海洋工程饱和潜水员高压逃生撤离系统浅析

陈 智 蒋如宏

（1.上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院 上海200230；2.DNV GL集团（中国）上海200240）

引 言

高压逃生撤离系统是一种被安装在潜水维护支持船舶上，满足具有可被转移功能的潜水系统或压力舱。其设计取决于多种因素，如服务的海区海况，岸基或离岸生命支持系统以及配员情况等。当潜水员处于压力下，无论是在饱和状态还是减压状态，都是处于危险之中。若出现任何一种危及支援维护船舶安全的灾难性情况时，迫使需要执行弃船或撤离程序，在执行这些程序的过程中，保证处于压力状态下潜水员的安全极其重要。在此情形下，让潜水员进入并暂留在一个受严格控制和保持压力的环境中，是相当关键的，这就要求潜水员应该在一个以适当压力为环境的舱室内撤离危险区域［2］。迄今为止，挪威、荷兰、英国、美国等发达国家在远洋、深海作业，饱和潜水员高压逃生撤离系统的研究开发方面具有世界领先水平，如美国在深海潜水器研究方面比我国要早半个世纪，1960年1月23日美国的“里雅斯特”号载人下潜深度就已达10 916 m。然而我国的潜水系统大多从国外引进，因此和发达国家相比，我国饱和潜水员高压逃生撤离系统的研究开发还处于初级阶段。为了发展我国海工事业，研发饱和潜水员高压逃生撤离系统势在必行。

1 高压逃生撤离系统存在的背景及相关规范要求

1.1 高压逃生撤离系统存在的背景

从20世纪后半期开始，世界人口和经济迅速膨胀，对能源的需求量也急剧增加，随着开采大陆架海域的石油与天然气，以及海洋资源开发和空间利用规模不断扩大，与之相适应的近海工程成为近30年来发展最迅速的工程之一。其主要标志是出现了钻探与开采石油气的海上平台，作业范围已由水深10 m以内的近岸水域扩展到了水深3 000 m乃至更深的大陆架水域，例如2011年交付使用的我国“海洋石油981”3 000 m超深水半潜式钻井平台。

“海洋工程”这一术语是20世纪60年代开始提出的，其内容也是近二、三十年以来随着海洋石油、天然气等矿产的开采，逐步发展充实起来的。海洋工作平台的特殊性决定了很多作业和维护需要潜水员去完成，一艘海洋工作平台需要配备多艘支持船舶。潜水系统维护支持船舶是其中的一种，通常装载着满足法规要求的潜水系统，如加压舱、减压舱、生命维持设备、潜水钟、释放装置以及各种辅助设备。随着世界海洋工程的飞速发展，国际海事组织，船级社以及国际海洋承包商协会对饱和潜水人员的救生、逃生安全做了大量工作，提出了一些详细的规范、规则、作业指导等技术要求。简单说来，总体设计要求为：一个第三方认可的压力舱，质量设计要满足浮力和稳性的要求，释放下水后可被其他船舶拖带牵引；内部设计要求：座位合理布置从而使在下水和回收时人员不受伤害，每个座位配有4点安全带，在危急时提供可靠的安全保护，配备有氦氧混合氧气供应、空气净化、饮用水、温湿度控制等生命支持设备，可供连续使用72 h的相应能源配备；释放装置要求：高压逃生撤离舱配备单点释放钩由专用吊机释放，或者配备重力侧滑式抛落机构，满足从现有存放高度的专用释放平台释放下水，释放机构动力设备应尽量使用液压系统，如使用电力系统要求有一路应急电路连接到维护支持船上的应急电源［6］。

1.2 相关规范要求

国际海事组织早在1983年11月17日就批准了第A.536（13）号决议《潜水系统安全规范》，而后于1985年11月20日通过了修改案第A.583（14）号决议，最终被1995年11月23日通过的第A.831（19）号决议《潜水系统安全规范》所取代。1991年11月6日国际海事组织批准通过了第A.692（17）号决议《高压逃生撤离系统指导意见及说明》。国际海事组织的规范和指导意见指出当潜水维护支持船舶执行弃船或撤离时，需要提供能让船上所有处于高压或减压状态下的饱和潜水人员撤离船舶的高压逃生撤离系统，此系统不仅需满足国际海事组织的相关规范，还需同时满足海上人命安全公约的相关要求。

除了国际海事组织的相关要求外，世界几大船级社对高压逃生撤离系统也有具体的规范要求。例如：挪威船级社海工规范DNV-OS-E402《海洋工程潜水系统规则》中指出载人压力舱内座位的角度设计要求满足在装置释放时能够保护舱内潜水员免受撞击，压力舱生命支持系统工作持续时间至少为72 h；DNV-RP-E403《高压逃生撤离系统》中指出高压逃生撤离系统应包括逃生通道、释放装置、生命支持系统、电力系统和灭火系统；美国船级社《水下传播 系统和高压设备建造入级规范》对压力舱材质的厚度，机械性能等提出了详细的要求；英国劳氏船级社《半潜和水下设备系统建造入级规范规则》；中国船级社《潜水系统和潜水器入级和建造规范》中着重提出了设计、生产、入级检验、初次发证和年度检验等要求。

2 潜水员高压逃生撤离系统的分类及特点

潜水员高压逃生撤离系统分为从潜水钟（潜水作业）中转移潜水员的装置和从潜水系统（加压或减压过程）中转移潜水员的装置。

从潜水钟中转移潜水员的装置又可以分为：具有浮力的另一个潜水钟以及一个类似深潜器的装置，此装置可在高压状态下转移潜水员到具有稳性、浮力以及生命支持系统的有下潜功能的装置，从水下回收潜水员，并沿设定控制的路线将潜水员带到水面。深潜救生艇实际上是一艘微型潜艇，拥有动力、观察、通信、导航等设备。执行救生任务时，只要由救生母船或母潜艇将其载到潜艇失事海域，便可在水下自行搜索和执行艇员救生任务［3］。

