浅析ROV在饱和潜水系统深海功能试验中的应用

胡恒伟

摘要：本文依据上海振华重工集团股份有限公司承建的300米饱和潜水支持船在南海试航期间做的相关潜水深水功能试验，进而重点介绍了ROV在潜水系统深海功能试验中的策划和水下作业注意事项，为中国饱和潜水系统的深海试验提供一些经验参考。

关键词：ROV;潜水系统;深海功能试验

1  概述

1.1 ROV

ROV全称叫“无人遥控潜水器”，简称水下机器人。作业型ROV由本体、操控台（ROV控制室）、电源柜、脐带缆（铠装电缆）及缆车等4大部分构成。控制台与ROV之间采用光纤通信。具有浮游和爬行两种可互相切换的模态，适用于水下地形地貌观察、水中环境监视、船体观察、船底检测等作业。

1.2 饱和潜水深海功能试验

饱和潜水支持船的核心功能系统就是饱和潜水系统，饱和潜水系统主要包括生命支持系统（由环境控制系统和卫生水系统组成）、消防系统、气体管理系统、舱室模块、饱和潜水系统、高压逃生系统、气体再生系统、气体存储空压机和其他回收系统、吊放系统和潜水钟紧急回收系统等系统，每一个系统都是为潜水钟下放提供保障用的。其中的吊放系统功能主要负责潜水钟的释放和回收，深海试验项目有潜水钟下放预查、潜水钟应急回收、倾斜状态潜水钟回收、潜水钟300米释放回收和绞车波浪补偿试验等，这些就是饱和潜水深海功能试验的核心试验内容，也是ROV要长期在水下参与作业的主要功能试验。本项目饱和潜水支持船配备了左右双月池，两套和饱和潜水钟，对ROV水下作业要求极高，同时本船左舷还配备了两套表面潜水设备。

2  ROV的使用策划

本项目涉及300米饱和潜水系统，也就意味着我们要找到一个水深300米以上的区域进行潜水系统功能试验，这个在东海等北方区域没有满足这样水深条件的区域，只有广东以南的南海才有合适区域。本项目南海试航，本次海试一天的成本近两百万人民币，单位时间的成本消耗非常巨大，一旦策划有任何疏漏，将造成不可挽回的巨大损失。所以，海试前的评估、策划和准备工作显得极其重要。这么重大的远航测试有一个重要原则就是任何工作最少要有一个备胎计划，以备不时之需。

2.1 配置两套满足要求的ROV设备

在潜水系统深海试验过程中，必须配置两套ROV设备，一旦有一台ROV设备出现异常，另一台ROV设备可以及时顶上，以便试验顺利进行。假设只有一台ROV设备，一旦无法正常下水作业，将导致全船设备和人员窝工，造成巨额经济损失，同时也增加海试的风险。

需要特别指出，两套ROV设备意味着必须配备两套独立的电力系统，即两套柴油发电机组，一旦有一台动力系统启动不了，备用发电机组就可以及时补台供电，进而持续给ROV设备提供动力电源。

2.2 清晰的ROV使用计划安排

所有的试验都涉及下水，也就需要ROV时时要配合，所以对试航计划有着严格的要求，具体每天做什么实验，具体配合的人员及其职责要明确清楚，对于ROV的要求要明确清楚。因为现在中国还没有提供潜水系统的集成供应商，全部是欧美企业，所有的服务商均是欧美人员，欧美工程师的调试人工成本非常贵，基本一人天在一万人民币左右，极其昂贵。一旦计划逻辑不合理不清楚将有可能造成大量成本损失。

2.3 选择合适的季节

ROV对水文条件要求比较高，ROV需要在海面相对平静的情况下下水并作业，所以一般要避开台风天频发的季节，比如夏季。一旦在海面浪高超过两米或出现“白头”情况下，ROV基本不会下水作业。因为一旦出现浪高超过两米或出现“白头”意味着水流较大，暗流会很多，在这种情况下，一般的ROV很容易被吹跑丢失，造成经济损失，同时对潜水系统的深海功能试验也有很大影响。

2.4 材料、工具和人员的准备

对于ROV作业所需的材料和工具，一定要带全还要多带，能多带就多带，用不上没关系，就怕要用到时没有，所以在出海前，材料和工具要列好清单并一一装箱备好，以备不时之需。对于ROV操作人员，现场必须配备两个以上（包含两个）ROV操作人员，正常情况下现场操作ROV操作人员两个小时需要经常换人，保持ROV运行的持续高效性。

