海上立體化救援體系

海上立體化救援體系陳斌【摘要】大型海洋救助船是執(zhí)行海上救援任務(wù)的主要力量，海上救助裝備是關(guān)系到海上設(shè)施和人命安全的關(guān)鍵設(shè)施,歷來受到海軍、救助、航運和船級社等有關(guān)部門的高度重視.主要介紹了以大型海洋救助船為中心的海上立體化救援體系的功能構(gòu)成研究了各救援功能的主要設(shè)備配置，并分析了各救援作業(yè)的條件保障，以期為相關(guān)從業(yè)者提供有益參考.【期刊名稱】《船舶設(shè)計通訊》【年(勤期】2017(000)002【總頁數(shù)】7頁(P1-7)【關(guān)鍵詞】大型海洋救助船;立體化救援;水下援潛【作者】陳斌【作者單位】上海船舶研究設(shè)計院，上海201203【正文語種】中文【中圖分類】U677.60前言我國是一個海洋大國，有漫長的海岸線及遼闊的海洋經(jīng)濟水域。黨的十八大提出了〃提高海洋資源開發(fā)能力，發(fā)展海洋經(jīng)濟，保護海洋生態(tài)環(huán)境，堅決維護國家海洋權(quán)益，建設(shè)海洋強國”的國家戰(zhàn)略［1］。為了維護在我國漫長海岸線及諸島嶼上從事海洋開發(fā)、海上生產(chǎn)與船舶運輸?shù)娜藛T生命安全，以及對在我國海域航行遇險國際船舶的人員實施救援，并滿足海軍走向深海、遠海的需要，有必要建設(shè)以大型海洋救助船為中心，具備拖曳救助、海面救助、水下援潛和空中救援等功能的立體化救援體系。本文基于作者在設(shè)計和科研工作中積累的相關(guān)知識和經(jīng)驗，以大型海洋救助船為中心的救援體系的功能構(gòu)成、主要設(shè)備配置和任務(wù)條件保障展開技術(shù)探討，以期為從業(yè)者設(shè)計和建造具備立體化救援能力的大型海洋救助船提供有益參考。1立體化救援功能體系構(gòu)成對于一艘可航行于無限航區(qū)、執(zhí)行深遠海作業(yè)任務(wù)的大型海洋救助船，在設(shè)計和建造船舶時應(yīng)著重考慮其救助功能的多樣性和全面性，使其具備立體救援的能力，更好地為海面遇難船舶和水下失事潛艇提供有效便捷的救助途徑，減少事故造成的損失，保障船員及艇員的生命安全。在海上，以海洋救助船為中心的立體化救援體系的功能構(gòu)成主要有以下方面：1.1拖曳救助功能拖曳救助用于深遠海遇難船舶的人命救生、救助拖曳、擱淺和觸礁船舶的拖曳脫險及拖曳失去機動能力的船舶返回港口等，滿足進行深遠海長距離拖航作業(yè)要求，是海洋救助船必備的功能。1.2海面人命救助功能海面人命救助作業(yè)是海洋救助船主要救助作業(yè)功能之一，應(yīng)具備：海面落水人員搜救能力和落水人員海面營救能力；對傷病員施行急救手術(shù)治療和醫(yī)療救護能力；搭載大量獲救人員的能力，并保障其在船時的生活需求。1.3空中救助功能空中救助功能是對海面人命救助功能的補充，直升機和無人機具備飛行速度快、視野廣、搜尋范圍大等特點，可與海洋救助船密切配合，進行海面搜救、懸?？罩芯热恕⒖罩型斗啪壬O(shè)施、快速運送危重創(chuàng)傷或特殊人員急救、協(xié)助將海洋救助船船員送至遇難船舶等作業(yè)。1.4水下援潛救生功能大型海洋救助船通過搭載加裝水下援救設(shè)備，可具備水下援潛救生功能，為潛艇提供援助保障，對失事潛艇實施援潛救生，減少事故造成的損失。