Progress and Study on Standardization of Maneuvering Test for Manned Submersibles
WANG Yao1,2. 3 LIU Shuai1,2,3 YE Cong1.2.3 (1.China Ship Scientific Research Center; 2.State Key Laboratory of Deep-sea Manned Vehicles; 3.TaihuLaboratory ofDeepsea Technological Science)
Abstract:The maneuvering test in reality plays a vital role in accurately assessing the performance of manned submersiblesand safeguarding the safety of crewand equipment.This paper sorts out the national clasification society norms and national standards with respect to current maneuvering test for manned submersibles. It explains thesignificanceofachieving internationalstandardizationintheindustryandanalyzesthedevelopmentprogress,key research content andtechnicalroutes of this international standard.Itenables the technical personnelinthe fieldto keepup with the development trends of maneuvering teststandards inreality.The relevantinternational standardizationpromotion processes and approaches involved can also provide reference for international standardization workers.
Keywords:manned submersibles;maneuvering test; standardization study
0 引言
被寫入政府工作報告。疊加2021年《“十四五”海洋經濟發展規劃》,明確到2025年海洋生產總值突破13萬億元的目標,深海科技將成為繼航天、量子后的又一國家級戰略賽道。載人潛水器作為深海
2025年3月5日,十四屆全國人大三次會議開幕。深海科技作為新興產業的重要組成部分,首次科技領域的重要裝備,是一種專為人類設計的潛水設備,其核心特征是直接容納并確保乘員在開展下潛活動期間的安全。而載人潛水器的實艇操縱性是指保持或改變其航速、姿態和深度等運動性能的能力,主要包括不操作控制裝置時的動態穩定性以及操作控制裝置時的機動性[2]。良好的操縱性是保證載人潛水器下潛安全、充分發揮其技術性能、順利完成水下工作任務的基本要求。因此,研究制定統一明晰的載人潛水器實艇操縱性試驗準則,規范化開展各項實艇操縱性試驗,實現試驗數據的有效記錄,對準確評估載人潛水器性能、保障乘員和裝備的安全,起到至關重要的作用。
1 已發布的相關標準內容
通過文獻調研、梳理分析,截至目前與載人潛水器實艇操縱性試驗相關的標準或規范,主要來自各國船級社關于潛水器建造和入級方面的規范和一項對應的中國國家標準,相關匯總信息見表1所示。
1.1各國船級社規范
在世界主要船級社的潛水器建造和人級規范中,涉及潛水器試驗要求的相關內容,現按照船級社英文簡稱的首字母順序排序并梳理如下
美國船級社(英文簡稱:ABS)2025年發布的《水下航行器、系統和高壓設備建造和入級規范》(Rules for Building and Classing UnderwaterVehicles,Systems and Hyperbaric Facilities)[3],除對開展潛水試驗、浮性和穩性試驗作出規定要求外,還規定潛水器在海試時應進行操控系統功能試驗和緊急上浮試驗。但未涉及相關試驗方法和試驗程序。
中國船級社(英文簡稱:CCS)2018年發布的《潛水系統和潛水器入級規范》明確規定潛水器需進行的試驗項目是潛水試驗、航行試驗、浮性和穩性試驗,并對潛水試驗的試驗程序提出了具體的要求。但未明確規定潛水器開展操縱性試驗的試驗項目。
挪威船級社(英文簡稱:DNVGL)2024年發布的《水下技術入級規范第5.6章節:載人潛水器》(Rules for Classification Underwater Technology:Part5 Types ofUWT systems Chapter6 MannedSubmersibles)規定載人潛水器需開展下潛試驗,正常、應急工況下的穩性試驗和緊急上浮試驗等但未涉及相關試驗方法和試驗程序。
