國外援潛救生裝備系統發展現狀

孟曉宇，田 琬

(武漢第二船舶設計研究所，湖北 武漢 430064)

0 引言

隨著世界各國潛艇數量的增加，潛艇巡航過程中出現事故的幾率也在提高，特別是俄羅斯海軍第二代戰略核潛艇“庫爾斯克”號的失事，更引起了各國對援潛救生的普遍重視。潛艇因故障不能上浮導致艇員被困水下的事故是各國潛艇艦隊面臨的一個共同風險。因此，援潛救生是確保潛艇具有戰斗力的一個非常重要的方面，歷來受到世界各潛艇國家的高度重視［1］。

為避免發生類似的重大人員傷亡事故，近幾十年來，各國都在致力發展和改進潛艇逃生救援方法，來提高潛艇逃生與救援能力。潛艇水下救援方式主要分為以下3種類型:

1)逃生。從逃生深度上逃離潛艇。這需要使用逃生服和呼吸系統，在上升到水面的過程中為艇員提供空氣。可細分為單人逃生和集體逃生。

2)救援。在水下一定深度，利用潛艇救援系統逃離潛艇。這種方式的關鍵是實現救援系統與失事潛艇逃生艙的對接。

3)棄艇。逃離水面狀態的潛艇。這可以通過救生筏系統來實現。救生筏系統還可以為被救艇員提供安全港，直到水面救援船抵達。

目前，以美國為代表的絕大多數具有潛艇救援能力的國家采用的救援策略，都是以救援系統作為主要救援方式，只在個別情況下采用逃生方式。

1 各國援潛救生裝備系統

1.1 美國

美國海軍現役的潛艇救援裝備系統有:用于救援的潛艇救援潛水再加壓系統(Submarine Rescue Diving and Recompression System，SRDRS)，用于集體逃生的漂浮救生艙(Surface Rescue Container，SRC)，用于單人逃生的潛艇逃生與浸沒救援設備(Submarine Escape Immersion Equipment，SEIE)。其中，SRDRS系統為目前美國海軍采用的主要救援方式［2］。

2008年9月30日，SRDRS(如圖1)正式代替了之前的“神秘”號深潛救援艇(Deep Submergence Rescue Vehicle，DSRV)，成為美國海軍的深潛救援系統。SRDRS是美國21世紀的潛艇救援系統，代表著潛艇救援系統最先進的技術水平。SRDRS是一套能夠通過空運、陸運以及安裝在軍艦或者商船上快速部署到世界任何地方的系統，能在72 h內與遇險潛艇對接。相比以前的救援系統，它能以更少的費用提供更強的救援能力［3］。

圖1 潛艇救援潛水與再加壓系統Fig.1 Submarine rescue diving recompression system

1) 系統組成［4］

SRDRS由評估/水下作業系統(Assessment/Underwater Work System，AUWS)、水面減壓系統(Submarine Decompression System，SDS)、加壓救援模塊系統(Pressurized Rescue Module System，PRMS)和任務保障裝備(PRMS Mission Support Equipment，PRMS-MSE)組成。水面減壓系統、加壓救援模塊系統、任務保障裝備系統組成重約183 t的潛艇救援系統，安裝在保障母船上。潛艇救援系統的救援能力系統包括加壓救援模塊系統和任務保障裝備。SRDRS各系統組件構成如圖2所示。

圖2 SRDRS組件Fig.2 Systemic framework of SRDRS

2) 技術參數［3］

設計深度:2000 FSW;

最大工作海況:4級;

最大海流速度:2.5 kn;

失事潛艇最大角度:45°;

失事潛艇最大內部壓力:5個大氣壓;