1.5應(yīng)急搶修功能應(yīng)急搶修功能也是海洋救助船通常具備的功能，即具備在深遠海的惡劣環(huán)境條件下對海上遇險船舶進行應(yīng)急搶修作業(yè)的能力，如封艙、堵漏、排水、水下焊接和切割等。1.6對外消防滅火功能海洋救助船的對外消防滅火功能用于撲滅海上受損遇險船舶或海洋工程設(shè)施的火災(zāi)，是控制火情、爭取更多救援時間的有效手段。2水面救援功能設(shè)備配置研究2.1拖曳救助設(shè)備配置研究為執(zhí)行海上拖曳救助作業(yè)，通常海洋救助船從首向尾在船中心線布置有：拖纜機、拖纜擋樁、拖曳限位眼板、鯊魚鉗/擋纜樁和尾滾筒等拖曳設(shè)備。這樣的設(shè)計即符合船舶拖曳使用時的要求，也滿足設(shè)計時的力學(xué)要求。其中，拖纜機（見圖1）是拖曳救援最核心的關(guān)鍵設(shè)備。海洋救助船采用帶恒張力系統(tǒng)的液壓拖纜機，帶自動排纜裝置，具有可控動力剎車功能和主拖纜快速釋放功能等。拖纜機的操縱可在駕駛室后駕控臺，也可在拖纜機機旁進行。當(dāng)電氣控制失靈時，可在拖纜機機旁手動操作拖纜機，保證其能應(yīng)急工作。圖1拖纜機專業(yè)救助船配置有液壓鯊魚鉗和擋纜樁（見圖2）。在船員進行解脫纜作業(yè)時，擋纜樁用以限制鋼絲繩大幅度左右擺動，鯊魚鉗用以夾住鋼絲繩，此時再進行作業(yè)就不會因風(fēng)浪的影響產(chǎn)生較大的危險，并降低了船員的工作強度。在拖曳作業(yè)過程中，必要時擋纜樁可處在升起狀態(tài)，用以阻擋主拖纜左右大幅度晃動，減小對船舶狀態(tài)的影響。圖2鯊魚鉗和擋纜樁尾滾筒是安裝于船尾，用于導(dǎo)纜的裝置，主要作用是：纜繩在尾滾筒上移動時，尾滾筒隨之轉(zhuǎn)動，可減少滑動摩擦，從而減少纜繩或錨鏈的嚴(yán)重磨損。2.2海面人命救助設(shè)備配置研究海面人命救助涵蓋海面搜尋、人命救生、獲救人員救治及生活保障等一系列作業(yè)，設(shè)備配置也應(yīng)從這些作業(yè)需求出發(fā)。2.2.1海面搜尋設(shè)備搜尋是海面人命救助的第一步。為滿足不同環(huán)境、不同海況和不同目標(biāo)的搜尋需求，海洋救助船除配備傳統(tǒng)的X波段雷達及掃海燈等外，還配置了紫外線雙頭搜索燈、光電跟蹤搜索儀、遠紅外夜視儀和霧天景像增強儀等直接搜尋設(shè)備，以及無線圖像傳輸、寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)、船載手機定位系統(tǒng)和海洋漁業(yè)船用無線電通信機等輔助搜尋設(shè)備。1） 紫外線搜索燈：紫外線在照射救生衣的時候使其變得明亮，從而在黑暗中甚至是霧或暴風(fēng)雪中也明顯可見，因此使用紫外線搜索燈來搜尋落水人員非常有效。另外，紫外線照射到污油時，油污會反射出較長波長可見的熒光，因此紫外線搜索燈可通過發(fā)現(xiàn)溢油來尋找遇難船舶。2） 光電跟蹤搜索儀：使用光電跟蹤搜索儀，在白天通過高性能彩色電視攝像系統(tǒng)，在夜間通過紅外熱成像系統(tǒng)對海洋環(huán)境和?？漳繕?biāo)進行全方位搜索、觀察和監(jiān)視，具有全天候、速度快、覆蓋面廣、視距范圍大、圖像穩(wěn)定清晰等特點。3） 遠紅外夜視儀：作為對光電跟蹤搜索儀的補充，海洋救助船還可配置頭戴式或支架式遠紅外夜視儀，用于夜間黑暗條件下，不借助可見照明器材進行遇險船只及落水人員的搜救工作，提高夜間搜尋能力。