潛水器作業工具技術標準化工作研究與推進設想

Research and Promotion Vision of Technical Standardization in Tools of Submersibles

WANG Yao1. 2. 3 LI Linglong1.2，3 YE Cong1.2.3 MA Letian4. 5 （1.China Ship Scientific Research Center; 2.State KeyLaboratoryof Deep-sea Manned Vehicles;3.Taihu Laboratory of Deepsea Technological Science; 4.Second Institute ofOceanography，Ministryof Natural Resources; 5.KeyLaboratory of SubmarineGeosciences，Ministry ofNatural Resources）

Abstract： The urgent demand for deep-sea resource development and scientific research has driven the vigorous development of submersible tool technologies across the globe.The development of technical standards for tools of submersiblescanefectivelyrealizetheaccumulationoftechnologiesandthetransformationofscientificandtechnological achievements，andacceleratetheprocessofproductization，industrializationandinternationalizationof thetools.This paper lists typical tools，specifies the objects of standards development，sorts out the current domestic and overseas standardsrelated tothetools，introduces the progressofrelated internationalstandardization work，anddescribes the concept of standardization work under the actual situation.This paper can be used as a reference forrelevant international standardization workers.

Keywords：submersibles; tools; standardization research;promotion vision

0 引言

海洋覆蓋了地球表面約 71% 的面積，但目前人類對海洋的認知還遠遠不夠。在全球化背景下，海洋是國家的重要戰略空間，擁有強大的海洋開發和利用能力，對于維護國家主權、安全和發展利益至關重要。潛水器作為一種能深入水下，且可攜帶人員或設備，在不同深度海洋環境中開展各種作業的裝備，是當今深海科技領域前沿，在深海探測、海洋資源開采、海洋環境保護等全球海洋開發和利用方面發揮至關重要的作用。潛水器按是否載人可以分為兩大類：載人潛水器和無人潛水器。無人潛水器又可細分為有纜遙控潛水器、自治式潛水器、拖曳式潛水器和水下滑翔機等。近年來，深海資源開發與科學研究的迫切需求驅動全球潛水器作業工具技術取得蓬勃發展，各種適用于不同類別潛水器、具備不同功能及用途的作業工具相繼問世并投入應用。在科研、設計、工藝、檢驗等技術工作以及商品流通中，制定共同遵守的潛水器作業工具技術標準，以行業標準、國家標準和國際標準等形式發布，能夠有效實現技術積累和科技成果轉化，加快作業工具產品化、產業化和國際化進程，同時能促進潛水器作業工具技術不斷創新，起到保證作業工具質量、提高裝備安全性與互操作性的作用。

1潛水器作業工具介紹

20世紀60年代，以Alvin號為代表的載人潛水器真正開啟了深海科學研究應用，以Mystic號為代表的深潛救生艇開啟了深海援潛救生應用。20世紀70年代，受美國CURV打撈墜海氫彈事件影響，遠程遙控潛水器技術引起人們重視。80年代，石油危機的爆發促使海洋油氣產業得到了迅速的發展，遠程遙控潛水器也開始被投入商業應用，其技術日臻成熟，逐漸形成了相關產業[2]。隨著潛水器應用領域不斷拓寬，各型作業工具被陸續研發和成熟應用，有力保障了潛水器實現各項任務使命。以下列舉幾類典型的潛水器作業工具-，如圖1所示，以增進讀者對本類標準制定對象的了解。

1.1機械手

機械手實物如圖1所示，直接集成在潛水器上。潛水器通常配置有雙機械手：一只機械手配備夾持器，以保持潛水器水下位置；另一只機械手配備工具接口，可實現靈活作業。

1.2機械手握持式作業工具

扭矩工具實物如圖1中序號1所示，通常提供標準化的使用接口以及針對各種應用的旋轉力。

熱插銷實物如圖1中序號2所示，一般用作無人遙控潛水器作業的高壓海底液壓連接器，用于驅動液壓工具、傳輸流體和監測壓力等場景。

纜索切割器實物如圖1中序號3所示，常被用于海底建設施工，切割鏈條、鋼型材和其他硬質材料，一般有開口面切削工具和閘刀切削工具兩種分類形式。

旋轉切割器實物如圖1中序號4所示，刀盤旋轉切割被夾持的物體，適用于管道、電纜和灌漿軟管的切割。

纜繩夾具實物如圖1中序號5所示，是一個帶有吊眼的，通過液壓進行設置的夾爪，當液壓被移除后仍可以保持機械性鎖定。通常由潛水器機械手通過T型手柄等接口實現夾具的安全固定。

