在大洋深处与死神竞速

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  近日,海军给372潜艇记一等功庆功大会在南海舰队某潜艇支队礼堂举行372艇艇名“远征72”,是我国引进的“基洛”级常规潜艇中的一艘,2006年服役于南海舰队据报道,此次372艇荣立集体一等功源于今年年初一次远程战备拉动期间,该艇成功处置一起遭遇海水密度突变造成的“断崖”掉深的重大突发险情,并克服重重困难,最终圆满完成战备远航任务,创造了我国乃至世界潜艇史上的奇迹
  那么,潜艇遇险的救援工作到底有何难点,为什么一次自救受到如此高的褒奖并被誉为奇迹?报道中提到的“海中断崖”又是什么?水文条件对潜艇航行和作战有什么影响?对此,我们用两篇文章进行探讨
  潜艇的发展已有300多年的历史,如今,遍布全球各大洋深处的潜艇已达数百艘。随着国际热点区域的潜艇密度越来越大,行动部署的机密性、侦测对抗的高强性和海洋环境的复杂性使得潜艇遇险的概率不断增大。公开资料显示,二战后世界各国潜艇非战斗沉没事故近百起,其中,仅核潜艇就造成了600多名艇员丧生,并且至今仍有近10艘在海底“休息”。有鉴于此,各国始终对援潜救生的相关技术和方法保持着极高的关注度、并一直投入大量人力、物力和财力进行研究。
  并不简单的课题
  由于潜艇特殊的使用条件和结构特点,可以想像,援潜救生工作并不简单。实际上,它是一项复杂的系统工程。总体来看,救援的成功率主要受四个“体系”的影响和制约。一是组织体系,即救援工作的组织实施方法和潜艇的训练水平,二是技术体系,即技术支持队伍和援救力量的专业水平,三是装备体系,即舰艇的战技指标和援救装备的性能:四是环境体系,即遇险海域的水文条件。不难发现,要四个“体系”同时有利于救援工作是十分不易的,况且,潜艇救援工作对时间的要求无比之高,考虑到水下瞬息万变的情况,一秒钟都不能耽搁。因此,各国在援潜救生上的成功案例还不到潜艇事故总量的10%,成功率极低。
  当然,上述四个“体系”主要是从援潜救生工作本身的微观角度观察,如果将视野拓展到这项工作背后的战略要素,那必然是综合反映了一国海军搜救保障力量的水平和装备的技术状态,以及国家经济实力和科技水平。当年俄罗斯在搜救打捞“库尔斯克”号核潜艇上的表现正印证了这点,“死要面子活受罪”的俄罗斯在苦苦支撑了5天之后终于认识到自身能力的不足,遂公开向世界求援。而后又因为资金短缺,致使“厍尔斯克”号在巴伦支海海底“屈卧”了1年之久才重见天日。
  拨开迷雾,摸清指引
  显然,如此多的要素决定了构建科学完整的援潜救生体系一定是一个循序渐进的过程,如果没有明确的方向和基本的依据,那么只能是盲人摸象。援潜救生程序必然要求实现规范化、标准化。当前,世界各国的援救部门在这点上已经具有共识,通过近年来的大力研究和经验总结,基本形成了一套科学合理、具有普遍指导意义的援潜救生程序,包括以下四个关键环节。
  一是自救与求救并举。综合以往发生的事故,遇险潜艇所属国或现有救援船只在短时间内赶到相应海域并展开救援的可能性基本为零。因此,事故发生初期首先应依托自身,及时采取一切紧急措施,解除险情或者遏制事故进一步发展,同时向外界发送求救信息,以争取更好的待救时机和条件。1920年,美国海军S-5潜艇在进行下潜训练中发生部分漏水事故,潜艇官兵奋力自救24小时后等到了外部救援力量,最终成功获救。
  二是搜寻定位。这里面包括了搜寻基准点的确定、搜寻部队的集结和管理、救援目标的位置标识并与之建立通信联络等工作。需要注意的是,如果救援对象是核潜艇,那么还需要对失事海域的环境进行检测,尤其是作业水域环境的核辐射情况,确保救援力量的自身安全。
