飽和潛水在海洋工程中的應(yīng)用研究

文/晏勇，92213部隊(duì)

潛水技術(shù)在海洋工程中發(fā)揮著重要的作用，結(jié)合現(xiàn)階段的發(fā)展情況分析，潛水方式主要分為兩種類型，即常規(guī)潛水和飽和潛水。目前，飽和潛水主要被應(yīng)用于南海水深為50m-200m的范圍內(nèi)安裝海管、檢測(cè)、維修以及浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪（EPSO，F(xiàn)loating Productio n and Offloading vessel）等相對(duì)常規(guī)的海洋工程中。

1 飽和潛水

1.1 概念

飽和潛水技術(shù)，即在著名潛水醫(yī)學(xué)家Bond推出的“飽和潛水”理論基礎(chǔ)下得以衍生的一項(xiàng)技術(shù)。飽和潛水技術(shù)是將潛水員置于高氣壓的條件下，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的暴露，將其身體內(nèi)的各項(xiàng)組織達(dá)到完全飽和的狀態(tài)，與此同時(shí)，將環(huán)境壓力控制在一特定的范圍內(nèi)，不論暴露的時(shí)間多久，其減壓的時(shí)間相等。舉例說(shuō)明：身處100m深度的海洋環(huán)境下，將停留作業(yè)與長(zhǎng)時(shí)間停留時(shí)間定為24小時(shí)與24天，最終將時(shí)間相同的減壓時(shí)間進(jìn)行一次性的減壓出水。因此，潛水員在具體的作業(yè)時(shí)，不會(huì)受到時(shí)間的影響，可以高效地完成更多水下作業(yè)，以此來(lái)替身潛水員水下作業(yè)的效率。隨著全球海權(quán)意識(shí)及科技水平的提高，載人潛水器的出現(xiàn)，受到各國(guó)的高度重視，逐漸成為國(guó)家深海事業(yè)發(fā)展的重要技術(shù)手段和強(qiáng)力支撐，在水下科學(xué)研究、海洋工程實(shí)施與國(guó)防安全等方面發(fā)揮了重要作用，被稱為“海洋學(xué)研究領(lǐng)域的重要基石”。2016年9月研制了新一代Deep flight S uper Falcon 3S，并獲得勞氏船級(jí)社認(rèn)證，主要用于近海觀光與科學(xué)考察，可搭載3人，該公司與中國(guó)彩虹魚公司達(dá)成戰(zhàn)略合作，預(yù)期未來(lái)聯(lián)合開(kāi)展研發(fā)與海試。

1.2 優(yōu)勢(shì)

1.2.1 提升水下作業(yè)的靈活性

就目前水下作業(yè)的情況來(lái)看，常規(guī)性的水下作業(yè)深度在120m左右，但是，借助飽和潛水技術(shù)，水下作業(yè)深度已經(jīng)突破700m。利用飽和作業(yè)開(kāi)展水下作業(yè)過(guò)程中，最為顯著的一個(gè)特點(diǎn)即“不減壓”進(jìn)行巡回水下作業(yè)，這一特點(diǎn)的應(yīng)用，在很大程度上提升了水下作業(yè)的靈活性能。“巡回”即潛水員在處于高壓條件下進(jìn)行作業(yè)并達(dá)到完全飽和后，可以按照“巡潛深度-時(shí)程極限表”，潛到飽和度相對(duì)深或淺的位置，能夠在此位置停留一段時(shí)間，隨后，在不加壓或減壓的條件下再次回到飽和深度。在這種情況下，潛水員能夠在某一水深內(nèi)進(jìn)行持續(xù)性作業(yè)。打破時(shí)間的束縛，無(wú)需在飽和深度停留過(guò)多的時(shí)間進(jìn)行休息，還能夠不間斷地進(jìn)行作業(yè)。

1.2.2 具有較高的安全性能

在深海潛水作業(yè)中最大的挑戰(zhàn)即變幻無(wú)常的環(huán)境問(wèn)題，從而影響著潛水員的生命安全。在海況變差的情況下，飽和潛水能夠借助潛水鐘將潛水員運(yùn)送至減壓艙內(nèi)，確保潛水員得到及時(shí)的休息或減壓。如果海況情況好轉(zhuǎn)或者海況情況良好的情況下，潛水員能夠繼續(xù)進(jìn)水進(jìn)行作業(yè)。因此，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，飽和潛水不會(huì)受到水下環(huán)境的過(guò)多影響。