4） 霧天景像增強儀：使用霧天景像增強儀可提高能見度、恢復(fù)被破壞的影像，其驅(qū)霧能力達90%~95%，最佳可視距離大于3nmile，可提高海洋救助船在大霧海況下的搜尋能力。5） 無線圖像傳輸設(shè)施：光電跟蹤搜索儀及電視攝像等設(shè)備搭載在直升機和無人機上，可使救助船的搜索距離得到大范圍延伸。通過船上的無線視頻天線可接收直升機和無人機的視頻信號，利用船內(nèi)計算機網(wǎng)絡(luò)，在大屏幕顯示器上觀看直升機和無人機搜索的實時視頻圖像，并可通過寬帶衛(wèi)星將實時視頻信號發(fā)送至岸基指揮中心,協(xié)助指揮決策層作出正確指令。6） 船載手機定位系統(tǒng)：海洋救助船通常配套船載手機定位系統(tǒng)，可實現(xiàn)手機信號覆蓋該船周圍20nmile，通過寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)而建立的聯(lián)通信號向海洋的延伸，能夠?qū)λ采w范圍的手機予以定向定位，提升搜救效率。7） 海洋漁業(yè)船用無線電通信機：為搜尋遇險的漁船，大型海洋救助船配置海洋漁業(yè)船用無線電通信機，可自動接收遇險求救信號、漁政群呼信號和各臺的選呼信號，以及常用頻道掃描接收，也可選擇頻道進行通話或撥對方船號進行通話。2.2.2海面人命救助設(shè)備在搜尋到遇險船舶或落水人員后，需迅速進行海面人命救助作業(yè)。它是海上救援工作的核心。海難事發(fā)海域海況復(fù)雜，遇險人員情況不一，因此專業(yè)海洋救助船需配備各種專業(yè)的海面人命救助設(shè)備，來滿足多樣化的救助需求。海洋救助船配置有高速救助工作艇及降放裝置、防傾自浮救生吊籃、移動式救生滑道、人員救生換乘步橋裝置、氣動拋投槍及拋投用救生圈、救生撈網(wǎng)及攀爬網(wǎng)和對外救助用救生筏等專業(yè)設(shè)備。1）高速救助工作艇：為保證高航速，救助工作艇通常采用噴水推進方式，其航速可達30kn以上。高速救助艇進水不沉，在大風(fēng)浪中能保持360°自正穩(wěn)性，具備自扶正功能。艇上配置陀螺減搖器用來減小艇在惡劣海況下的搖蕩，更好地實施惡劣海況下的高效人命救生。高速救助艇通常配帶恒張力的防搖蕩型降放裝置，可實現(xiàn)大風(fēng)浪中安全收放艇。2） 防傾自浮救生吊籃（見圖3）：大型救生吊籃為自浮防傾覆式，容納人員可達十?dāng)?shù)人，利用救助船吊機或直升機協(xié)助將其拋投至落水人員區(qū)域，供其臨時避難，等待后續(xù)救援到來。圖3防傾自浮救生吊籃3） 移動式救生滑道（見圖4）：由氣脹式傾斜滑道和滑道下方的自動充氣救生浮墊組成，可容納近百人臨時避難。當(dāng)救助船無法靠近遇難船舶時，可將該系統(tǒng)充氣成型，并吊放至海面。通過拋投槍將系固在該設(shè)備上的繩索拋投至遇難船舶，拉動繩索將滑道與遇難船舶連接，被救人員由滑道順利轉(zhuǎn)移至救生浮墊中。圖4移動式救生滑道4） 人員救生換乘步橋裝置：該裝置類似于船員登乘用的舷梯，除具備舷梯的上下俯仰功能外，還可進行旋轉(zhuǎn)。在對遇險船只進行施救時，步橋裝置旋轉(zhuǎn)至與救助船船舷垂直位置，再搭接到遇險船舶上，其船員可由步橋迅速安全地撤離至救助船上。5） 氣動拋繩槍及拋投用救生圈：為適用不同救助距離，多種拋距的氣動拋繩槍可配置于海洋救助船上，通過拋投槍，可將自動充氣成型的救生圈拋射到落水人員附近，落水人員抓住救生圈，救助人員拉動連接在救生圈上的繩索，可將落水人員拉至救助船附近。