吸盤實物如圖1中序號6所示，使潛水器在平滑表面上（船體、平臺管樁和管道等）實現位置保持，吸盤具有柔性聚氨酯模制盤，對海洋生物以及甲殼類動物具有耐受力。吸盤一旦實現吸附，與其連接的旋轉件便可被液壓鎖定以獲得更大剛性。

巖芯采樣工具實物如圖1中序號7所示，用于獲取淺水或深水域的沉積物巖芯。擠壓式取芯器一般由有機玻璃管、單向閥和T形手柄組成。潛水器機械手操控T形手柄開展巖芯采集作業，以用于生物、物理或化學分析。

清潔工具實物如圖1中序號8所示，實現海底的清潔以及海洋生物的移除。該類型的工具一般會結合塑料毛刷頭以及集成注射系統，必要時配備額外的清潔液。

1.3工具部署單元

工具部署單元實物如圖1所示，與潛水器框架進行連接，通常安裝于潛水器前部、后部或側面。基于潛水器可以連接或安裝附加的硬件，在無需進行改變潛水器總體配置的情況下，潛水器僅為工具部署單元提供電能或液壓動力。可根據特定的作業任務配備工具，并在任務結束后，對整套工具進行切換移除。

1.4工具滑軌

工具滑軌實物如圖1所示，與潛水器框架進行連接，通常安裝于潛水器下方。基于潛水器可以連接或安裝附加的硬件，在無需進行改變潛水器總體配置的情況下，潛水器僅為工具滑軌提供電能或液壓動力。工具滑軌上可集成獨立的機械手、工具、液壓源和傳感器等設備執行特定任務，并在任務結束后，對整套工具進行切換移除。

1.5遠程作業工具

遠程作業工具實物如圖1所示，不集成在潛水器上。用于執行超出潛水器有效載荷能力的作業任務，如海底建造或拆除等。遠程作業工具一般懸掛于臨時性的水面部署船下方，潛水器負責將遠程作業工具推動至適當的工位，由水面操作或供能，遠程作業工具完成要求的水下任務。

2 已發布的相關標準內容

2.1國內標準

目前，國內僅針對載人潛水器用作業工具制定和出版了各一項行業標準和國家標準，具體標準信息為：《載人潛水器作業工具技術要求》隸屬于行業標準，標準號：HY/T226—2017，于2017年發布實施，起草單位為國家深海基地管理中心、中國船舶科學研究中心和國家海洋標準計量中心；《載人潛水器作業工具技術規范》隸屬于國家標準，標準號：GB/T42052—2022，于2022年發布實施，起草單位為中國船舶科學研究中心和浙江大學[8]。

在上述兩項國內標準中，將載人潛水器作業工具按功能分為機械手、傳感型作業工具、采樣型作業工具、觀察型作業工具、救援型作業工具和其他作業工具六大類。規定了載人潛水器作業工具在重量、安裝、尺寸、材料、耐壓和接口等方面的設計要求與操作控制要求。并且對作業工具的出廠檢驗、聯調適配試驗和實裝作業試驗的內容和方法作出了一般規定。

2.2國外標準

針對近海石油和天然氣工業領域內用于深水建設應用的無人遙控潛水器，美國石油學會依托國際標準化組織于2002年制定并出版了《石油和天然氣工業一海底開采系統的設計與操作一第8部分：海底開采系統中的無人遙控潛水器接口》國際標準，標準號：IS013628—8：2002。國際海事承包商協會（IMCA）、挪威石油標準化組織、挪威船級社以及相關專業公司都采用了該項標準。

該項標準對無人遙控潛水器作業工具提出了功能要求、選裝原則和操作要求等，無人遙控潛水器制造商可以參照該標準所設定的作業工具類別及其詳細規范，對搭載的作業工具接口進行選擇和設計，最大限度地發揮作業工具的綜合效能。

3 國際標準化進展與設想

國際標準化組織/海洋與船舶技術委員會/海洋技術分委會/潛水器工作組（ISO/TC8/SC13/WG1）[（以下簡稱：潛水器工作組）于2015年成立，由中國船舶科學研究中心專家擔任該工作組召集人至今，負責潛水器領域的國際標準制修訂工作。截至目前已有中國、美國、英國、德國、俄羅斯、伊朗、日本、韓國和西班牙共計9個國家35位專家加入。基于協調、統一全球潛水器各類作業工具技術要求的目的，中國專家于2023年7月推進并實現了“潛水器作業工具技術要求”國際標準制定項目的立項工作，并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。