救援能力:155名失事潛艇艇員(視生命支持系統空氣系統儲量而定)。

SRDRS系統具有2種不同的配置:潛艇救援系統—救援功能系統(Submarine Rescue System-Rescue Capable System，SRS-RCS)與潛艇救援系統—帶壓轉移(Submarine Rescue System-Transfer Under Pressure，SRS-TUP)。SRS-RCS功能相當于退役的深潛救生艇，該系統能救援內壓為常壓的失事潛艇艇員。SRS-TUP系統計劃于2011年交付美國海軍，能夠救援艇內壓力大于常壓的失事潛艇中的艇員(最大內壓為5個大氣壓)，目前美國海軍還不具備相關能力。

3)系統優勢

不需要配置專用母潛艇或專用母船;

帶壓轉移(Transfer Under Pressure，TUP)能力;

反應時間更快;

能容納更多的人;

能與傾角為45°的失事潛艇(disabled submarine，DISSUB)進行對接;

對推進系統、導航系統和控制系統進行了技術升級;

維護費用更低。

1.2 北約

北約潛艇救援系統(NATO Submarine Rescue System，NSRS)由英國、法國、挪威聯合研制，其設計服役期為25年，以蘇格蘭法斯蘭的克萊德為基地，由巴布科克國際公司提供工程保障、運行和維護，確保系統達到要求的能力，在72小時內部署到全球任何地點并進行營救。巴布科克國際公司為NSRS提供以下支持:基本設施，提供存放、保障和維護需要的所有基本設施［5］。

北約潛艇救援系統主要由干涉系統和救援系統2個子系統組成:干涉系統是1個相對較小的子系統，主要由1個干涉遙控潛器組成，能夠快速部署到潛艇遇險地點，為救援做現場準備工作，并提供生命保障;救援系統是1個較大的子系統，由1個自航救援潛器、便攜式發射和回收系統、受壓狀態下轉移系統和其他相關的保障裝備組成(見圖3)。

英國國防部負責北約潛艇救援系統所有合同的管理，并指定羅爾斯·羅伊斯公司作為整個救援系統設計、建造和運行的主承包商。佩里·斯林斯貝系統公司主要負責救援潛器和干涉遙控潛器的設計和建造，迪威克斯公司負責受壓狀態下轉移系統，工程商業公司負責布放和回收系統。

圖3 由法國、挪威和英國聯合研制的北約潛艇救援系統Fig.3 The NATO submarine rescue system(NSRS)joint developed by France，Norway and the United Kingdom

1.2.1 系統組成［6］

1)干涉系統

這是1個獨立的系統，通常情況下作為第1個系統進行部署，主要由干涉遙控潛器及其保障裝備組成。干涉遙控潛器的保障裝備包括1個A型的布放和回收系統、絞盤和臍帶、控制艙、導航和跟蹤裝備、發電裝置。

干涉系統負責潛艇救援第1階段的任務，包括在干涉遙控潛器的幫助下對遇險潛艇進行定位，清除阻塞逃生艙口的障礙并探測核輻射，使用水下電話或其他方式與遇險艇員建立通信。如果需要，立即采取措施穩定遇險潛艇上的狀況，并為等候救援的艇員提供包括氧燭、二氧化碳洗滌器、醫療補給品、食物、飲用水等的緊急生命救助物資。

2)救援系統

救援系統主要包括潛艇救援潛器、便攜式布放和回收系統、受壓狀態下轉移系統，以及相關的保障裝備。救援系統負責潛艇救援第2階段的任務，包括使用救援潛器對幸存艇員實施救援，并使用安裝在水面母船上的受壓狀態下轉移系統對救援上來的幸存艇員進行減壓治療。救援潛器能夠在610 m的深海對遇險潛艇進行定位并實現對接。在進行壓力補償后，救援潛器一次最多可以轉移15名遇險艇員。潛艇救援潛器回到水面母船后，通過操作甲板支架使救援潛器與受壓狀態下轉移系統進行對接，對受壓狀態下的艇員進行轉移和安全的減壓，同時救援潛器進行下一次的下潛救援。

