2. 深海载人装备国家重点实验室,江苏 无锡 214082;
3. 深海技术科学太湖实验室,江苏 无锡 214082
2. State Key Laboratory of Deep-sea Manned Vehicles, Wuxi 214082, China;
3. Taihu Laboratory of Deepsea Technological Science, Wuxi 214082, China
潜艇是一种具有极大威摄力的军事装备,隐蔽地潜航于全球四大洋中,伴随着潜艇作战半径的增大及作战海域的复杂化,加上潜艇特有的结构,潜艇失事悲剧时有发生。潜艇失事沉入海底后,艇员脱离失事潜艇的方法大致可以分为自救脱险和援救脱险2种。如果失事潜艇所处的深度较浅,艇员可以依靠失事潜艇的自身力量,组织艇员实施自救脱险;如果失事潜艇所处的深度较深乃至达潜艇的极限深度时,必须依靠各种援潜救生装备实施援救脱险[1]。迈入21世纪后,俄罗斯“库尔斯克”核潜艇失事引起了各国海军对潜艇救援装备研制的高度重视,加强援潜救生装备体系能力建设对于提高国家海上军事能力、完成多样化军事任务,尤其对于保障潜艇部队战斗力和生命力具有重大意义。
目前,已有不少对国外援潜救生装备现状研究的综述类文献[2 − 5]。但从体系化的角度介绍各国研制或引进的现役各类援潜救生装备的文章较少或较久远。本文力求从公开渠道充分收集资料并相互印证分析,明晰援潜救生装备体系构成和各装备间协同作业方式,归纳总结出现役国外装备的最新技术状态,并在此基础上阐述对我国援潜救生领域发展的相关启示,供行业内研发人员和有关机构决策参考。
1 援潜救生装备体系概述 1.1 援潜救生装备体系构成基于美国海军的潜艇救援潜水和加压系统(Submarine Rescue Diving & Recompression System, SRDRS)、由英国、挪威和法国联合研制的北约潜艇救援系统(NATO Submarine Rescue System, NSRS)和JFD公司第三代DSAR系列等典型潜艇救援系统分析,传统单一的救援装备已经不能满足当代援潜救生的需求,各国援潜救生装备都致力于向大深度复杂情况下模块化、快速救援的方向发展,多采用深潜救生艇、救生钟、单人常压潜水装具(Atmospheric Diving Systems,ADS)、遥控潜水器(Remotely Operated Vehicle,ROV)、饱和潜水系统、带压转移系统和甲板减压系统等多种救援装备协同作业,并已逐步形成一套国际援潜救生装备体系。援潜救生装备体系组成如图1所示。
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图 1 援潜救生体系组成 Fig. 1 Composition of submarine rescue system |
深潜救生艇工作深度一般在500 m以下,单次救援能力一般在16人以上;救生钟工作深度通常在300 m以上,单次救援能力一般在8人以内;ADS工作深度一般在500 m以下,多用于失事潜艇救援前期的灾情勘探评估、清理对接救援底座处残骸和投放应急生命支持储备等任务;观察型ROV工作深度一般在
援潜救生装备体系中的各类救援装备各具功能、用途不一、互相配合,中间任一装备的失位,均可能降低整个体系的综合救援效能,甚至导致最终救援失败。援潜救生装备体系示意图如图2所示。
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图 2 援潜救生体系示意图 Fig. 2 Schematic of submarine rescue system |
如若失事潜艇艇员处于无法自救逃生的情形时,艇员应立即执行相关应急操作步骤,释放救生定位浮标,主动暴露自身方位,立体式援潜救生实施程序随即启动,具体实施步骤示例如下[6]:
1) 飞机对救援目标进行搜寻及定位,并立即报告救援指挥部;
2) 水面支持母船前往救援海域,就位后布放声学基阵;
3) 利用GPS、声学基阵等定位目标;
4) 布放ROV开展核泄漏等危险品检测、救生舱口碎片或泥沙等清理等任务;
5) 布放ADS对失事潜艇开展近距离观察,投放应急呼吸面罩及食品等应急生命支持储备,缓解失事潜艇艇员生理及心理不适,以延长等待救援时间;
6) 根据现场救援情形,布放救生钟或深潜救生艇实施救援任务,必要时布放ADS或ROV实施带缆挂钩或由饱和潜水系统实施水下焊接作业;
7) 带压转移系统、甲板减压系统分别实施对失事潜艇艇员的现场带压救援和获救后的减压康复任务。