6） 救生爬網(wǎng)（見圖5）、撈網(wǎng)（見圖6）：在海洋救助船干舷甲板左、右舷設(shè)置救生攀爬網(wǎng)，救助時掛在舷外，體力較好的落水人員可攀爬至干舷甲板上；另外在救助船吊機工作半徑范圍內(nèi)設(shè)置卷式救生撈網(wǎng)，在救助作業(yè)時，通過吊機收起撈網(wǎng)，將救生撈網(wǎng)上的落水人員拎至救助船上。圖5救生爬網(wǎng)圖6救生撈網(wǎng)7）對外救助用救生筏：救助船配置的對外救助用救生筏應(yīng)采用多種方式降放至海面，如：吊放式、拋投架拋投式、甚至是直升機空投式。救生筏遇水自動充氣成型，供落水人員臨時避難。隨著國家救助部門和救助從業(yè)者對海面救助工作的重視程度越來越高，相信會有更多新穎便捷的海面人員救助設(shè)施陸續(xù)裝備在救助船上。2.2.3獲救人員救治及生活保障設(shè)備海洋救助船具備對獲救人員進行體溫體能恢復(fù)、傷類分揀、簡單手術(shù)、穩(wěn)定傷情和運送傷病員等方面的能力。這些能力同時兼顧該船船員的相同需求。為滿足上述需求，海洋救助船設(shè)置救生熱水池增溫室、救生蒸氣增溫室、醫(yī)務(wù)室、消毒間、急救手術(shù)室和藥庫等專業(yè)艙室；配置病床、手術(shù)臺和各種手術(shù)器械；手術(shù)室內(nèi)配有視頻會議系統(tǒng)，以獲取岸基醫(yī)療機構(gòu)的協(xié)助。救助作業(yè)甲板至醫(yī)療處所的通道順暢寬闊，并設(shè)有從醫(yī)療處所區(qū)域到直升機甲板的獲救人員升降梯，方便轉(zhuǎn)運傷病員。海洋救助船上配有供獲救人員在船時居住休息的艙室和設(shè)施，淡水艙艙容和食品庫庫容也包括獲救人員在船時的需求。3空中救援功能設(shè)備配置研究救助船和直升機或無人機立體配合進行搜救作業(yè)，兩者聯(lián)合施救，優(yōu)勢互補，可擴大搜尋范圍、提高搜尋效率，正被應(yīng)用于大多數(shù)海洋救助。1）直升機：大型海洋救助船上通常配有直升機起降平臺和直升機機庫。為保證直升機安全起降、停放及隨船出航，直升機起降平臺上設(shè)目視助降標(biāo)志線、系留裝置、液壓安全網(wǎng)、接地裝置、防滑助降網(wǎng)或涂層等；直升機機庫設(shè)系留裝置、牽引絞車、沖洗車、液壓油車和起動電源等；另配套有平臺邊界燈、平臺投光燈、平臺泛光燈、前極限位置燈、起降信號燈、母艦標(biāo)志燈和桅桿障礙燈等靜態(tài)助降燈光系統(tǒng)、橫搖角指示燈和下滑角指示燈等動態(tài)助降燈系統(tǒng)、風(fēng)速風(fēng)向儀、船舶姿態(tài)儀和消防滅火設(shè)施等。為提高直升機的作業(yè)時間，還可在救助船上設(shè)置直升機加油裝置。直升機與船舶聯(lián)合作業(yè)是否成功取決于在兩者之間是否能保持良好的通信聯(lián)絡(luò)。為此，海洋救助船應(yīng)配置有直升機起降指揮系統(tǒng)，以保證直升機與母船以及母船內(nèi)部通信的通暢。2）無人機：在特殊情況下，救助船和直升機均不能抵達遇險船舶失事地點時，無人機可以通過搭載光電跟蹤搜索儀及電視攝像等任務(wù)載荷，執(zhí)行海面目標(biāo)搜索、跟蹤、定位和辨識功能，進行空中搜救作業(yè)，是搜救作業(yè)的有效補充手段。4水下救援功能設(shè)備配置研究潛艇是各國海軍的重要裝備，潛艇在深水區(qū)域發(fā)生水下事故后，幫助其艇員脫險及對其進行救援的設(shè)備對保障艦艇部隊?wèi)?zhàn)斗力和生命力具有重大意義。