3  ROV配合潜水系统深海试验下水作业的注意事项

3.1 下水前充分了解未来12小时内的天气情况

ROV对海况要求很高，在选在试验时间是，尤其是需要长时间的一个试验，一定要选择一个长时间可以保持一个好天气的时间段，保证试验的持续性，试验一定要正确一次性做完。

3.2 ROV要在潜水钟下水前到达指定位置

ROV在饱和潜水系统深海功能试验中是極其重要的配合。放眼全世界，300米饱和潜水支持船屈指可数，在中国，本项目的饱和潜水系统也是中国目前唯一一个双潜水钟饱和潜水系统。本项目潜水钟第一次下水谁也不知道情况，所有ROV必须提前下水待在制定位置待命。一般ROV每次下水后都要待在贴近船底垂直高度5～10米，水平距离月池口10米左右的位置，随时观察潜水钟出月池时的状态是否正常，一旦发现异常可以及时告知潜水控制室，要求其停止动作或回收潜水钟。

在此重点提醒，饱和潜水系统深海功能试验千万不能盲试，就是ROV没有下水或没有就位，潜水钟千万不能下水，否则极易导致不可挽回的损失或试验失败。

3.3 随时校对水深

在饱和潜水深海海试功能试验过程中，要标定潜水钟的水深，一般以ROV作为参照对象，ROV自身有水深监测系统，时时反应ROV水深状态，本项目在试验过程中，我们还在ROV设备本体还绑一个水深信标，通过船舶系统的驾驶室监控ROV的水深，提高ROV作为潜水钟水深标定参照物的数据准确性和可靠性，本项目的误差一般在1～2米。

在潜水钟导向块和潜水钟未出现在ROV摄像头中时，ROV一般要通过以上测深相对系统保证ROV和潜水系统部件保持在一个大概水平位置，然后通过ROV自身的雷达系统定位到潜水钟或潜水钟导向块，直到ROV可以清晰看到潜水钟和潜水钟导向块，此时需要再次校对潜水钟和ROV水深。

3.4 ROV配合联动要高效

本项目的ROV在饱和潜水系统深海功能试验过程中，及时高效地给潜水系统操作人员提供了水下真实状态，有以下几点原则或经验。

①ROV控制室的图像信息要实时传到潜水控制室，提供给潜水控制台操作员实时查看。本项目就是这样操作，从ROV控制台拉出网线到潜水控制室的一个高清显示屏，显示屏在潜水试验操作员正前方1.5米处，让潜水系统操作人员实时了解水下状态。

②在船舶系统的驾驶室、潜水控制室、月池边上、ROV控制室和ROV舷边下放点都要安排一个负责人并持有对讲机，通过一个公共频道沟通彼此看到的信息和需要传达的指令等信息。试验过程中的主要控制人员是潜水控制室负责人，其次是ROV控制室，其他联系人均需配合潜水控制室。

③ROV先行原则。ROV运行速度一般比潜水钟正常运行速度慢，所以都是ROV先动，潜水钟后动。所以正常情况下，潜水钟在动作之前，潜水控制室要通知ROV控制室，让其提前准备好ROV运动状态，控制好ROV下行和上行的速度，尽量让ROV配合好潜水钟的运行速度。

④避免ROV的铠装电缆磨损。ROV在水下作业的指令等信号均是通过铠装电缆传输，由于铠装电缆内部是电缆线，所以此铠装电缆表面只有2～4层钢丝保护，而且铠装电缆对弯曲半径也有严格的控制，尤其当潜水钟进出月池的时候，ROV需要贴近船底，此时的铠装电缆弯曲半径达到最小，极易和船舷侧底板摩擦，此时要观察ROV顶部铠装缆的拉伸的松紧度和倾斜角度判定，进而调节铠装电缆的伸缩量来避免磨损情况发生。

⑤保持安全距离，避免碰撞和缠绕。本项目中，发生过由于未保持安全距离产生轻微碰撞的情况，但这是极其危险的情况。在潜水钟已经出现在ROV视频中时，如果潜水钟静止状态，ROV进行观察，一般的水平距离8～10米，如潜水钟和ROV在上下运动状态时，一般的安全距离在10～20米。

ROV千万不可以绕行观察潜水钟，因为ROV的铠装缆和潜水钟的主钢丝绳和导向钢丝绳一旦发生缠绕，将可能导致试验失败，进而产生巨额成本损失。

4  结论

ROV是潛水系统深海功能试验中极其重要的辅助设备，但在潜水试验中，有好多高风险的作业活动需要严格控制，所以策划好ROV作业活动细节，是ROV能否在潜水系统深海功能试验中成功配合作业的关键。

参考文献：

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[3]余征宇，陈婷.ROV水下作业外接工具选型研究[J].内燃机与配件，2018（24）：198-200.