其抛投至落水人员区域，供其临时避难，等待后续救援到来。图3防倾自浮救生吊篮3） 移动式救生滑道（见图4）：由气胀式倾斜滑道和滑道下方的自动充气救生浮垫组成，可容纳近百人临时避难。当救助船无法靠近遇难船舶时，可将该系统充气成型，并吊放至海面。通过抛投枪将系固在该设备上的绳索抛投至遇难船舶，拉动绳索将滑道与遇难船舶连接，被救人员由滑道顺利转移至救生浮垫中。图4移动式救生滑道4） 人员救生换乘步桥装置：该装置类似于船员登乘用的舷梯，除具备舷梯的上下俯仰功能外，还可进行旋转。在对遇险船只进行施救时，步桥装置旋转至与救助船船舷垂直位置，再搭接到遇险船舶上，其船员可由步桥迅速安全地撤离至救助船上。5） 气动抛绳枪及抛投用救生圈：为适用不同救助距离，多种抛距的气动抛绳枪可配置于海洋救助船上，通过抛投枪，可将自动充气成型的救生圈抛射到落水人员附近，落水人员抓住救生圈，救助人员拉动连接在救生圈上的绳索，可将落水人员拉至救助船附近。6） 救生爬网（见图5）、捞网（见图6）：在海洋救助船干舷甲板左、右舷设置救生攀爬网，救助时挂在舷外，体力较好的落水人员可攀爬至干舷甲板上；另外在救助船吊机工作半径范围内设置卷式救生捞网，在救助作业时，通过吊机收起捞网，将救生捞网上的落水人员拎至救助船上。图5救生爬网图6救生捞网7）对外救助用救生筏：救助船配置的对外救助用救生筏应采用多种方式降放至海面，如：吊放式、抛投架抛投式、甚至是直升机空投式。救生筏遇水自动充气成型，供落水人员临时避难。随着国家救助部门和救助从业者对海面救助工作的重视程度越来越高，相信会有更多新颖便捷的海面人员救助设施陆续装备在救助船上。2.2.3获救人员救治及生活保障设备海洋救助船具备对获救人员进行体温体能恢复、伤类分拣、简单手术、稳定伤情和运送伤病员等方面的能力。这些能力同时兼顾该船船员的相同需求。为满足上述需求，海洋救助船设置救生热水池增温室、救生蒸气增温室、医务室、消毒间、急救手术室和药库等专业舱室；配置病床、手术台和各种手术器械；手术室内配有视频会议系统，以获取岸基医疗机构的协助。救助作业甲板至医疗处所的通道顺畅宽阔，并设有从医疗处所区域到直升机甲板的获救人员升降梯，方便转运伤病员。海洋救助船上配有供获救人员在船时居住休息的舱室和设施，淡水舱舱容和食品库库容也包括获救人员在船时的需求。3空中救援功能设备配置研究救助船和直升机或无人机立体配合进行搜救作业，两者联合施救，优势互补，可扩大搜寻范围、提高搜寻效率，正被应用于大多数海洋救助。1）直升机：大型海洋救助船上通常配有直升机起降平台和直升机机库。为保证直升机安全起降、停放及随船出航，直升机起降平台上设目视助降标志线、系留装置、液压安全网、接地装置、防滑助降网或涂层等；直升机机库设系留装置、牵引绞车、冲洗车、液压油车和起动电源等；另配套有平台边界灯、平台投光灯、平台泛光灯、前极限位置灯、起降信号灯、母舰标志灯和桅杆障碍灯等静态助降灯光系统、横摇角指示灯和下滑角指示灯等动态助降灯系统、风速风向仪、船舶姿态仪和消防灭火设施等。为提高直升机的作业时间，还可在救助船上设置直升机加油装置。直升机与船舶联合作业是否成功取决于在两者之间是否能保持良好的通信联络。为此，海洋救助船应配置有直升机起降指挥系统，以保证直升机与母船以及母船内部通信的通畅。2）无人机：在特殊情况下，救助船和直升机均不能抵达遇险船舶失事地点时，无人机可以通过搭载光电跟踪搜索仪及电视摄像等任务载荷，执行海面目标搜索、跟踪、定位和辨识功能，进行空中搜救作业，是搜救作业的有效补充手段。4水下救援功能设备配置研究潜艇是各国海军的重要装备，潜艇在深水区域发生水下事故后，帮助其艇员脱险及对其进行救援的设备对保障舰艇部队战斗力和生命力具有重大意义。因此，深水援潜救生功能也是海洋救助船救援体系的重要组成部分。美、英、俄、中等国的援潜救生体系虽各具特色，但也有许多共性。通常其组成主要包括援潜救生支持母船、常压深潜救生艇、机动型常压救生钟、遥控潜器、潜水装具、减压舱和直升机平台等。这些设备相互补充和依存，保证系统整体作业能力。1） 常压深潜救生艇：深潜救生艇艇内为常压，可在较大深度的水底与失事潜艇快速对接，援救失事艇艇员。我国配备的深潜救生艇最大援救工作深度为500m，每次可援救艇员18人，自航航速约3kn。一般深潜救生艇系统由三大物理模块组成：深潜救生艇本体模块、综合控制集装箱模块和机动式甲板集成吊放系统（A字架或具备波浪补偿功能的吊机）。为提高目标船援救失事潜艇艇员的能力，可搭载机动减压舱群模块，包括过渡舱、主减压舱、减压制气模块和储气模块等，用以进行潜艇意外失压时的人员减压作业。