饱和潜水自航式高压逃生艇总体集成技术研究

朱海荣 洪力云 周怡和

摘要：300米级饱和潜水自航式高压逃生艇研制是国家重点研发计划深海关键技术与装备专项之一，其目标是完成300米级自航式高压逃生艇总体集成技术研究及海上实验、艇体及快速释放对接装置研制、艇载逃生舱研制及设备检验规范研究制定。目前，该项目已完成自航式高压逃生艇的总体集成，准备进行海上试验。本文主要介绍了自航式高压逃生艇总体集成技术，重点介绍设计思路和如何将各子系统集成的主要关键技术。

关键词：饱和潜水;高压逃生艇;环控设备;系统;总体集成

0 引 言

饱和潜水是一种广泛应用于海洋工程、海底沉船打捞、海洋军事、科学考察等领域的高效率潜水作业方式。采用饱和潜水作业方式，潜水员可以在海洋某个深度长时间工作，以及返回跟该深度压强相当的生活舱内居住，直到项目结束或一个工作周期（一般是28 d）快结束时才一次性减压出舱。

海上饱和潜水作业系统目前配置的是传统的高压逃生舱。高压逃生舱被放置在作业母船上。若作业母船在海上遇难，则这种传统的高压逃生舱也难逃灾难的侵袭，饱和潜水员也难以逃生。自航式高压逃生艇作为海上饱和潜水作业系统高压撤离单元已成发展趋势。

作为国家重点研发计划深海关键技术与装备专项之一，300米级自航式高压逃生艇的研制具有重要的意义。本项目由交通运输部上海打捞局牵头，联合上海交通大学、芜湖潜水装备厂、中国船级社、上海交大海科（集团）有限公司、深圳杉叶实业有限公司、上海潜水装备厂、青岛船舶重工、合肥丰蓝电器组成联合科研团队。该团队已研制出我国第一套300米饱和潜水自航式高压逃生艇系统。

本文主要介绍了自航式高压逃生艇和外循式环控设备的系统集成技术，重点介绍设计思路和如何将各子系统集成的主要关键技术。

1  设计要求

1.1  研制目标

研制目标：研制出载人12 名、300米级饱和潜水逃生舱总成样机，并与逃生艇进行总体集成安装，形成自航式高压逃生艇。逃生艇最高航速不低于6 kn。

完成时指标值/状态：

承载人数：潜水员 12人

生命支持持久力：72 h

最大作业深度：300 m，并完成海试。

1.2  主要特征

该设备由带自航功能的艇体、艇内高压逃生舱、舱内生命支持系统（包括气源、环控内机、CO2吸收装置、应急电源、通讯装置、照明装置等）、艇吊放系统（包括吊钩释放装置）等组成。

考虑到高压逃生舱与逃生艇技术融合的特殊性，逃生舱结构型式采用卧式模块化结构，并与母船侧接对接。另外，逃生舱本体采用强度高、重量轻的双相不锈钢。

逃生艇吊放系统采用卡箍式快速脱离装置。

2  设计思路

本项目需要设计以下内容：

艇体、艇内高压逃生舱、舱内生命支持系统（包括气源、环控内机、CO2吸收装置、应急电源、通讯装置、照明装置等）、艇吊放系统（包括吊钩释放装置）等。

其中艇体设计需要考虑船型、高压逃生舱和其它设备的布置、艇体的结构强度等内容。船型可参考已有的成熟的逃生艇型式，并对局部结构进行优化，以放置高压逃生舱。

另外，逃生舱设计需要考虑主要设备配置、空间布置、舱体结构设计、系统管路图设计、系统电气设计、释放对接装置、通用部件设计等。

逃生舱内的生命支持系统设计需要确定气瓶数量、环控内机选型，CO2吸收装置选型，应急电源、通讯、照明、气体分析仪等选型。

高压逃生舱与艇總体集成设计需要确定气电接口、空间布置、重心。

在设计时需要同时考虑以上各方面，另外还要考虑到各子系统的总体集成，因此在该设备设计时项目组采用了模块化设计思路，宏观上对各系统（模块）进行总体把握，统一接口，以利于后期系统的总体集成。

3  总体集成关键技术

该设备是分为艇体、艇内高压逃生舱、舱内生命支持系统（包括气源、环控内机、CO2吸收装置、应急电源、通讯装置、照明装置等）、艇吊放系统（包括吊钩释放装置）等四大系统。