2 飽和潛水在海洋工程中的應(yīng)用

2.1 安裝立管、FPSO單點(diǎn)系統(tǒng)、連接電纜

潛水員的主要工作有：清理海生物、放置立管卡子、調(diào)整立管卡子的方位，使得立管卡子得到緊固。將平臺(tái)中的卷?yè)P(yáng)機(jī)中放置下段立管入水。潛水員將其拖拉至下段立管的小關(guān)卡內(nèi)部。潛水員在連接柔性立管時(shí)，潛水員要將柔性立管的端頭連接到基盤管法蘭，將其插入至螺栓，從而將墊圈安裝；緊固法蘭液壓。在連接電纜時(shí)，潛水員要將動(dòng)力定位船吊機(jī)放置在正確的位置，并將電纜放置在海底基盤的導(dǎo)向槽內(nèi)部，潛水員要將導(dǎo)向內(nèi)槽內(nèi)部的卡子合攏，錨固電纜。其次，潛水員要將鉆采平臺(tái)中電纜內(nèi)的牽引繩與電纜的端頭進(jìn)行緊密的銜接，在平臺(tái)上面的工作人員能夠借助牽引繩將其抽拉至電纜的平臺(tái)上面，潛水員可以把電纜在J-Tube位置予以錨固。

2.2 懸掛段處置

海管若在沙丘上形成懸跨，潛水員可以借助高壓水槍進(jìn)行沖刷，還可以通過(guò)鐵鍬、斧頭等工具將沙丘頂部的泥沙予以清理，從而使得懸跨的部分達(dá)到逐漸沉降的目的，以此將懸跨的現(xiàn)象慢慢消除。如果海管出現(xiàn)在材質(zhì)較為堅(jiān)硬的巖石坡頂位置形成懸跨，潛水員可以將砂袋填充至懸跨段的下部，以此消除懸跨的情況。

2.3 與ROV配合

ROV（遠(yuǎn)程操控運(yùn)載器），一般情況下人們將其稱之為水下機(jī)器人。這種技術(shù)是在水面的控制下開(kāi)展的高技術(shù)水下工作的一項(xiàng)系統(tǒng)，可以在水下三維空間內(nèi)不受空間的限制，自由地航行。借助外掛攝像頭、管線跟蹤器等工具來(lái)了解外界的與環(huán)境狀況，其次，將其與其他水下工具或者是多功能的機(jī)械手進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，從而完成深海水下作業(yè)。相對(duì)常規(guī)的海洋工程只需要借助飽和潛水與ROV進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合從而展開(kāi)作業(yè)。相對(duì)簡(jiǎn)單的操作有：掛扣、解扣、清理體積相對(duì)較小的障礙物，這些操作都是借助ROV來(lái)完成。對(duì)于較為復(fù)雜的水下作業(yè)，如連接法蘭、進(jìn)行準(zhǔn)確的安裝操作、清理相對(duì)繁雜的海生物等都是要經(jīng)過(guò)潛水員來(lái)完成。結(jié)合施工前期要通過(guò)ROV來(lái)展開(kāi)水下調(diào)查工作，探測(cè)水下環(huán)境的狀態(tài)，再由飽和潛水員進(jìn)行水下作業(yè)。對(duì)于下放管件、回收等工作，都是需要在ROV的監(jiān)控下開(kāi)展作業(yè)，通過(guò)其監(jiān)控的結(jié)果，來(lái)了解水下作業(yè)的狀態(tài)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，伴隨我國(guó)整體實(shí)力的不斷提升，海洋建設(shè)工程也逐漸強(qiáng)大，飽和潛水的出現(xiàn)推進(jìn)了海洋深藍(lán)的速度，飽和潛水被廣泛應(yīng)用的同時(shí)，在很大程度上提高了我國(guó)的海洋工程的應(yīng)急救援能力，深海打探技術(shù)的提升，使得中國(guó)在國(guó)際上獲得更多的發(fā)言權(quán)。