淺析ROV在飽和潛水系統深海功能試驗中的應用

胡恒偉

摘要：本文依據上海振華重工集團股份有限公司承建的300米飽和潛水支持船在南海試航期間做的相關潛水深水功能試驗，進而重點介紹了ROV在潛水系統深海功能試驗中的策劃和水下作業注意事項，為中國飽和潛水系統的深海試驗提供一些經驗參考。

關鍵詞：ROV;潛水系統;深海功能試驗

1 ?概述

1.1 ROV

ROV全稱叫“無人遙控潛水器”，簡稱水下機器人。作業型ROV由本體、操控臺（ROV控制室）、電源柜、臍帶纜（鎧裝電纜）及纜車等4大部分構成。控制臺與ROV之間采用光纖通信。具有浮游和爬行兩種可互相切換的模態，適用于水下地形地貌觀察、水中環境監視、船體觀察、船底檢測等作業。

1.2 飽和潛水深海功能試驗

飽和潛水支持船的核心功能系統就是飽和潛水系統，飽和潛水系統主要包括生命支持系統（由環境控制系統和衛生水系統組成）、消防系統、氣體管理系統、艙室模塊、飽和潛水系統、高壓逃生系統、氣體再生系統、氣體存儲空壓機和其他回收系統、吊放系統和潛水鐘緊急回收系統等系統，每一個系統都是為潛水鐘下放提供保障用的。其中的吊放系統功能主要負責潛水鐘的釋放和回收，深海試驗項目有潛水鐘下放預查、潛水鐘應急回收、傾斜狀態潛水鐘回收、潛水鐘300米釋放回收和絞車波浪補償試驗等，這些就是飽和潛水深海功能試驗的核心試驗內容，也是ROV要長期在水下參與作業的主要功能試驗。本項目飽和潛水支持船配備了左右雙月池，兩套和飽和潛水鐘，對ROV水下作業要求極高，同時本船左舷還配備了兩套表面潛水設備。

2 ?ROV的使用策劃

本項目涉及300米飽和潛水系統，也就意味著我們要找到一個水深300米以上的區域進行潛水系統功能試驗，這個在東海等北方區域沒有滿足這樣水深條件的區域，只有廣東以南的南海才有合適區域。本項目南海試航，本次海試一天的成本近兩百萬人民幣，單位時間的成本消耗非常巨大，一旦策劃有任何疏漏，將造成不可挽回的巨大損失。所以，海試前的評估、策劃和準備工作顯得極其重要。這么重大的遠航測試有一個重要原則就是任何工作最少要有一個備胎計劃，以備不時之需。

2.1 配置兩套滿足要求的ROV設備

在潛水系統深海試驗過程中，必須配置兩套ROV設備，一旦有一臺ROV設備出現異常，另一臺ROV設備可以及時頂上，以便試驗順利進行。假設只有一臺ROV設備，一旦無法正常下水作業，將導致全船設備和人員窩工，造成巨額經濟損失，同時也增加海試的風險。

需要特別指出，兩套ROV設備意味著必須配備兩套獨立的電力系統，即兩套柴油發電機組，一旦有一臺動力系統啟動不了，備用發電機組就可以及時補臺供電，進而持續給ROV設備提供動力電源。

2.2 清晰的ROV使用計劃安排

所有的試驗都涉及下水，也就需要ROV時時要配合，所以對試航計劃有著嚴格的要求，具體每天做什么實驗，具體配合的人員及其職責要明確清楚，對于ROV的要求要明確清楚。因為現在中國還沒有提供潛水系統的集成供應商，全部是歐美企業，所有的服務商均是歐美人員，歐美工程師的調試人工成本非常貴，基本一人天在一萬人民幣左右，極其昂貴。一旦計劃邏輯不合理不清楚將有可能造成大量成本損失。

2.3 選擇合適的季節

ROV對水文條件要求比較高，ROV需要在海面相對平靜的情況下下水并作業，所以一般要避開臺風天頻發的季節，比如夏季。一旦在海面浪高超過兩米或出現“白頭”情況下，ROV基本不會下水作業。因為一旦出現浪高超過兩米或出現“白頭”意味著水流較大，暗流會很多，在這種情況下，一般的ROV很容易被吹跑丟失，造成經濟損失，同時對潛水系統的深海功能試驗也有很大影響。

2.4 材料、工具和人員的準備

對于ROV作業所需的材料和工具，一定要帶全還要多帶，能多帶就多帶，用不上沒關系，就怕要用到時沒有，所以在出海前，材料和工具要列好清單并一一裝箱備好，以備不時之需。對于ROV操作人員，現場必須配備兩個以上（包含兩個）ROV操作人員，正常情況下現場操作ROV操作人員兩個小時需要經常換人，保持ROV運行的持續高效性。

