深远海立体化海空快速救援系统分析

王思铭,袁远,刘建成,刘鹤

(1.招商局深海装备研究院(三亚)有限公司,海南 三亚 572025;2.招商局(深圳)重工有限公司,广东 深圳 518054)

我国是一个海洋大国,南海是我国最大的海域,南海南北长1 200 n mile,东西宽750 n mile,面积356万km2,海岸线5 800 km,占我国海岸线32%,蕴藏着丰富的石油、天然气、风能、海洋鱼类等宝贵资源,在南海海域发展海洋经济具有得天独厚的优势。同时南海也是海上事故多发海区,海上气候条件差、作业人员多、海况恶劣,平均每年有10多个台风过境,海上事故频率较高[1]。随着我国稳步实施“一带一路”和“海洋强国”的发展战略,南海海域的各类生产、开发活动逐渐进入深远海领域,对高效、及时、快速实施深远海救援提出了全新的挑战。

在深远海条件下传统的救助拖轮和救助船舶已经不再适用,特别是在恶劣天气情况下,单纯依靠这些船舶所携带的常规救生网、救生吊篮等救生装备难以对海上遇险人员实施快速、有效的救援。针对上述问题,我国于2020年开始设计、建造升级版14 000 kW深远海巡航救助船,意在聚焦于大风浪中救人和在恶劣海况下实施快速救生、救援,从南海实际情况出发,以深远海救助船为平台,构建立体化海空快速救援系统[2-3]。该海上救助系统的主要优势如下。

1)船舶主尺大、主机功率大、续航力强,适应于深远海作业;具备高海况(12级风浪)航行、救助能力。

2)配置直升机机库,直升机能伴随远洋作业、实现海空一体化救助,显著提高救助率和快速性。

3)配置安全无障碍救助通道,获救人员和担架车能无障碍快速到达医务室,实现紧急抢救,提高生存率,同时避免救助过程中的二次伤害。

4)配置先进的水面救生器材,如救生滑道、大型救生筏、自动扶正救助筏/艇等,具备快速救援水面遇险人员能力。

1 救助船海空快速救援系统

升级版14 000 kW深远海巡航救助船为当前我国最先进的深远海全天候大功率立体救助保障船,航行于无限航区,符合我国南海深水海域特殊海况环境要求,满足独立承担深水应急救助作业需要,具备水面遇险人员搜寻救助、深远海遇险船舶拖曳救助、海空立体搜寻救助支持、深水探测打捞、对外应急补给等多种功能。

新型深远海救助船设计总长为136.9 m、型宽26.7 m、型深11.0 m、吃水8.0 m,设计航速不低于17.5 kn,续航力16 000 n mile,抗风12级,自持力90 d,可搭载获救人员200人。配备高冗余度动力定位系统,满足CCS规范DP3要求;配置中型直升机库和大型直升机平台各1座;配置安全无障碍救助通道2条,具备在深远海海域和高海况环境下实施立体化、快速救助作业。

本船具有1层连续干舷甲板,第一甲板上设有3层长艏楼,艏楼甲板上设有4层甲板室。第一甲板自艏至尾分为艏部、居住区和中后部作业区。在居住区设置病房、急救手术室、医务室、救生蒸汽增温室、救生热水池增温室、获救人员急救电梯等医疗和救助设施。

第一甲板中后部为救助作业区,作业区长约57.5 m、宽约22 m,总作业面积约1 050 m2。作业区左右设置挡货安全栏杆,可以用作救生作业、救助作业等。

本船立体化海空快速救援系统主要包括以下子系统和设备。

1)直升机空中救援系统。

2)安全无障碍救助通道系统。

3)先进水面救生设备和医疗设施。

救助船外观见图1。

2 直升机空中救援系统

直升机具有高度的机动灵活性,对于海上人命救助、紧急突发事件的应急处置,直升机是最有效的快速反应装备。2004年1月16日至18日,“德翔”轮与北海救助飞行队协同作战,成功救助失火油船“利达洲18”轮,是我国冬季大风浪救助环境下的1个成功案例,凸显了直升机在海上快速、应急搜寻救助中的作用[4]。

人体在海水中的散热速度约为空气中的25倍,成年人在0 ℃海水中的只能存活1 h 40 min,在海水温度为10 ℃时,只能存活3.5 h。对于救助而言,时间就是生命。直升机的巡航速度一般150～200 kn,是救助船平均航速的10倍,能迅速赶到现场,实现早到达,早发现,早救援。在上述案例中,S-760C直升机经30 min飞行即到达现场,随后搜寻并救起第一名落水人员只用了13 min,对人员生命救助起到了至关重要的作用。

直升飞机具有可垂直起降、空中长时间悬停、低空低速飞行等特点,国内主流救助直升机均具备8～10级风力下作业的能力,能够适应高海况,见表1[5]。

表1 现役主要直升机技术参数

除直接对落水遇险人员实施救助外,直升机还具备多种救助功能。

1)提前到达现场,与遇险船舶、人员建立有效的通讯渠道,指导后续的救援工作。

2)向暂时不能就起的遇险人员投掷救生装备、保温装备、食品,延长其支持时间,提高生存几率。

3)利用悬停优势,直接吊升伤病员、并直接转运至救助船医疗救助。

4)在恶劣海况下,直升机协助带缆、拖带遇险船舶。

新型深远海救助船设计选用我国现役的专用救援直升机EC-225型或S-76D型,并在船艏设置直升机库,可以搭载救援直升机巡航至深远海开展海空立体救助作业。直升机机库门使用液压钢制风雨密门,采用油缸开启方式,结构强度满足12级风及艏部上浪设计要求。为满足直升机起降、停放、系留等需求,设置大型直升机平台1座,并与机库前后布置,方便直升机出入。