2 国外援潜救生装备体系现状 2.1 国外主要研制机构动态在当今国际援潜救生领域,现役各类援潜救生装备的生产商仍主要集中在欧美国家,亚洲临海国家包括中国在内,多采用引进JFD公司DSAR系列、Forum Energy Technologies(FET)公司LR系列的深潜救生艇及其配套设备。而隶属于美国海军的SRDRS系统,由Phoenix International Holdings (Phoenix) 公司担任其总承包商,OceanWorks International(OceanWorks)公司负责其多个核心装置的设计和建造。所述研制机构的近期动态现梳理如下[7 − 10]:
JFD公司成立于2014年,由James Fisher Defence公司和Divex公司并购重组而成。JFD公司总部设在英国苏格兰阿伯丁,在北美洲、亚洲、欧洲及澳洲均设有分部。JFD公司近年来研发了DSAR系列深潜救生艇、快速响应救生钟和带压转移系统等援潜救生装备,已陆续与澳大利亚、新加坡、韩国、印度和中国等33国海军签订供货合同,并开展相关履约技术服务。此外,JFD公司还负责为NSRS系统提供技术升级及运营服务。
FET公司总部位于美国德克萨斯州休斯顿,于2007年2月收购了英国Perry PSSL System(PSSL公司)。PSSL公司作为LR系列深潜救生艇制造商,曾于10余年前就向韩国、北约、中国等国交付自研的深潜救生艇。FET公司在PSSL公司研制援潜救生装备的技术基础上,现新研发了LR系列深潜救生艇、观察型ROV和布放回收系统等,并已为越南、英国、美国、巴西等国家提供援潜救生装备。
Phoenix公司于1997年成立,总部位于美国,包括ROV系统、带压转移系统、布放回收系统、母船安装适配系统、ADS、救生钟、应急生命支持储备和潜艇应急通风减压系统等整套援潜救生装备。该公司官网披露,曾参与了搜寻沉没失踪的阿根廷海军圣胡安号(ARASanJuan)潜艇的任务;其Remora系列ROV参与了对泰坦潜水器的残骸进行测绘、定位和回收任务;2024年4月,已与西班牙海军签订关于潜艇应急通风减压系统的相关供货合同。
OceanWorks公司作为一家私营公司,从事深潜和潜水技术、运营和支持业务已超30年。总部设在加拿大不列颠哥伦比亚省伯纳比市。该公司已累计研制了40多套ADS系统,先后提供给澳大利亚、法国、意大利、日本、俄罗斯、新加坡、土耳其、英国和美国等海军。另外,OceanWorks公司还为美国海军的SRDRS系统研制多个核心装置,例如ADS、耐压救援模块系统、布放回收系统和脐带缆绞车系统等。
2.2 国外装备最新技术状态为便于总体掌控、对比分析国外各援潜救生装备的最新技术状态,现将从公开渠道收集获取的各国现役援潜救生装备的技术参数信息表格化显示,并按国别/组织的英文首字母顺序排列[11 − 24],具体如表1所示。
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表 1 现役各国援潜救生装备技术状态参数 Tab.1 Technical parameters of current foreign submarine rescue equipment |
1)澳大利亚
LR5型深潜救生艇曾为英国皇家海军提供潜艇救援服务直到2008年退役。2009年,为弥补Remora型深潜救生艇停用对澳大利亚皇家海军援潜救生能力的影响,澳大利亚从JFD公司租借了经改造后的LR5型深潜救生艇及布放回收系统、带压转移舱、减压舱和遥控潜水器等配套设备组成的援潜救生系统。该套系统由英国苏格兰空运至位于澳大利亚西部的皇家海军工程与后勤保障基地。由JFD公司澳大利亚分部负责整套潜艇救援设备维修升级和技术服务,现已获得劳氏重新入级认证,据悉仍能再服役20年。经改造后的LR5型深潜救生艇最大作业深度为400 m,单次救援人数为14人,最大对接角度为60°,具备0.5 MPa的带压救援能力。Scorpio SC-45型ROV长2.25 m,重1.6 t,最大工作深度为1 000 m,配备多功能机械手和缆线剪切器。
2)北约
NSRS系统由当时的Slingsby公司完成研制,该系统的核心装备是一艘“半自由泳”型深潜救生艇,其通过1根数据光缆与母船相连,用于将音频、视频及大量传感器数据传回母船,帮助船上人员指挥潜艇机动。该艇总长约10 m,空气中重量为30 t,最大作业深度为610 m,单次可救援为15人,最大对接角度为60°,具备0.6 MPa的带压救援能力。2008年11月,NSRS系统开始服役,预计服役期为25年。2015年7月至今,由JFD公司负责NSRS深潜救生艇的维保及运营。NSRS系统配备了带压转移系统最多可容纳72人,包括甲板加压设施、生命支持设备和远程控制设备等,亦是由JFD公司研制建造。