2） 机动型救生钟：机动型救生钟内部为常压，底部设有舱盖和对接裙口，可与潜艇实现快速对接，将失事潜艇的受困艇员转移至水面甲板。我国装备的机动型救生钟最大援救工作深度分别为200m，每次可援救艇员8人。机动型救生钟系统由三大物理模块组成：救生钟本体模块、铠装缆绞车模块和综合控制集装箱模块。救生钟本体模块出入水可采用A字架或带波浪补偿功能的吊机来实现。3） 遥控潜器（见图7）：又称水下机器人（ROV），可在水下自主移动，通过遥控的操作方式，使用机械手或其他作业工具完成水下作业任务，协助进行水下救援和打捞等作业。其主要组成包括水下载体系统、中继器系统、收放系统、控制系统、动力及辅助系统等。水下载体系统是水下潜器的工作执行单元，包括推进系统、液压动力系统、机械手及作业工具系统、信息传输系统、摄像及照明系统、浮力与压载系统和水下控制系统等。4） 潜水装具：潜水装具是为潜水员在水下工作提供安全用气、御寒保暖和水下作业所需佩戴的器材。潜水员穿戴潜水装具可在水下切割、焊接、堵漏及协助打捞等作业。潜水装具可分成常规潜水装具及饱和潜水装具。按呼吸气体不同，常规潜水装具可分为空气潜水装具、氧气潜水装具及混合气潜水装具。饱和潜水通常都是呼吸混合气，当人员在减压舱内减压到60m以浅之后，也可呼吸空气。空气潜水装具是以空气为呼吸介质的潜水装具，通常采用管供式空气，其潜水深度限于60m以浅。为减少潜水员出入水时受水流的影响，并方便掌握水下减压过程中的停留深度，可采用搭载潜水吊笼和A字吊吊放架的方式。为提高潜水效率、减轻潜水员患潜水病的风险，可在船上设置减压舱。氧气潜水装具是以纯氧为呼吸介质的潜水装具。考虑到氧中毒的因素，氧气潜水装具的最大潜水深度一般不超过15m。混合气潜水装具以氦氧潜水装具最为普遍，它突破了空气潜水深度60m的限制，在潜水作业时与开式潜水钟、闭式潜水钟或者出入式潜水器配套使用。混合气潜水时，潜水员通常应穿戴热水潜水服；在寒冷水域进行空气潜水时，潜水员也可穿戴热水潜水服。目前，单人常压潜水装具地位日益提高，潜水深度可达600m。其特点是潜水员始终处于常压状态，省去了非常压潜水装具的加减压过程，安全可靠、事故率低，避免了非常压潜水因受高压环境作用而引起的潜水疾病。图7遥控潜器5其他救援功能设备配置研究5.1应急抢修设备配置研究远海航行船舶多为钢质船体，水下焊接、切割技术就成为修补破损船体、海上应急抢修的首要方法。为此，海洋救助船上应配置等离子切割机、交直流电焊机、氩弧焊电焊机和氧气乙炔供应站等。对于破损区域不大的遇险船舶，可采用带压堵漏设施来封补破损船体。万向应急堵漏板是非常有效的堵漏装置。该装置内嵌磁性材料，利用磁性与船体产生吸力，可减轻操作人员的工作量，快速有效封堵破口。当对遇险船舶破损部位完成封堵之后，需要对进水舱室进行排水作业，恢复遇险船舶浮态，因此潜水排水泵和柴油抽水泵是海洋救助船必备的设施。5.2对外消防灭火设备配置研究当遇险船舶处于失火状态时，需要对其进行灭火作业。海洋救助船通常设置4门射程200m以上的消防水炮，可向遇险船舶喷射海水或泡沫，能扑灭遇险船舶、海洋石油平台及其他海上设施包括油类、易燃液体在内的大型火灾。消防水炮由对外消防水泵从海水阀箱吸入海水，泡沫液来自于船上的专用贮存液舱。为保证在执行对外消防灭火作业时的自身安全，海洋救助船设有自身降温水幕保护系统，保护水线以上船体、上层建筑、甲板室和炮座及其设备的夕卜表垂直面。6救援作业保障条件研究大型海洋救助船的海上救援作业环境复杂恶劣，海洋救助船应具备必要的条件保障，以增加作业时间、提高作业效率。6.1船舶姿态控制海洋救助船均配有专业的减摇装置，最常用的为减摇鳍和减摇水舱，用以减少船舶的横摇角。减摇鳍适用于高速航行工况，能使船在大风大浪的恶劣海况条件下快速地抵达遇险船舶附近，为救援作业争取时间。在船舶低速状态下，减摇鳍几乎没有效果，而减摇水舱的使用效果不受航速的限制，适合用于海洋救助船在进行对遇难船舶灭火、海面救助、直升机起降和水下援潜等作业时使用，以减小船舶横摇角，扩大救援作业时间窗口。6.2船舶位置控制为使海洋救助船具备良好的操纵性能，海洋救助船通常配置襟翼舵，使其具备在拖曳救助时快速调整航向的能力；并在船舶首尾设置侧推装置，改善低速时船舶的控船能力，提高其调整该船和遇险船舶相对位置的能力，方便其靠近遇险船舶进行救援作业。在进行水下援潜作业时，需要控制救助船的位置，动力定位系统（DPS）是被广泛应用的有效手段。当环境条件发生变化时，由集控手操或自动响应系统，通过水动力系统的控制使船舶的位置和航向保持在环境条件限定范围内。6.3信息传输海洋救助船具备较强的海上人命救生综合指挥、信息收集处理和传输能力，能够实施直升机（无人机）