为保障救助直升机正常作业,本船配置了完整的直升机综合保障系统,主要包括:

1)停放设施。机库、牵引绞车、系留设备、防滑轮档等。

2)维护设施。直升机冲洗车、液压油车、维修行车。

3)可抛式储油罐。直升机燃油主要采用油罐进行补给,油罐安装在1个应急状态下可将油罐抛落到船外的支座上,为防止静电,油罐体应接地。

4)消防设备。水枪、泡沫灭火装置、干粉灭火装置、CO2灭火器等。

3 安全无障碍救助通道系统

深远海救助船通常在高海况条件下对落水人员实施救助,由于风浪的作用,船舶处于横摇、垂荡等运动剧烈状态。在此情形下,一方面需要以最快的速度将受伤或者失能人员送至医务室急救,另一方面还需要在运送过程避免船舶剧烈摇摆对人员造成二次伤害。为此,专门设置了安全无障碍救助通道系统,以便安全、快速的救援遇险人员。

本船在甲板上划分有3个救助区域——直升机甲板救助区、第一甲板左舷救助区和第一甲板右舷救助区,并设置2条专用无障碍救助通道。

1)甲板救助区→生活区通道(4道门)→医务室。

2)直升机平台救助区→生活区通道(三道门)→获救人员急救电梯→生活区通道(1道门)→医务室。

安全无障碍救助通道布置见图3。

图2 安全无障碍救助通道布置示意

救援受伤或者失能人员时,通常需要使用担架车,为确保救援人员及担架车在通道中安全无障碍通行,将本船连接室外的门槛做成风雨密活动式;另外在恶劣海况下,设置系固设备,保证担架车在被救援区的安全固定,规避救助过程中的风险。相关的关键技术和设备如下。

1)活动式风雨密门槛装置。主甲板无障碍通道中设置活动式门槛,消除固定式门槛对担架快速通行的阻碍作用,同时活动门槛也需要满足规范要求和风雨密门的密性要求。主甲板外侧的门槛按规范要求高度设置为600 mm,由人工操作启、闭。救助时门槛开启,方便工作人员及担架车在安全救助通道中通行顺畅、安全无隐患。门槛关闭时要求达到风雨密,并且建造完成后要通过密性实验检验。

2)船用担架滚轮固定装置。为防止船舶剧烈摇摆对被救援者造成二次伤害,设置系固装置,救援人员和被救助者在等候时,可将担架车安全固定在甲板上,固定装置拆装方便。担架车在采用滚轮固定装置后,至少满足在船舶横摇±10°情况下,不发生位移或者固定松动。

4 水面救助设备和辅助医疗设施

在第二甲板左、右舷设1艘全封闭玻璃钢耐火型救生艇,艇长7.0 m,载员60人,采用导管螺旋桨推进,航速6.0 kn,并配属重力倒臂式艇架。在第二甲板左、右舷各设1只气胀式可吊救生筏,每只定员15人,并配适用的救生筏吊放装置。在第二甲板右舷设1艘半封闭玻璃钢救助艇,载员16人,航速15.0 kn,可在倾覆时自动扶正,并配有恒张力单点式艇架,具有吸收冲击、防摇荡及恒张力功能,可以在横倾20°,纵倾10°情况下进行收放作业。在第二甲板左舷设1艘无人救助艇,救助艇续航半径50 n mile,艇上配备应急无线电话、GPS、探测仪等设备。

配置八角型自浮防倾式救生吊篮1只和直升机吊篮1只。直升机平台为直升机吊篮作业区,可以进行悬停救生作业。本船携带气胀式救生滑道1套,工作长度不小于10 m,其下方带有一个不少于50人的可供人员转移用气胀式救生筏。在对遇险船舶人员施救时,该救生滑道能比较方便地供遇险人员逃生;同时配备充气救援平台1套,核定容量20人。

为快速运送遇险人员及时救治,本船配置一台获救人员急救电梯,位于第一甲板到第七甲板之间,可以从第四甲板(直升机平台)直达第一甲板的医务室、急救手术室、获救人员休息室等处。急救电梯轿厢空间满足伤员担架转运的要求,电梯能在横摇不大于10°,纵摇不大于7.5°的情形下正常运行。

为使落水人员恢复体温,在第一甲板设救生热水池增温室1间,热水池长3.0 m、宽1.25 m;在第一甲板设救生蒸汽增温室一间,配备功率15 kW蒸汽发生装置一套;同时在第一甲板设有医务室、急救手术室和病房。上述医疗设施能确保获救人员在第一时间得到有效救助。

5 结论

发展海洋经济,离不开先进的高效快速救助船及全方位立体救助装备系统,海洋强国也应该是海上救助强国。与传统近岸情况相比,深远海恶劣海况条件下对救助设施的快速性、救助过程中的人员保护、设备耐波性、海空一体化救助等均提出了全新的要求。

1)直升机具有速度快、搜救范围大、耐恶劣气象条件等多种优点,在深远海救助体系中具有不可替代的优势,在新型救助船舶中,配备直升机库、直升机平台,突破了常规船舶只能依托岸基直升机的限制,实现了远洋海空联合救助。

2)设计从船舶甲板平台至医务室的快速通道系统和专用担架车,能够有效地保护遇险人员在救助过程中的安全性,避免二次伤害。

3)水面救助装备和辅助医疗电梯等装备均配置了恒张力系统、波浪补偿系统,具备在恶劣风浪环境下正常作业能力,能够有效提高水面救助的成功率和安全性。

4)装备立体化海空快速救援系统,是未来深远海救助船舶的发展趋势。