要形成300米级饱和潜水自航式高压逃生艇，需要将以上4个子系统进行总体集成。另外，还要考虑到逃生艇与饱和潜水居住舱之间的对接。

3.1  艇体、高压舱与居住舱对接关键技术

自航式高压逃生艇内的逃生舱、潜水工作母船上饱和居住舱和对接装置三者之间采用何种有效的对接连接方式，是保证整个饱和潜水系统潜水员逃生的关键技术。

综合考虑，高压逃生舱与饱和潜水居住舱采用侧接方式。因此高压逃生舱在逃生艇内的空间布置需要考虑侧接这种对接方式。考虑到饱和居住舱配有法兰式对接口，逃生舱也配备法兰式对接口。这样对接装置两端均有法兰式对接口匹配，这样就可以保证艇、高压舱和居住舱三者之间的相互匹配性。无论居住舱在潜水工作母船上的空间布置位置怎样，只要根据具体的空间位置修改通道方向即可，最终的对接连接端保持一致，就能保证有效连接。

对接装置的快速脱离部位采用卡箍式结构，这种结构可以快速打开对接装置的连接位置，使自航式高压逃生艇和饱和居住舱分离。

对接装置如图1所示。

3.2  高压舱与生命支持系统集成关键技术

高压舱是维持与饱和潜水员居住环境压强相等的载体。为了维持潜水员的生命，需要在高压舱内配置一套生命支持系统。该系统与高压舱的集成是一项关键技术。

生命支持系统包括提供饱和潜水员的呼吸气体、吸收潜水员呼出的CO2、维持舱压等。

环控系统方面，结合逃生舱轻量化需求特点，采用了体积小、重量轻、低噪音的环控内机（CCU-06、CCU-07型）。将环控内机在逃生舱内多处布置，从而保证舱内温度控制均匀，满足饱和潜水员对温控的特殊要求。

有害气体去除方面，结合高压舱特点，采用了耐高压、低转速、耐长时间工作的二氧化碳吸收器DH21（KI17018 HS）型，从而确保舱内有害气体高效去除，保证潜水员生命安全。

备用应急电源采用中国船级社认可厂家制造的理电池，具备体积小、安全无污染等特点，克服了铅酸电池的缺点。

为了克服在高压舱氦氧压力环境下通讯语音声调变化，通讯系统选定带氦语音矫正功能的对讲机（H203-U型），保证通讯安全。

为了解决高压差、氦氧介质特殊环境下的电气船舱连接问题、照明问题、摄像问题，选定SEACON电连接器、低发热量AMRON耐压LED照明灯、UOTLAND固定焦距彩色摄像头，从而确保电气关键部件设计安全和功能;

另外管路系统设计采用了抗氧化、耐压、耐腐蚀的阀件、仪表，管路连接密封元件主要采用了便于施工且密封性能好的双卡套，具备易于维护、通用化率高的特点。为了确保防止高压逃生舱应急失压，采用了内外加装壳体阀，维持舱室压力稳定。为了使舱内潜水员呼吸阻力减少，采用了背压调节器，可以进行呼气阻力调节，保证适宜的参数值。

以上生命支持系统所有设备选型均考虑到高压逃生舱的技术特点，以利于最终将生命支持系统所有设备集成到高压逃生舱内。

3.3  艇与吊放系统集成关键技术

高压逃生艇释放系统包括前后两个吊艇钩，一个吊钩释放器和一套静水压力保护装置。在逃生艇驾驶台，操艇人员可以远程控制吊钩的释放和回收。静水压力保护装置可以防止误操作。

4  結 论

300米级饱和潜水高压逃生艇对推动我国大深度饱和潜水技术的进步具有重要意义，主要体现在以下几个方面：

（1）通过此项目掌握了300米级饱和潜水高压逃生艇总体集成技术，为我国大深度饱和潜水提供了安全保障。

（2）为今后研发500米级饱和潜水逃生舱/艇打下了坚实的基础。

（3）培养和锻炼了一支高素质的研发团队。

参考文献

[1] 方健儿. 确保潜水人员安全的新型救生艇[J].机电设备，1988（6）：54.

[2] 陈智，蒋如宏.海洋工程饱和潜水员高压逃生撤离系统浅析[J].船舶，2015（1）：31-34.

[3]  IMCA. D 052 高压撤离系统指南[S]. 2013.

[4]  IMCA. D 02-06 高压撤离系统的环境控制测试和评价[S]. 2006.