深遠海立體化海空快速救援系統分析

王思銘,袁遠,劉建成,劉鶴

(1.招商局深海裝備研究院(三亞)有限公司,海南 三亞 572025;2.招商局(深圳)重工有限公司,廣東 深圳 518054)

我國是一個海洋大國,南海是我國最大的海域,南海南北長1 200 n mile,東西寬750 n mile,面積356萬km2,海岸線5 800 km,占我國海岸線32%,蘊藏著豐富的石油、天然氣、風能、海洋魚類等寶貴資源,在南海海域發展海洋經濟具有得天獨厚的優勢。同時南海也是海上事故多發海區,海上氣候條件差、作業人員多、海況惡劣,平均每年有10多個臺風過境,海上事故頻率較高[1]。隨著我國穩步實施“一帶一路”和“海洋強國”的發展戰略,南海海域的各類生產、開發活動逐漸進入深遠海領域,對高效、及時、快速實施深遠海救援提出了全新的挑戰。

在深遠海條件下傳統的救助拖輪和救助船舶已經不再適用,特別是在惡劣天氣情況下,單純依靠這些船舶所攜帶的常規救生網、救生吊籃等救生裝備難以對海上遇險人員實施快速、有效的救援。針對上述問題,我國于2020年開始設計、建造升級版14 000 kW深遠海巡航救助船,意在聚焦于大風浪中救人和在惡劣海況下實施快速救生、救援,從南海實際情況出發,以深遠海救助船為平臺,構建立體化海空快速救援系統[2-3]。該海上救助系統的主要優勢如下。

1)船舶主尺大、主機功率大、續航力強,適應于深遠海作業;具備高海況(12級風浪)航行、救助能力。

2)配置直升機機庫,直升機能伴隨遠洋作業、實現海空一體化救助,顯著提高救助率和快速性。

3)配置安全無障礙救助通道,獲救人員和擔架車能無障礙快速到達醫務室,實現緊急搶救,提高生存率,同時避免救助過程中的二次傷害。

4)配置先進的水面救生器材,如救生滑道、大型救生筏、自動扶正救助筏/艇等,具備快速救援水面遇險人員能力。

1 救助船海空快速救援系統

升級版14 000 kW深遠海巡航救助船為當前我國最先進的深遠海全天候大功率立體救助保障船,航行于無限航區,符合我國南海深水海域特殊海況環境要求,滿足獨立承擔深水應急救助作業需要,具備水面遇險人員搜尋救助、深遠海遇險船舶拖曳救助、海空立體搜尋救助支持、深水探測打撈、對外應急補給等多種功能。

新型深遠海救助船設計總長為136.9 m、型寬26.7 m、型深11.0 m、吃水8.0 m,設計航速不低于17.5 kn,續航力16 000 n mile,抗風12級,自持力90 d,可搭載獲救人員200人。配備高冗余度動力定位系統,滿足CCS規范DP3要求;配置中型直升機庫和大型直升機平臺各1座;配置安全無障礙救助通道2條,具備在深遠海海域和高海況環境下實施立體化、快速救助作業。

本船具有1層連續干舷甲板,第一甲板上設有3層長艏樓,艏樓甲板上設有4層甲板室。第一甲板自艏至尾分為艏部、居住區和中后部作業區。在居住區設置病房、急救手術室、醫務室、救生蒸汽增溫室、救生熱水池增溫室、獲救人員急救電梯等醫療和救助設施。

第一甲板中后部為救助作業區,作業區長約57.5 m、寬約22 m,總作業面積約1 050 m2。作業區左右設置擋貨安全欄桿,可以用作救生作業、救助作業等。

本船立體化海空快速救援系統主要包括以下子系統和設備。

1)直升機空中救援系統。

2)安全無障礙救助通道系統。

3)先進水面救生設備和醫療設施。

救助船外觀見圖1。

2 直升機空中救援系統

直升機具有高度的機動靈活性,對于海上人命救助、緊急突發事件的應急處置,直升機是最有效的快速反應裝備。2004年1月16日至18日,“德翔”輪與北海救助飛行隊協同作戰,成功救助失火油船“利達洲18”輪,是我國冬季大風浪救助環境下的1個成功案例,凸顯了直升機在海上快速、應急搜尋救助中的作用[4]。