3)意大利
20世纪90年代,Drass-Galeazzi公司为意大利海军研制了SRV-300型深潜救生艇,用于替代20世纪80年代研制的MSM-1型深潜救生艇。该艇主尺度为8.46 m×3.13 m×4.04 m(含对接裙),空气中重量27.3 t,最大工作深度达300 m,单次救援人数为12人,最大对接角度为45°,具备0.6 MPa的带压救援能力。据悉,Drass-Galeazzi公司正在建造SRV-650型深潜救生艇,最大工作深度可达650 m,单次救援人数为15人,后续将取代SRV-300型深潜救生艇。
4)瑞典
1979年,瑞典研制的URF型深潜救生艇开始服役,该艇的主尺度为13.9 m×3.2 m×4.3 m,空气中重量为54 t,最大作业深度为450 m,单次救援人数为35人,最大对接角度为45°,具备0.6 MPa的带压救援能力。后续经历了多次的升级改造,目前URF型仍在服役。
5)印度
2016年3月,印度海军与JFD公司签订了整套援潜救生装备的引进合同,JFD公司负责完成2艘DSAR-650L型深潜救生艇、布放回收系统、带压转移系统、干预型ROV及其他配套设备的设计与建造,并提供这些救援设备在服役期25年内的设备维保、人员培训等技术服务。DSAR-650L型深潜救生艇的主尺度为10.7 m×3.2 m×2.8 m,最大作业深度为650 m,单次救援人数为16人,最大对接角度为60°。另印度海军配备有可容纳8人的救生钟,可完成最大工作深度为200 m,最大对接角度为30°的救援对接任务。
6)日本
1985年10月,川崎重工为日本海军建造了JMSDF型深潜救生艇,2018年,该型艇的第3艘艇交付日本海军,同时第1艘艇退役。该艇主尺度为12.4 m×3.2 m×4.3 m,空气中重量为40 t,最大工作深度为1 000 m,单次救援人数为12人,最大对接角度为45°。
7)韩国
1996年,韩国海军从英国引进了LR5型深潜救生艇的改进型,即LR5K型深潜救生艇。该艇主尺度为9.6 m×3 m×3.5 m,空气中重量21.4 t,最大作业深度457 t,单次援救人数为10人,具备0.5 MPa的带压救援能力。2009年,韩国海军又从英国引进了DSAR-5型深潜救生艇。该艇主尺度为9.6 m×3.2 m×2.7 m,空气中重量为23 t,最大作业深度达500 m,单次救援人数为16人,最大对接角度为60°。2019年,韩国大宇造船厂与JFD公司签订了引进一艘DSAR-500L深潜救生艇的建造合同。该艇最大工作深度为500 m,具备0.6 MPa的带压救援能力,单次救援16人,可实现最大60°对接。
8)俄罗斯
俄罗斯的近期搜救设施主要包括作业深度为450 m的GVK-450型潜水钟;最大工作深度为720 m,单次救援可为22人的
9)新加坡
2009年,新加坡海军从英国JFD公司引进了DSAR-6型深潜救生艇,并签订了该艇为期20年的技术维保合同,即截止至2029年前,JFD公司将确保该艇全年随时具备下潜救援能力。DSAR-6型深潜救生艇最大工作深度为500 m,单次救援人数为17人,对接角度为60°。同时配备了可容纳40人的甲板减压系统和工作深度达1 000 m的Super Spartan型ROV。
10)美国
2008年,美国早期的深潜救生艇被SRDRS系统取代,SRDRS系统由水下评估系统、耐压救援模块系统、水面减压系统和水面减压系统任务保障设备,这四大部分组成。HARDSUIT™2000型ADS作为水下评估系统的一部分,由OceanWorks公司于2006年完成研制并交付使用,工作深度为610 m,支持连续工作6 h。Phoenix公司相关ROV产品工作深度已达
除此之外,潜艇救生舱/救生钟因尺寸小、重量轻,具备快速运输的优势,在保留麦肯钟外形设计的基础上,升级了其作业深度可达600 m,单次可施救8名人员,并具备带压转移能力。
11)越南
2018年,越南海军与FET公司签订了引进整套援潜救生装备的订购合同。具体包括:带压转移系统、LR11型深潜救生艇、布放回收系统、工作级ROV、ADS和潜艇应急通风减压系统等。LR11型深潜救生艇的主尺度为10 m×3.2 m×3.4 m,空气中重量约28 t,最大作业深度为600 m,单次救援人数为17人,最大对接角度为60°,具备0.5 MPa的带压救援能力。