潛艇救援潛器長約9 m，重約30 t(見圖4)。包括1名駕駛員、1名副駕駛員和1名救援艙操作員。救援潛器的救援艙能夠在不超過6個大氣壓的壓力下，把受壓狀態下的遇險艇員轉移到減壓設施中。

便攜式布放和回收系統重100 t，安全工作載荷為30 t，裝備了升力補償絞盤和運動阻尼器，可在極端負重環境下安全作業。布放和回收系統通過使用導向索、水下作業和1個捕捉鎖定裝置在高海況環境下對救援潛器進行安全回收，而不需潛水員下水系上繩索，能最大限度地保證所有人員的安全。

受壓狀態下轉移系統由1個甲板轉移艙、2個大型減壓艙以及相關的保障裝備組成，總重量約120 t(如圖6)。救援潛器一旦回到母船，幸存艇員就被轉移到受壓狀態下轉移系統，在那里進行必要的減壓治療。減壓艙內包括環境控制設施、氧氣儲存和復雜的控制中心，其中有可容納30人的主艙室和相對較小的醫療艙，醫療艙可容納6人或2副擔架，轉移艙可容納12人。

便攜式導航、跟蹤和通信系統位于1個集裝箱內，用于跟蹤北約潛艇救援系統的水下裝置，并用于救援潛器與遇險潛艇之間的通信。采用1種便攜式聲學定位系統和部署系統，救援小組可以在主要的裝置之間，包括救援潛器、干涉遙控潛器、遇險潛艇和母船，進行定位和導航。

保障裝備。保障救援作業還需要很多的其他保障裝備，其中包括1個專門的動力系統、醫療補給、海上生命安全公約裝備、防護衣、各種工具和備用部件。

圖4 北約潛艇救援系統救援潛器概念圖Fig.4 The concept view of NSRS

1.2.2 系統性能［6］

1)高性能的“斑馬”電池

北約潛艇救援系統的救援潛器裝備了“斑馬”電池，代替了以前深潛器使用的鉛酸電池。 “斑馬”電池采用了鈉－氯化鎳電池單元，能量密度很高。相比同樣的鉛酸電池，“斑馬”電池模塊能多提供約1倍的能量，而重量卻只有鉛酸電池的60%左右。救援潛器約102 kW/h的能量用于主動力系統、電力推進以及水動力系統，超過34 kW/h的能量用于儀器的使用、控制、通信以及生命保障系統。這么多儲存的能量可以容許安裝大功率的系統，且不會因此減小任務持續時間，或者在不需要大功率系統的情況下，延長執行任務的時間。

2)高質量的音頻、視頻和聲吶通信

北約潛艇救援系統的救援潛器通過1根直徑為5 mm的光纖與母船相連，可以保證進行高質量的音頻、視頻和聲吶通信，消除了更大、更重的臍帶連接所帶來的不便。光纖可以使救援潛器獨立于母船的水面運動，并且由于直徑較小，產生作用于救援潛器的水流拖曳力很小。另一個關鍵的好處是在救援潛器陷入潛在的糾纏期間，由于光纖的斷裂載荷只有400 kg力，艦載切割器或者救援潛器主推進力或輔助推進力將可以切斷臍帶。在臍帶損壞或者斷裂的情況下，救援潛器的通信回歸到“水聲通信”來維持救援潛器完整的操作能力。

3)在高海況下進行部署和回收

北約潛艇救援系統最大的進步就是執行沒有潛水員的回收作業，從而可以在高海況下進行救援。沒有潛水員的回收需要2個步驟，首先在救援潛器與母船之間建立連接，然后使用這個連接回收救援潛器。連接的方法是:在水面母船的幫助下，先在海床上布放1個重物快，然后救援潛器通過1根小直徑的纜線與重物塊建立連接，救援潛器和重物塊一起浮出水面。小直徑的纜線與布放和回收系統相連接，當纜線繃緊后，1個與起重線相連的捕捉鎖定裝置就放到水面上，捕捉并鎖住救援潛器，然后提升救援潛器，救援潛器的回收就完成了。