人體在海水中的散熱速度約為空氣中的25倍,成年人在0 ℃海水中的只能存活1 h 40 min,在海水溫度為10 ℃時,只能存活3.5 h。對于救助而言,時間就是生命。直升機的巡航速度一般150～200 kn,是救助船平均航速的10倍,能迅速趕到現場,實現早到達,早發現,早救援。在上述案例中,S-760C直升機經30 min飛行即到達現場,隨后搜尋并救起第一名落水人員只用了13 min,對人員生命救助起到了至關重要的作用。

直升飛機具有可垂直起降、空中長時間懸停、低空低速飛行等特點,國內主流救助直升機均具備8～10級風力下作業的能力,能夠適應高海況,見表1[5]。

表1 現役主要直升機技術參數

除直接對落水遇險人員實施救助外,直升機還具備多種救助功能。

1)提前到達現場,與遇險船舶、人員建立有效的通訊渠道,指導后續的救援工作。

2)向暫時不能就起的遇險人員投擲救生裝備、保溫裝備、食品,延長其支持時間,提高生存幾率。

3)利用懸停優勢,直接吊升傷病員、并直接轉運至救助船醫療救助。

4)在惡劣海況下,直升機協助帶纜、拖帶遇險船舶。

新型深遠海救助船設計選用我國現役的專用救援直升機EC-225型或S-76D型,并在船艏設置直升機庫,可以搭載救援直升機巡航至深遠海開展海空立體救助作業。直升機機庫門使用液壓鋼制風雨密門,采用油缸開啟方式,結構強度滿足12級風及艏部上浪設計要求。為滿足直升機起降、停放、系留等需求,設置大型直升機平臺1座,并與機庫前后布置,方便直升機出入。

為保障救助直升機正常作業,本船配置了完整的直升機綜合保障系統,主要包括:

1)停放設施。機庫、牽引絞車、系留設備、防滑輪檔等。

2)維護設施。直升機沖洗車、液壓油車、維修行車。

3)可拋式儲油罐。直升機燃油主要采用油罐進行補給,油罐安裝在1個應急狀態下可將油罐拋落到船外的支座上,為防止靜電,油罐體應接地。

4)消防設備。水槍、泡沫滅火裝置、干粉滅火裝置、CO2滅火器等。

3 安全無障礙救助通道系統

深遠海救助船通常在高海況條件下對落水人員實施救助,由于風浪的作用,船舶處于橫搖、垂蕩等運動劇烈狀態。在此情形下,一方面需要以最快的速度將受傷或者失能人員送至醫務室急救,另一方面還需要在運送過程避免船舶劇烈搖擺對人員造成二次傷害。為此,專門設置了安全無障礙救助通道系統,以便安全、快速的救援遇險人員。

本船在甲板上劃分有3個救助區域——直升機甲板救助區、第一甲板左舷救助區和第一甲板右舷救助區,并設置2條專用無障礙救助通道。

1)甲板救助區→生活區通道(4道門)→醫務室。

2)直升機平臺救助區→生活區通道(三道門)→獲救人員急救電梯→生活區通道(1道門)→醫務室。

安全無障礙救助通道布置見圖3。

圖2 安全無障礙救助通道布置示意

救援受傷或者失能人員時,通常需要使用擔架車,為確保救援人員及擔架車在通道中安全無障礙通行,將本船連接室外的門檻做成風雨密活動式;另外在惡劣海況下,設置系固設備,保證擔架車在被救援區的安全固定,規避救助過程中的風險。相關的關鍵技術和設備如下。