3 对我国援潜救生领域的发展启示 3.1 欧美救援装备仍占据国际市场,援救工作依赖国际合作根据上述表1梳理的近年来各国援潜装备的最新动态,不难看出国际援潜救生装备的生产商主要集中在欧美国家,亚洲临海国家包括中国在内,多采用引进JFD公司DSAR系列、FET(PSSL)公司LR系列的深潜救生艇及其配套设备来武装自身海上救援力量。该2个系列的深潜救生艇已成为国际市场上在役数量最多的援潜救生装备。据悉,北约(NSRS系统)、澳大利亚(LR5深潜救生艇)以及瑞典(URF深潜救生艇)等组织/国家都支持并常态化开展国际间救援演习,我国现役的LR7深潜救生艇也曾参与中美“环太-2016”、中俄“海上联合-2017”和中俄“海上联合-2019”的演习。
这是因为全球潜艇分布零散,在确定失事潜艇的地理位置后,且在72 h最佳救援时间内,潜艇所属国的相关救援装备实现到达失事海域,在有效救援半径内实施援潜救生,几乎是个小概率事件。加之潜艇的救援技术极为庞杂,救援环境艰巨,全球潜艇救援合作必须加强与深化。因此,不仅北约组织内各国海军间签订有相关援潜救生协议,美国还和太平洋地区内的多个国家签订类似救援协议,以便潜艇失事后,能在全球范围内快速且高效地组织开展援潜救生协作,履行艰巨而复杂的援潜救生使命。目前,在全球范围内已设立国际潜艇逃生与救援联络办公室(International Submarine Escape and Rescue Liaison Office, ISMERLO),目前包含中国在内,已有15个成员国/组织加入[25],为实际潜艇失事时的国际联合救援行动奠定良好基础。
3.2 引进和研发共促、加快提升国产化研制水平一方面,我国现已依次引进LR7深潜救生艇和DSAR-500L深潜救生艇,如何用好引进装备,适应国际救援合作需要,自主实现设备维修升级,提升人员操作及维修保养技能,并累计实战/演习经验,需要我国海军及相关机构长期保持通力合作,确保相关引进装备、辅助设备及配备人员随时处于可实施应急救援的待命状态。
另一方面,经过几代人的不懈努力,我国的载人和无人潜水器已取得了长足的发展。经过不断更新迭代,潜水器的研制和应用与实际需求结合得更加紧密,在总体设计与优化、超大潜深密封、自主航行控制、高精度导航定位和高密度能源应用等关键技术上均取得了实质性突破,不断刷新深海装备研制和应用的一项项世界记录。我国在引进及使用国外援潜救生装备的同时,应注重增强本国援潜救生装备体系的综合研发能力,在各型援潜救生装备的设计及研制过程中按照产品通用化、系列化、组合化(以下简称“三化”)要求,开展“三化”设计工作,严格控制进口电子元器件的选用,持续开展国产化替代及试验验证工作,以提升自研援潜救生装备的可靠性,保证国产救援装备的综合救援能力。
3.3 军地联合体系建设、提高机动搭载能力无论从技术还是装备上而言,援潜救生作业与民用海洋打捞作业都具有很强的通用性。近年来,国外海军大力推行后勤保障的民间化和社会化改革,并已取得了明显成效。如表1所示,澳大利亚、北约、印度、新加坡和美国等国家/组织均将救援设备的日常维护保养、人员培训和定期演练等服务交由专业的商业机构或公司负责。此项举措的优点有:因日常运行和维护由承包商承担,相关服务费用可通过合同形式分期签订,由国家承担的整套援潜救生体系启动费用相对较少;援潜救生服务技术措施的组合化应用模式,亦具有一定的灵活性和机动性。着眼我国未来援潜救生装备体系的发展,建议借鉴外军的建设经验,军队与地方强强联合,切实提高援潜救生装备的机动搭载能力、以快速响应全球潜艇救援需求。
提高我国援潜救生装备机动搭载能力,首先要从装备全球标准化和通用化角度出发,在相关设计和建造环节上,应符合《北约潜艇救生手册》中的有关规定;其次,自主研制的救援装备应实现模块化、轻量化目标,符合海陆空多种运输标准,为实现机动搭载能力奠定基础;然后,应建立机动搭载临时救援船舶的评估体系,对相关船体承载能力、布放能力和装船要素进行全方位评估,针对性地完成相应专项机动搭载能力改造;最后,应强化顶层规划,建立并完善军地联合的有效救援时域网格,形成符合国情的勘察、决策和快速救援机制。
4 结 语自中国海军建立以来,就把大力发展水下作战力量当成海军发展的重中之重,而且潜艇作战力量很快就成为海军的拳头部队。从目前局势来看,尽快发展海军力量特别是海军潜艇部队的作战能力,已经成功中国海军实现跨越式发展的先锋。随着潜艇作战性能的不断提高,作为潜艇部队的重要安全保障,中国海军的援潜救生装备仍执行自主研发和国外引进的“两条腿走路”方针;注重提升本国救援装备的国产化研制水平,尝试多种深潜救援模式共同发展;以现有的援潜救生能力为基础,通过加强军地联合体系建设,切实提高救援装备的机动搭载能力,实现我国海域快速救援体系,并为国际潜艇救援工作提供有力保障,彰显我国推动构建人类命运共同体的大国担当。
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