从潜水系统中转移潜水员的装置又可分为：具有可被拖带牵引的高压逃生撤离舱；不具备拖带牵引能力但可被吊装到其他支持船舶上的高压逃生撤离装置；具有自带推进动力的高压救生艇。其中以高压救生艇（如图1）最为典型，被认为是保障在处于压力状态下潜水员安全的主要手段，是今后高压逃生系统的主要发展方向，其特点如下［4-5］：

（1）自带推进动力系统，通常是按照救生艇的满载重量选择相应的汽油发动机、柴油发动机，通过轴浆把动力输出去，一般要求所带燃料能够维持72 h。这样在无需外力的帮助下，高压救生艇可以在最快时间内搭载处于压力状态下的潜水员，并撤离危险区域。

（2）目前最多可容纳24名潜水员，需要配备2名及以上的操作船员，通常是1名驾驶救生艇的船员和1到2名监控艇内压力舱的船员。

（3）在外部火灾、碰撞、爆炸、井喷和海底沉降等极端环境下，救生艇内生命维持系统要保持有效。

（4）释放装置与一般救生艇的标准救生艇架释放机构类似，这样在支持供应船舶上，更具可操作性。

3 国内外高压救生艇的发展和现状

基于高压救生艇的特点，目前发达国家倾向于选用高压救生艇作为潜水支持船舶或平台上饱和潜水员的高压逃生撤离装置。

1977年，英国海洋工程公司（Seaforth Maritime）为国际海洋工程公司（Oceaneering International）设计和建造了第一条这种型式的高气压救生艇，装在由赛德科（Sedco）设计的Redco1钻采平台“Phillips”号上，该平台是设置在北海爱科费斯克油田的第一个多用途支援设施［1］。

图1 带释放装置的高压救生艇

1984年，乔基姆·罗德杰布工程开发部和德雷格尔公司合作研制了一种新型艇，这个高压救生艇与瑞典康萨菲公司的钻井平台“ Safe Regalia ”号上的德雷格尔深潜系统相连接。这个方案中高压救生艇可以在4.5 MPa的压力下救出16名潜水员和3名船员，其中3名船员包括1名驾驶员和2名潜水系统的技师。艇上装有适当的机器设备，如1台主机带动的发电机，以及带有诸如磁罗经、甚高频无线电设备和应急无线电示位标等导航设备［2］。

目前世界上两大生产高压救生艇厂家以及产品主要参数见表1。

表1 高压救生艇厂家以及产品对照表

Oceanwide safe at sea公司建立于2002年，公司总部设立在荷兰的鹿特丹。在过去的10年里，该公司一共交付了40艘高压救生艇，是目前高压救生艇行业的领军企业。

Vanguard safe at sea公司总部设立在新加坡，2012年底获得了美国船级社对高压救生艇的形式认可证书。该公司在中国江苏省设有一个工厂，该厂从2011年开始参与开发生产高压救生艇。

今后国际海事组织和船级社对于此类高压救援系统的规范要求会进一步提高，将会立法强制要求每艘潜水维护支持船舶或平台在左右两舷各配备一套满足船上所有饱和潜水人员在处于压力状态下逃生的高压逃生撤离系统［7］。由于高压救生艇机动灵活的特点，在选择海洋工程潜水高压救生撤离系统上越来越显现其优势。由于压力舱在艇内的布置不同于一般救生艇内部载荷的分布情况，设计时要注意压力舱艇内支撑的局部加强问题，以避免救生艇在恶劣海况下受到外部撞击时高压舱设备受损。此外，因其造价高于一般高压救生舱，而在海工支持维护船舶上，此系统在舷侧布置与潜水钟布置有冲突，导致舷侧布置会比一般支持船舶复杂等问题，还需要专业的设计公司继续改进设计和开发研究。

4 结 论

为了保证饱和潜水员的生命安全，新版船级社规范推荐在潜水维护支持船舶左右两舷各配备一套饱和潜水员高压逃生撤离系统。目前，发达国家已经开发了一些高压救援系统，而基于高压救生艇具有的灵活机动、易于回收等特点，将成为该系统的发展趋势。我国现有的高压撤离系统技术尚跟不上今后海洋工程发展的需要，研发能力落后于世界先进国家。我们应在借鉴国际先进高压撤离系统的基础上，尽快发展自己的高压撤离系统，以免今后受制于人。文章介绍了世界先进的撤离系统的技术特点以及研发制造情况，为进一步促进我国高压逃生撤离系统技术的发展提供参考。

［1］ 田治喜.高气压救生艇.The 3rd International Offshore Craft Conference［D］.1978：48-52.

［2］ 刘鸿春.供潜水员在压力环境下用的高压救生艇［J］.机电设备，1987（2）：41-43.

［3］ 付本国，孟庆鑫，刘汉明.深潜救生艇现状及发展趋［J］.海洋工程，2007（4）：120-126.

［4］ DNV-OS-E402.Offshore Standard for Diving System［S］.Det Norske Veritas，2010.

［5］ DNV-RP-E403.Hyperbaric Evacuation System［S］.Det Norske Veritas，2010.

［6］ IMORes.A.692（17）.Guidelines and Specifications for Hyperbaric Evacuation System［S］ .International Maritime Organization，1991.

［7］ Hyperbaric Evacuation System［S］.Drass Group ADCI UI，2010.