因此，深水援潛救生功能也是海洋救助船救援體系的重要組成部分。美、英、俄、中等國的援潛救生體系雖各具特色，但也有許多共性。通常其組成主要包括援潛救生支持母船、常壓深潛救生艇、機動型常壓救生鐘、遙控潛器、潛水裝具、減壓艙和直升機平臺等。這些設(shè)備相互補充和依存，保證系統(tǒng)整體作業(yè)能力。1） 常壓深潛救生艇：深潛救生艇艇內(nèi)為常壓，可在較大深度的水底與失事潛艇快速對接，援救失事艇艇員。我國配備的深潛救生艇最大援救工作深度為500m，每次可援救艇員18人，自航航速約3kn。一般深潛救生艇系統(tǒng)由三大物理模塊組成：深潛救生艇本體模塊、綜合控制集裝箱模塊和機動式甲板集成吊放系統(tǒng)（A字架或具備波浪補償功能的吊機）。為提高目標(biāo)船援救失事潛艇艇員的能力，可搭載機動減壓艙群模塊，包括過渡艙、主減壓艙、減壓制氣模塊和儲氣模塊等，用以進行潛艇意外失壓時的人員減壓作業(yè)。2） 機動型救生鐘：機動型救生鐘內(nèi)部為常壓，底部設(shè)有艙蓋和對接裙口，可與潛艇實現(xiàn)快速對接，將失事潛艇的受困艇員轉(zhuǎn)移至水面甲板。我國裝備的機動型救生鐘最大援救工作深度分別為200m，每次可援救艇員8人。機動型救生鐘系統(tǒng)由三大物理模塊組成：救生鐘本體模塊、鎧裝纜絞車模塊和綜合控制集裝箱模塊。救生鐘本體模塊出入水可采用A字架或帶波浪補償功能的吊機來實現(xiàn)。3） 遙控潛器（見圖7）：又稱水下機器人（ROV），可在水下自主移動，通過遙控的操作方式，使用機械手或其他作業(yè)工具完成水下作業(yè)任務(wù)，協(xié)助進行水下救援和打撈等作業(yè)。其主要組成包括水下載體系統(tǒng)、中繼器系統(tǒng)、收放系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、動力及輔助系統(tǒng)等。水下載體系統(tǒng)是水下潛器的工作執(zhí)行單元，包括推進系統(tǒng)、液壓動力系統(tǒng)、機械手及作業(yè)工具系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、攝像及照明系統(tǒng)、浮力與壓載系統(tǒng)和水下控制系統(tǒng)等。4） 潛水裝具：潛水裝具是為潛水員在水下工作提供安全用氣、御寒保暖和水下作業(yè)所需佩戴的器材。潛水員穿戴潛水裝具可在水下切割、焊接、堵漏及協(xié)助打撈等作業(yè)。潛水裝具可分成常規(guī)潛水裝具及飽和潛水裝具。按呼吸氣體不同，常規(guī)潛水裝具可分為空氣潛水裝具、氧氣潛水裝具及混合氣潛水裝具。飽和潛水通常都是呼吸混合氣，當(dāng)人員在減壓艙內(nèi)減壓到60m以淺之后，也可呼吸空氣?？諝鉂撍b具是以空氣為呼吸介質(zhì)的潛水裝具，通常采用管供式空氣，其潛水深度限于60m以淺。為減少潛水員出入水時受水流的影響，并方便掌握水下減壓過程中的停留深度，可采用搭載潛水吊籠和A字吊吊放架的方式。為提高潛水效率、減輕潛水員患潛水病的風(fēng)險，可在船上設(shè)置減壓艙。氧氣潛水裝具是以純氧為呼吸介質(zhì)的潛水裝具。考慮到氧中毒的因素，氧氣潛水裝具的最大潛水深度一般不超過15m?；旌蠚鉂撍b具以氦氧潛水裝具最為普遍，它突破了空氣潛水深度60m的限制，在潛水作業(yè)時與開式潛水鐘、閉式潛水鐘或者出入式潛水器配套使用?