韓國船級社(英文簡稱:KR)2023年發布的《水下航行器入級規范和指南》(RulesandGuidance forthe Classification ofUnderwaterVehicles)規定水下航行器開展海試時需進行下潛試驗和穩性試驗。但未涉及相關試驗方法和試驗程序。
英國勞氏船級社(英文簡稱:LR)2024年發布的《潛水器和潛水系統建造和入級規則規章》(Rules and Regulations for the Construction amp;Classification of Submersibles amp; Diving Systems)[7]規定潛水器開展海試時需進行下潛試驗和穩性試驗。但未涉及相關試驗方法和試驗程序。
日本船級社(英文簡稱:NK)2012年發布的《鋼質海船建造和檢驗規范第T部分:潛水器》(Rules for the Survey and Construction of SteelShips:PartTSubmersibles)規定潛水器海試時應進行如下試驗:在水下進行三向航速測定試驗、上浮試驗、下潛試驗、回轉試驗及制動試驗;在水面進行三向航速測定試驗、回轉試驗和制動試驗。但未涉及相關試驗方法和試驗程序。
俄羅斯船級社(英文簡稱:RS)2022年發布的《載人潛水器和船舶潛水系統建造和人級規范》(Rules for the Classification and Construction ofManed Submersibles and Ship's Diving Systems)]規定載人潛水器開展海試時需進行下潛試驗和穩性試驗。但未涉及相關試驗方法和試驗程序。
1.2中國國家標準
《載人潛水器實艇操縱性試驗方法》,標準編號:GB/T3536—2017,起草單位為中國船舶科學[10]研究中心,于2017年12月發布,2018年7月實施。該標準有針對性地參考了潛艇實艇操縱性試驗項目并結合潛水器的實際特點,在各國船級社的潛水器建造、入級規范基礎上,明確規定了載人潛水器實艇操縱性試驗的試驗項目應包含:上浮試驗、下潛試驗、自動定深試驗、自動定向試驗、自動定高試驗、懸停試驗、三向航速測定試驗、制動試驗和回轉試驗。同時,結合載人潛水器相關設計和試驗經驗,提出了各項試驗項目對應的試驗方法和試驗程序。《載人潛水器實艇操縱性試驗方法》國家標準規定的試驗項目、試驗方法和試驗程序,補充和完善了各國船級社現有相關規范的不足,并具備較強的可操作性,對于國內開展載人潛水器設計、實艇試驗具有重要的指導意義。
2 國際標準化推進進程
眾所周知,當今世界處于百年未有之大變局,世界格局重構引發國際規則重塑,標準作為國際規則的關鍵組成部分,日益成為各國博弈焦點。爭取到潛水器國際標準的牽頭制定權將對深海科技領域版圖和產業布局調整產生重要影響。因此,依托國際標準化組織/海洋與船舶技術委員會/海洋技術分委會/潛水器工作(ISO/TC8/SC13/WG1)[I](以下簡稱:潛水器工作組)這一領域內國際標準制修訂平臺,中國專家在已出版的《載人潛水器實艇操縱性試驗方法》國家標準基礎上,持續發力、積極與潛水器工作組內各國技術專家溝通交流,于2023年7月推進并實現了“載人潛水器實艇操縱性試驗方法”國際標準制定項目的立項工作,并由中國專家擔任該標準制定項目負責人,確定了中國對該項國際標準制定的牽頭主導地位。
2.1國際標準制定進展
“載人潛水器實艇操縱性試驗方法”國際標準提案,其英文名稱為Mannedsubmersibles-Manoeuvringtest于2023年7月通過海洋技術分委會發起的為期12周的立項投票,獲得了英國、美國、韓國和伊朗等國技術專家的參與支持。2023年11月底,中國專家牽頭完成了該項國際標準的潛水器工作組草案初稿。在后續近一年多時間內,中國專家與潛水器工作組內技術專家通過召開線下潛水器工作組會議、視頻交流和郵件往來等多種形式,不間斷地交換意見、溝通協調、查閱資料并修改草案。2024年12月底,該項工作組草案在潛水器工作組范圍內終獲協商一致,完成標準草案階段性修改任務。正是基于前期充分的溝通協調,該項標準草案于2025年1月順利通過了跳過委員會草案階段的投票。2025年3月,經海洋技術分委會審核,由國際標準化組織中央秘書處發起了國際標準草案階段投票,目前正在征詢各國國家標準化委員會意見中。后續,中國專家根據各國專家意見將開展該項標準草案的修改討論工作。
2.2關鍵研究內容及技術路線
制定“載人潛水器實艇操縱性試驗方法”國際標準的關鍵研究內容可概括為三大部分:(1)試驗開展的前提條件要求;(2)在全球現役載人潛水器范圍內,屬于操縱性試驗范圍的試驗細目;(3)各試驗項目對應的試驗方法、試驗程序和數據記錄方式。