1.3 英國

英國的潛艇救援中心位于格拉斯哥北部的倫弗魯，離格拉斯哥和普雷斯特維克的機場都很近。英國的潛艇救援系統可為皇家海軍提供全面的在世界范圍內的潛艇救援服務，可在接到命令的12 h內趕到失事潛艇現場，展開救人或提供生命支持服務［1］。

1.3.1 LR7型深潛救生艇

除了參與研制NSRS，由佩里·斯林斯比系統公司研制的LR7型深潛救生艇代替了之前的LR5，成為英國的主要救生裝備之一。

LR7全長25英尺 (約7.6 m)，可在300 m深潛航12 h以上。艇內設有橫向連接的3個球形艙室，前艙為駕駛室，中艙和后艙用于救生［7］。執行任務時，首先通過艇首的球形透明罩確定失事潛艇方位，然后借助艇體下方的裙罩與后者對接，失事艇上人員即可安全轉移至救生艇內。根據設計指標，LR7可在惡劣海況下對各種型號的核潛艇及常規潛艇實施救援，每次最多能搭載18名遇險者。LR7型深潛救生艇的優勢在于小巧靈活，能通過鐵路或空運迅速抵達事故現場。LR7是目前全球最大型且最先進的救援潛艇，能潛入水下300 m左右，可搭救18名遇險人員。

1.3.2 MK10潛艇逃生浸沒裝置

目前，英國皇家海軍使用的是博福特海－空救助有限公司的MK10潛艇逃生浸沒裝置。MK10潛艇逃生浸沒裝置如圖5所示，包括幾個關鍵組成部分:1套全身襯里保暖的干式救生服、頭套、浮力肩圍、內部保溫服以及單人氣墊救生筏。一旦決定逃生，全體艇員都要裝備潛艇逃生浸沒裝置。逃生艇員將戴上鼻夾、頭罩進入逃生塔，逃生服的主要入口拉鏈和頭罩拉鏈都具有氣密性和水密性。潛水服的空氣由頭罩充氣系統供應。

圖5 MK10潛艇逃生浸沒裝置Fig.5 Submarine immersion suite of MK10

逃生塔開始注水以后，頭罩充氣系統將持續供應空氣，這樣可以確保頭罩充氣并減少水進入頭罩的可能性。逃生塔內注滿水后，舷外頂蓋將打開，充滿空氣的頭罩和浮力圍肩將會提供浮力，讓逃生艇員快速上浮，上浮速度達到2～3 m/s。上浮過程中圍肩內的空氣會膨脹，進入頭罩。多余的空氣將通過頭罩末端的開口排出。

1.4 德國［8］

德國的霍瓦茲·德意志造船廠(HDW)研制的HABETaS系統能讓艇內人員在沒有第三方協助的情況下從潛艇逃生。HABETaS代表 HDW，AMITS，BFA(現在稱 DSB)和 Escape Technology advanced SPES。這里的 SPES表示 Single Person Escape Suit(單人救生衣)。基本上，這是一個優化了的自由上浮系統。

如圖6所描述的，HABETaS潛艇調壓筒逃生系統由注水控制閥，充氣控制閥，自動排氣閥和BFASPES 10救生衣等組成。優化這些部件是為了滿足筒內注水、壓縮和排水的需要。而且還要使用優化了的SPES救生衣。筒頂的噴射孔是用來使壓縮引起的高溫空氣降溫。

失事潛艇內的艇員穿上(BFA－SPES 10)救生衣，然后進入筒內并關閉內艙口蓋，將充氣軟管接頭接到充氣閥使之與救生衣連接。此后通過海水控制閥向筒內注水。當水達到一定高度后自動排氣閥關閉。自那時起筒內壓力每4 s成倍增加直到筒內壓力與外部水壓相同。當壓力達到平衡后，操作員打開外部艙口蓋。艇員再解開充氣軟管接頭并上升到水面。注水閥和筒外部艙口蓋將從潛艇內被關閉。鎖上艙口蓋后再打開排水閥，直到筒內水被排出再開始下一個循環。