1)活動式風雨密門檻裝置。主甲板無障礙通道中設置活動式門檻,消除固定式門檻對擔架快速通行的阻礙作用,同時活動門檻也需要滿足規范要求和風雨密門的密性要求。主甲板外側的門檻按規范要求高度設置為600 mm,由人工操作啟、閉。救助時門檻開啟,方便工作人員及擔架車在安全救助通道中通行順暢、安全無隱患。門檻關閉時要求達到風雨密,并且建造完成后要通過密性實驗檢驗。

2)船用擔架滾輪固定裝置。為防止船舶劇烈搖擺對被救援者造成二次傷害,設置系固裝置,救援人員和被救助者在等候時,可將擔架車安全固定在甲板上,固定裝置拆裝方便。擔架車在采用滾輪固定裝置后,至少滿足在船舶橫搖±10°情況下,不發生位移或者固定松動。

4 水面救助設備和輔助醫療設施

在第二甲板左、右舷設1艘全封閉玻璃鋼耐火型救生艇,艇長7.0 m,載員60人,采用導管螺旋槳推進,航速6.0 kn,并配屬重力倒臂式艇架。在第二甲板左、右舷各設1只氣脹式可吊救生筏,每只定員15人,并配適用的救生筏吊放裝置。在第二甲板右舷設1艘半封閉玻璃鋼救助艇,載員16人,航速15.0 kn,可在傾覆時自動扶正,并配有恒張力單點式艇架,具有吸收沖擊、防搖蕩及恒張力功能,可以在橫傾20°,縱傾10°情況下進行收放作業。在第二甲板左舷設1艘無人救助艇,救助艇續航半徑50 n mile,艇上配備應急無線電話、GPS、探測儀等設備。

配置八角型自浮防傾式救生吊籃1只和直升機吊籃1只。直升機平臺為直升機吊籃作業區,可以進行懸停救生作業。本船攜帶氣脹式救生滑道1套,工作長度不小于10 m,其下方帶有一個不少于50人的可供人員轉移用氣脹式救生筏。在對遇險船舶人員施救時,該救生滑道能比較方便地供遇險人員逃生;同時配備充氣救援平臺1套,核定容量20人。

為快速運送遇險人員及時救治,本船配置一臺獲救人員急救電梯,位于第一甲板到第七甲板之間,可以從第四甲板(直升機平臺)直達第一甲板的醫務室、急救手術室、獲救人員休息室等處。急救電梯轎廂空間滿足傷員擔架轉運的要求,電梯能在橫搖不大于10°,縱搖不大于7.5°的情形下正常運行。

為使落水人員恢復體溫,在第一甲板設救生熱水池增溫室1間,熱水池長3.0 m、寬1.25 m;在第一甲板設救生蒸汽增溫室一間,配備功率15 kW蒸汽發生裝置一套;同時在第一甲板設有醫務室、急救手術室和病房。上述醫療設施能確保獲救人員在第一時間得到有效救助。

5 結論

發展海洋經濟,離不開先進的高效快速救助船及全方位立體救助裝備系統,海洋強國也應該是海上救助強國。與傳統近岸情況相比,深遠海惡劣海況條件下對救助設施的快速性、救助過程中的人員保護、設備耐波性、海空一體化救助等均提出了全新的要求。

1)直升機具有速度快、搜救范圍大、耐惡劣氣象條件等多種優點,在深遠海救助體系中具有不可替代的優勢,在新型救助船舶中,配備直升機庫、直升機平臺,突破了常規船舶只能依托岸基直升機的限制,實現了遠洋海空聯合救助。

2)設計從船舶甲板平臺至醫務室的快速通道系統和專用擔架車,能夠有效地保護遇險人員在救助過程中的安全性,避免二次傷害。

3)水面救助裝備和輔助醫療電梯等裝備均配置了恒張力系統、波浪補償系統,具備在惡劣風浪環境下正常作業能力,能夠有效提高水面救助的成功率和安全性。

4)裝備立體化海空快速救援系統,是未來深遠海救助船舶的發展趨勢。