3.1國際標準化推進進展

“潛水器作業工具技術要求”國際標準提案，其英文名稱為Submersibles—Tools—Technicalrequirement于2023年7月通過技術分委會發起的立項投票，最終獲得英國、美國和伊朗等國技術專家的積極響應。2023年11月，中國專家牽頭完成了該項國際標準的“工作組草案”。在后續近一年的時間內，中國專家與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，持續交換技術意見、溝通協調、核查資料并修改草案。2024年12月，該項工作組草案在工作組范圍內終獲協商一致，完成了標準草案階段性的修改任務。2025年1月，該項標準草案順利通過了跳過“委員會草案”階段的投票。今年3月，經技術分委會審核，由國際標準化組織/中央秘書處發起了該項標準草案的“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。

3.2國際標準化推進設想

根據前文所述，目前全球潛水器的類別各有不同，以適應海洋科考、資源勘探、水下作業等領域內各場景應用。適配各類潛水器、具備不同功能及用途的作業工具研制技術逐步成熟，進而轉化為產品進入流通市場。在國內，以中國船舶科學研究中心為代表的載人潛水器研制機構，對載人潛水器作業工具的技術要求以國家標準、行業標準的形式提出了明確規定；在國外，從近海石油和天然氣工業領域內實際需求出發，美國石油學會依托國際標準化組織，對無人遙控潛水器搭載的作業工具，以國際標準的形式明確了相關功能要求、選裝原則和操作要求。

現以潛水器工作組這一領域內的國際標準制修訂工作平臺為基礎，出于協調、統一全球潛水器各類作業工具技術要求的目的，中國專家作為該標準制定項目負責人，在標準起草過程中首先應充分研究、考慮現有標準規定的內容，尤其是已被國際認可的針對無人遙控潛水器作業工具的技術要求，應分門別類地提出搭載在潛水器上的作業工具技術要求；然后以工作組內各國技術專家為抓手，深入調研各國行業內作業工具制造商、運營機構和管理機構的實施情況和實際需求，確保標準規定內容符合市場產品通用要求、具備全球適用性；最后采用基于特征的分類表述方式完成標準文本的編制和修改工作。

4結語

當前，世界百年未有之大變局加速演進，國際競爭與合作局面正在發生深刻變化，全球治理體系面臨重大調整，標準成為國際規則的重要組成部分。作為創新與競爭的重要手段，標準越來越受到各國高度重視。潛水器作業工具產業是一個活躍的國際性產業，受到新市場趨勢和新科學技術的驅動，正以快速步伐向前發展，并呈現逐年向上的勢頭。潛水器領域內的技術人員及標準化工作者將依托潛水器工作組的國際化平臺，按照國際標準化工作的推進設想，與時俱進地制定切實可行的技術路線，積極推進完成“潛水器作業工具技術要求”國際標準編制、出版工作，進一步對我國潛水器作業工具的設計經驗、試驗方法等技術成果進行固化，提升領域內的國際影響力。

參考文獻

[1] 何盛明.財經大辭典[M].北京：中國財政經濟出版社，1990，12.

[2] 曹俊，胡震，劉濤.深海潛水器裝備體系現狀及發展分析[J].中國造船，2020，61（1）：204-218.

[3] TechnipFMC.Manipulator systems[EB/OL].（2025-05-24）.https：//www.technipfmc.com/en/what-we-do/subsea/robotics/manipulator-systems.

[4] FET.ROV Tooling amp; Components [EB/OL].（2025-05-24）.https：//f-e-t.com/subsea/rov-tooling-and-components/tooling.

[5] WHOI.Systems，Sensors amp; Sampling Equipment [EB/OL].（2025-05-24）.https：//ndsf.whoi.edu/alvin/systems.

[6] E.H.WACHS.Pipe Saws[EB/OL].（2025-05-24）.https：//ehwachs.com/Guillotine-Pipe-Saws.

[7]行業標準信息服務平臺.載人潛水器作業工具技術要求[EB/OL].（2025-06-05）.https：//hbba.sacinfo.org.cn/stdDetail/954180e57474f93d7d79620cc58a3497.

[8] 全國標準信息公共服務平臺.載人潛水器作業工具技術規范[EB/OL].（2025-06-05）. https：//openstd.samr.gov.cn/bzgk/std/newGbInfo？hcno=0C12D9892F5463652E803018B4E23B4B.

[9][美]RobertD.C.ROV技術手冊[M].中國造船工程學會《船舶工程》編輯部，譯.上海：上海交通大學出版社，2018.

[10]ISO.ISO/TC 8/SC 13 Marine technology[EB/OL]. （2025-06-15）. https：//www.iso.org/committee/5317919.html.