；旌蠚鉂撍畷r，潛水員通常應(yīng)穿戴熱水潛水服；在寒冷水域進行空氣潛水時，潛水員也可穿戴熱水潛水服。目前，單人常壓潛水裝具地位日益提高，潛水深度可達600m。其特點是潛水員始終處于常壓狀態(tài)，省去了非常壓潛水裝具的加減壓過程，安全可靠、事故率低，避免了非常壓潛水因受高壓環(huán)境作用而引起的潛水疾病。圖7遙控潛器5其他救援功能設(shè)備配置研究5.1應(yīng)急搶修設(shè)備配置研究遠海航行船舶多為鋼質(zhì)船體，水下焊接、切割技術(shù)就成為修補破損船體、海上應(yīng)急搶修的首要方法。為此，海洋救助船上應(yīng)配置等離子切割機、交直流電焊機、氬弧焊電焊機和氧氣乙炔供應(yīng)站等。對于破損區(qū)域不大的遇險船舶，可采用帶壓堵漏設(shè)施來封補破損船體。萬向應(yīng)急堵漏板是非常有效的堵漏裝置。該裝置內(nèi)嵌磁性材料，利用磁性與船體產(chǎn)生吸力，可減輕操作人員的工作量，快速有效封堵破口。當(dāng)對遇險船舶破損部位完成封堵之后，需要對進水艙室進行排水作業(yè)，恢復(fù)遇險船舶浮態(tài)，因此潛水排水泵和柴油抽水泵是海洋救助船必備的設(shè)施。5.2對外消防滅火設(shè)備配置研究當(dāng)遇險船舶處于失火狀態(tài)時，需要對其進行滅火作業(yè)。海洋救助船通常設(shè)置4門射程200m以上的消防水炮，可向遇險船舶噴射海水或泡沫，能撲滅遇險船舶、海洋石油平臺及其他海上設(shè)施包括油類、易燃液體在內(nèi)的大型火災(zāi)。消防水炮由對外消防水泵從海水閥箱吸入海水，泡沫液來自于船上的專用貯存液艙。為保證在執(zhí)行對外消防滅火作業(yè)時的自身安全，海洋救助船設(shè)有自身降溫水幕保護系統(tǒng)，保護水線以上船體、上層建筑、甲板室和炮座及其設(shè)備的夕卜表垂直面。6救援作業(yè)保障條件研究大型海洋救助船的海上救援作業(yè)環(huán)境復(fù)雜惡劣，海洋救助船應(yīng)具備必要的條件保障，以增加作業(yè)時間、提高作業(yè)效率。6.1船舶姿態(tài)控制海洋救助船均配有專業(yè)的減搖裝置，最常用的為減搖鰭和減搖水艙，用以減少船舶的橫搖角。減搖鰭適用于高速航行工況，能使船在大風(fēng)大浪的惡劣海況條件下快速地抵達遇險船舶附近，為救援作業(yè)爭取時間。在船舶低速狀態(tài)下，減搖鰭幾乎沒有效果，而減搖水艙的使用效果不受航速的限制，適合用于海洋救助船在進行對遇難船舶滅火、海面救助、直升機起降和水下援潛等作業(yè)時使用，以減小船舶橫搖角，擴大救援作業(yè)時間窗口。6.2船舶位置控制為使海洋救助船具備良好的操縱性能，海洋救助船通常配置襟翼舵，使其具備在拖曳救助時快速調(diào)整航向的能力；并在船舶首尾設(shè)置側(cè)推裝置，改善低速時船舶的控船能力，提高其調(diào)整該船和遇險船舶相對位置的能力，方便其靠近遇險船舶進行救援作業(yè)。在進行水下援潛作業(yè)時，需要控制救助船的位置，動力定位系統(tǒng)（DPS）是被廣泛應(yīng)用的有效手段。當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生變化時，由集控手操或自動響應(yīng)系統(tǒng)，通過水動力系統(tǒng)的控制使船舶的位置和航向保持在環(huán)境條件限定范圍內(nèi)。6.3信息傳輸海洋救助船具備較強的海上人命救生綜合指揮、信息收集處理和傳輸能力，能夠?qū)嵤┲鄙龣C（無人機）