3 ?ROV配合潛水系統深海試驗下水作業的注意事項

3.1 下水前充分了解未來12小時內的天氣情況

ROV對海況要求很高，在選在試驗時間是，尤其是需要長時間的一個試驗，一定要選擇一個長時間可以保持一個好天氣的時間段，保證試驗的持續性，試驗一定要正確一次性做完。

3.2 ROV要在潛水鐘下水前到達指定位置

ROV在飽和潛水系統深海功能試驗中是極其重要的配合。放眼全世界，300米飽和潛水支持船屈指可數，在中國，本項目的飽和潛水系統也是中國目前唯一一個雙潛水鐘飽和潛水系統。本項目潛水鐘第一次下水誰也不知道情況，所有ROV必須提前下水待在制定位置待命。一般ROV每次下水后都要待在貼近船底垂直高度5～10米，水平距離月池口10米左右的位置，隨時觀察潛水鐘出月池時的狀態是否正常，一旦發現異常可以及時告知潛水控制室，要求其停止動作或回收潛水鐘。

在此重點提醒，飽和潛水系統深海功能試驗千萬不能盲試，就是ROV沒有下水或沒有就位，潛水鐘千萬不能下水，否則極易導致不可挽回的損失或試驗失敗。

3.3 隨時校對水深

在飽和潛水深海海試功能試驗過程中，要標定潛水鐘的水深，一般以ROV作為參照對象，ROV自身有水深監測系統，時時反應ROV水深狀態，本項目在試驗過程中，我們還在ROV設備本體還綁一個水深信標，通過船舶系統的駕駛室監控ROV的水深，提高ROV作為潛水鐘水深標定參照物的數據準確性和可靠性，本項目的誤差一般在1～2米。

在潛水鐘導向塊和潛水鐘未出現在ROV攝像頭中時，ROV一般要通過以上測深相對系統保證ROV和潛水系統部件保持在一個大概水平位置，然后通過ROV自身的雷達系統定位到潛水鐘或潛水鐘導向塊，直到ROV可以清晰看到潛水鐘和潛水鐘導向塊，此時需要再次校對潛水鐘和ROV水深。

3.4 ROV配合聯動要高效

本項目的ROV在飽和潛水系統深海功能試驗過程中，及時高效地給潛水系統操作人員提供了水下真實狀態，有以下幾點原則或經驗。

①ROV控制室的圖像信息要實時傳到潛水控制室，提供給潛水控制臺操作員實時查看。本項目就是這樣操作，從ROV控制臺拉出網線到潛水控制室的一個高清顯示屏，顯示屏在潛水試驗操作員正前方1.5米處，讓潛水系統操作人員實時了解水下狀態。

②在船舶系統的駕駛室、潛水控制室、月池邊上、ROV控制室和ROV舷邊下放點都要安排一個負責人并持有對講機，通過一個公共頻道溝通彼此看到的信息和需要傳達的指令等信息。試驗過程中的主要控制人員是潛水控制室負責人，其次是ROV控制室，其他聯系人均需配合潛水控制室。

③ROV先行原則。ROV運行速度一般比潛水鐘正常運行速度慢，所以都是ROV先動，潛水鐘后動。所以正常情況下，潛水鐘在動作之前，潛水控制室要通知ROV控制室，讓其提前準備好ROV運動狀態，控制好ROV下行和上行的速度，盡量讓ROV配合好潛水鐘的運行速度。

④避免ROV的鎧裝電纜磨損。ROV在水下作業的指令等信號均是通過鎧裝電纜傳輸，由于鎧裝電纜內部是電纜線，所以此鎧裝電纜表面只有2～4層鋼絲保護，而且鎧裝電纜對彎曲半徑也有嚴格的控制，尤其當潛水鐘進出月池的時候，ROV需要貼近船底，此時的鎧裝電纜彎曲半徑達到最小，極易和船舷側底板摩擦，此時要觀察ROV頂部鎧裝纜的拉伸的松緊度和傾斜角度判定，進而調節鎧裝電纜的伸縮量來避免磨損情況發生。

⑤保持安全距離，避免碰撞和纏繞。本項目中，發生過由于未保持安全距離產生輕微碰撞的情況，但這是極其危險的情況。在潛水鐘已經出現在ROV視頻中時，如果潛水鐘靜止狀態，ROV進行觀察，一般的水平距離8～10米，如潛水鐘和ROV在上下運動狀態時，一般的安全距離在10～20米。

ROV千萬不可以繞行觀察潛水鐘，因為ROV的鎧裝纜和潛水鐘的主鋼絲繩和導向鋼絲繩一旦發生纏繞，將可能導致試驗失敗，進而產生巨額成本損失。

4 ?結論

ROV是潛水系統深海功能試驗中極其重要的輔助設備，但在潛水試驗中，有好多高風險的作業活動需要嚴格控制，所以策劃好ROV作業活動細節，是ROV能否在潛水系統深海功能試驗中成功配合作業的關鍵。

參考文獻：

[1]劉朝駿，許清.遙控潛器的現狀與未來[J].國外艦船工程， 2003（05）.

[2]蘭志林，周家波.無人水下航行器發展[J].國防科技，2008（02）.

[3]余征宇，陳婷.ROV水下作業外接工具選型研究[J].內燃機與配件，2018（24）：198-200.