一般情況下，漂浮救生艙的浮力足以使其與潛艇分離。在特殊情況下，比如潛艇擱淺在岸邊向一側大幅度傾斜，有必要用可移動支架提供的浮力將漂浮救生艙推出。潛艇在水面時GFK救生艇艙沒有可起作用的浮力。在此狀況下，漂浮救生艙需要浮力系統使其移動，艇員也能夠使艇艙上升進行維護和保養。霍瓦茲造船廠在新造的潛艇中已60多次成功安裝了這種救援系統。

HABETaS系統可被應用在現有的任何潛艇上，它的優勢如下:

1)可從水下很深的位置實現單人艇內逃生(可實現單人至小組上升)。

2)采用給定的空氣存儲裝置，使每個逃生者的空氣消耗降低到最低極值，達到逃生人數的最大化。

3)除了壓縮空氣再沒有能量來源 (系統組成部分沒有電或氫驅動的部件)。

4)逃生裝置擁有盡可能大的浮力，完成壓縮后，上升到水面所需的時間將降至最少。

5)注水并壓縮空氣所需的時間將被減少到最低值 (比一般自由上浮系統節約33%的時間)，這是逃生者可忍受的時間范圍。

1.5 瑞典［9］

瑞典潛艇救援系統S-SRV是考庫姆公司研制的第二代潛艇救援系統，它是在瑞典海軍原有的救援系統R35 URF的基礎上改進而成的，S-SRV的研制是為了滿足北約對于潛艇救援系統的要求。

S-SRV的最大水下援救作業深度為700 m，與潛艇的對接角度可以達到60°。單次作業可援救35名失事艇員，可對失事潛艇開展高壓援救并實施在高壓下的人員轉運。艇員通過援救艙口進入救援隔離艙，并可以將他們從失事潛艇的加壓環境中安全運走。該系統可以將處于失事潛艇加壓環境的所有艇員直接運送到母艦的減壓艙中，具有良好的機動性和可操縱性。該潛艇救援系統可由鐵路、公路、各種艦船和飛機運送，并可由不同型號的水面艦船和潛艇操作使用，到達救援位置后，S-SRV可通過自己的聲吶設備定位失事潛艇。從其性能和作業能力看，該救生器是目前世界上同類裝備中最先進的援潛救生系統。

S-SRV系統的基本參數如下:

工作深度 700 m;

航速 4.5 kn;

一次救援能力 35人;

高壓轉換 7(9)bar

對接角度 0～60°;

艇員 2名駕駛員，1名救生員。

圖8 S-SRV剖面圖Fig.8 The profile section of S-SRV

1.6 澳大利亞［10］

澳大利亞援潛救生艇“印魚”號的主要技術指標如下:

空氣中重量 16.7 t;

援救能力 6人，可攜帶1名醫療人員，不具備傷亡醫療處理系統;

操作條件 最大工作深度525 m;海況＜5級(波高4 m);

加壓能力 最大5 bar，2間9 m寬減壓艙與移動式加壓艙相連，可容納26人;

循環時間 3 h;

航速 3 kn。

對母船的要求，需滿足甲板寬為8 m，面積500 m2左右，不能小于300 m2，且電力供應為440 V，三相交流電495 kW。1臺發電機為主要船電設備，另1臺備用。對接能力方面要求對接轉裙與北約STANAG 1297相匹配，最大援救傾斜度可達60°。吊放系統為A字吊。

對操作人員的要求有，需民用人員:SERS管理人員、駕駛員、導航員、絞車操作人員、吊放回收操作員，2名甲板指揮員和救生鐘操作人員。軍用人員:救援部隊及其輔助人員，以及多名醫療人員。