近年來,隨著深海資源開發、科研探索和軍事活動的增加,全球潛水器水下事故報道的逐漸增多。由于深海環境的極端條件(高壓、低溫、黑暗等)和技術復雜性,事故往往導致設備損毀、人員傷亡或重大經濟損失。因此,研究制定“載人潛水器實艇操縱性試驗方法”國際標準的首要任務是在全球范圍內,統一規定載人潛水器實艇操縱性試驗開展的前提先決條件,例如,從測試用儀器、試驗條件、保障條件和應急情況處理等方面提出明確要求。在該部分標準內容制定時,中國專家將在現有國家標準的基礎上,注重參照國際海事組織(IMO)和國際海洋承包商協會(IMCA)等已被國際認可的法規或指南要求,與潛水器工作組內技術專家們協商一致,確保安全有效地實施載人潛水器實艇操縱性試驗,準確獲取操縱性能數據,以提前釋放可能引發的裝備技術風險,切實減少水下事故的發生。
根據美國海洋技術協會載人潛水器委員會主席,基于委員會內部數據庫統計結果,于2018年發表的《2017-2018載人潛水器全球行業概況》文章[2],,并結合近五年來領域內新增投入使用的載人潛水器情況,目前全球現役載人潛水器已近200艘,主要應用于援潛救生、科學研究、商業作業和觀光旅游等方面。面對這樣大體量的現役載人潛水器應用需求,各國潛水器制造商、使用單位和運營機構都面臨維修保養和技術升級等問題,同期又有新型載人潛水器的研制交付任務。依托國際標準的權威性和通用性,以國際標準的形式確定載人潛水器開展實艇操縱性試驗的各項試驗項目,能統一、規范開展操縱性試驗的總工作量,加速推進全球載人潛水器研制和使用維保等各階段工作進程。在制定隸屬于載人潛水器實艇操縱性試驗范圍細目時,中國專家將在現有國家標準的基礎上,以潛水器工作組內各國國家標準化委員會指派的權威技術專家作為調研工作突破口,積極爭取并搭建與領域內各國載人潛水器制造商、使用單位和運營機構聯系通道,實時了解各國載人潛水器的研制水平和集成在潛水器上的航行控制設備技術狀態,歸納出適用于全球載人潛水器開展操縱性試驗應包含的試驗項目清單,實現國際化同步開展試驗。
明確的試驗操作步驟、規范的數據記錄方式,可降低人為失誤風險(如,操作偏差),消除個體差異,使不同地域、不同時間、不同種族的人員,記錄的數據可用于直接對比,支持快速追蹤試驗過程,保持數據真實性與可復現性,便于綜合分析相關問題。在該項國際標準內容制定時,中國專家將在協商一致的操縱性試驗項自清單基礎上,通過與領域內各國制造商、使用單位和運營機構積極溝通,結合各國載人潛水器相關設計和試驗經驗、數據記錄方式,正確認識和對待國際間開展試驗時存在的客觀差異,求同存異,規定各項操縱性試驗項目對應的試驗方法、試驗程序以及數據記錄方式。
3結語
近日,工業和信息化部印發2025年工業和信息化標準工作要點,提出今年將圍繞健全構建現代化產業體系,實施《新產業標準化領航工程實施方案(2023—2035年)》,持續完善新興產業標準體系建設,前瞻布局未來產業標準研究。提升行業治理能力現代化水平,為推進新型工業化,加快建設制造強國和網絡強國提供堅強保障[13]。深海科技領域的技術人員及標準化工作者將以此作為現階段開展標準化工作的指導思想和執行要求。依托潛水器工作組的國際化平臺,按照制定的技術路線完成“載人潛水器實艇操縱性試驗方法”國際標準的關鍵研究內容攻關工作,通過制定國際標準,實現在已有的相應國家標準基礎上,進一步對我國潛水器領域的試驗方法、設計經驗等實踐成果進行固化,并獲得國際認可、提升領域內的國際影響力。
參考文獻
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[8] NK.Rules for the Survey and Construction of Steel Ships [EB/OL].(2025-05-24).https://www.classnk.or.jp/hp/pdf/ rules/450_part_t_e_202412.pdf.
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[10]國家標準全文公開系統.載人潛水器實艇操縱性試驗 方法[EB/OL].(2025-05-24). https://penstd.samr.gov.cn/ bzgk/gb/newGbInfo?hcno=58E0E4264722A673864C4B7 DD494B231.
[11]ISO.ISO/TC 8/SC 13 Marine technology [EB/OL]. (2025- 05-24).https://www.iso.org/committee/5317919.html.
[12]WilliamK.MTS manned underwater vehicles 2O17-2018 global industry overview[J].Marine Technology Society Journal,2018,52(5):125-151.
[13]中華人民共和國工業和信息化部.關于印發2025年工業 和信息化標準工作要點的通知[EB/OL]. (2025-05-11). https://www.mit.gov.cn/zwgk/zcwj/wjfb/tz/art/2025/art_02 f418da5c244531b408bleac63flcf8.html.