1.7 俄羅斯［11］

目前，俄羅斯在潛艇救援方面采取了一些重要舉措。盡管國內有不少批評聲音，俄羅斯政府還是接受了“應對突發災難較差的反應能力導致了災難性后果”的結論，俄羅斯海軍開始投資潛艇救援能力建設。作為上述努力的一部分，俄羅斯從蘇格蘭SMD公司和英格蘭Fareham Saab SeaEye有限公司購買了2艘遙控潛水器(Remotely-Operated Vehicles，ROV)。其中1艘潛水器是SMD公司制造的“蜘蛛”級遙控潛水器，它配備了機械手和聲吶設備。此外，俄羅斯海軍還購買了7艘Saab SeaEye有限公司的“虎”式遙控潛水器用于執行檢查和觀察任務。按照作業流程，“虎”式遙控潛水器先對失事潛艇 (Distressed Submarine，DISSUB)進行勘測，然后“蜘蛛”級遙控潛水器執行較繁重的工作，例如與失事潛艇建立通信線路和空氣管路聯接。在2006年，俄羅斯又購買了Saab SeaEye有限公司的“美洲豹”升級型遙控潛水器，進一步補充其艦隊的救援力量。

俄羅斯購買英國的無人水下設備似乎源于英國遙控潛水器專家的先進技術給其留下的深刻印象。這種技術第一次成功應用是在2005年8月，當時“錦標”深潛救生艇正在執行訓練任務，在俄羅斯遠東地區堪察加半島被水下水聽器陣列的電纜纏繞。當時，俄羅斯政府快速反應，指派國防部長謝爾蓋·伊萬諾夫趕赴現場指揮救援，另外接受來自英國皇家海軍和美國、加拿大、日本等國海軍的救助。2天后，英國皇家海軍的“天蝎”－45(該艇設計用于海底維護、定位、觀測等工作)剪掉纏繞在潛艇上的電纜使其重返水面。

2 結語

當潛艇處于某些意外狀況，特別是外部撞擊等，其基本安全可能無法保障。對于這些狀況，通過自身或者外部力量幫助來救援艇員的能力十分必要，在此過程中時間是最重要的因素。

因此，需把多種救援方式——集體救援、集體逃生，單人逃生等結合起來應用。在采用較為成熟、安全的集體救援方法如SRDRS、NSRS的基礎上，也應把從失事潛艇逃生作為主要的救援手段。這是因為相對于救援系統需要在援救操作前進行部署，逃生的方式響應更快，幾乎不會耽擱時間。使用SEIE等逃生裝備雖可用于“迅速”逃生，但使用的深度有限，同時還有受傷的風險。集體逃生方式則更為理想。

［1］崔維成，葉聰，等.國際援潛救生裝備體系現狀與發展趨勢［J］.船舶力學，2008，12(5):156－170.

［2］LAPENNA J J.Surfacing rescue container concept design for trident submarines:rethinking submarine search and rescue［J］.Naval Engineers Journal，2010，122(1):93 －109.

［3］THOMAS R，DESPIRITO A，BLEIBERG R.The application of classification to the U.S.Navy submarine rescue system［Z］.

［4］GIBSON J，ENGLISH J.Pressurized rescue module system［Z］.Underwater Intervention，January 2002.

［5］Babcock International Group.Submarine escape，rescue ＆abandonment-the integrated approach［Z］，2009.

［6］JOHN M.The NATO Submarine Rescue Vehicle System.UI2008.

［7］英國最頂級LR7救援潛艇［EB/OL］.http://www.sina.com.cn/2008－09－17，中青在線－青年參考.

［8］BRANDT H.Rescue technologies improving submarine safety［Z］.UDT，2010.

［9］http://www.Kockums.com/S-SRV.

［10］FRANK O.Submarine rescue with an australian twang，in depth rescue［Z］.A Newsletter for Submarine Rescue Professionals，2004，1(3):1 －6.

［11］WITHINGTON T.Submarine rescue:KURSK ten years on［J］.Naval Forces，2009，(5):68－73.