  三是实施救援。这一阶段的重点是救人,各部门的协调沟通必须顺畅,技术支持队伍要发挥应有的咨询作用。
  四是救治与后送。对被救艇员采取紧急治疗措施,并安排直升机将重伤员迅速送至后方接受更好的治疗。
  后知后觉的“高精尖”
  无论是国家实力的支撑还是救援程序的引导,最终落实到影响援潜救生工作成效的根本因素还是技术能力,也就是援潜救生技术。需要强调的是,拥有潜艇不等干具备潜艇救援能力,特别是深海条件下的救援能力。目前,世界上掌握深海潜艇救援技术的仅有美、俄、日、澳等7个国家,绝对的“高精尖”。从历史发展看,潜艇救援技术经历了一个从无到有、从低到高的过程,在时间上大致分为五个阶段。
  第一阶段是一战期间。虽然潜艇作为一种重要的水下武器被大规模投入使用,但人们对潜艇救援的概念还很模糊,因而关于援潜救生技术的研究很少,当时只有苏联海军装备了一艘潜艇打捞船“公社”号,潜艇在水下失事后艇员几平不可能逃生。
  第二阶段是一战结束后至1929年期间。由于在战争中的优异表现,潜艇的战略地位得到了世界各国的广泛认可,相应的救生技术也得到了一定的提升。那时,失事潜艇的艇员可以凭借自带的呼吸装置从水下逃生,但专门用于潜艇救援的平台还未开始发展。
  第三阶段是1929年至二战结束前。美国S-51和S-4潜艇的相继失事促使美国海军开始重视潜艇救援技术的研究,随后,世界上第一艘专用潜艇救援舰由美国海军研制成功并投入使用。相对于此前单人逃生装具,救援平台的出现可以说具有里程碑式的意义。在1939年营救“斯夸勒思”号潜艇的行动中,这艘潜艇救援舰一鸣惊人,救出了59名艇员中的33名,在当时看来,这已是不小的成就和壮举。
  第四阶段是二战结束后至20世纪70年代。冷战爆发致使美苏两强在水下的对抗日益加剧,加之拥有潜艇的国家越来越多,潜艇失事的数量也在提高,因此潜艇救援技术也得到了快速发展。英国皇家海军于20世纪50年代发明的“自由上浮”技术和60年代发明的“快速漂浮”技术的普及程度最高,不过当时仍旧是以艇员的自救为主。
  第五阶段是20世纪70年代后,各国将潜艇救援力量的焦点转向了外部,发明了灵活自主的深潜救援艇(例如英国的LR-7,瑞典的S-SRV等)和无人潜水器(例如ROV、AUV等)等装备,为援潜救生工作提供了更为可靠的选择。当前,援潜救生技术正朝着可控、智能的方向发展。   可以看到,援潜救生技术并非随着潜艇的诞生而自然出现的,它与一国对潜艇的使用情况和认识紧密相关,这种“随生”的属性使得它只可能掌握在少数拥有先进潜艇设计制造技术的国家手中。不过,同时也必须承认,援潜救生技术的发展是建立在对潜艇事故的总结和研究基础之上的,这就决定了它永远滞后于潜艇设计制造技术。所以,称其为后知后觉的“高精尖”技术一点也不为过。
  求人还是求己?
  毫无疑问,潜艇救援工作的核心目标是救人,装备坏了可以再造,但一支训练有素的艇员队伍却是不可多得。综合世界各国的援潜救生案例,可以发现这样一个规律,艇员自救往往比单纯等待外部救援的效果更好。一是绝大多数情况下,事故发生时潜艇所在水深均小于其极限工作深度,因此艇员的自救逃生是有可能的,二是可以尽量保持潜艇的稳定状态,为外部救援力量抵达争取时间,三是潜艇在设计制造过程中,本身就预留了相应的受损冗余量并提供了多种自救方式。不过,自救方式虽然在时效性上具有巨大的优势,但对外部环境的要求更加苛刻,并月在可支配的资源量上也不如外部救援,因此到底采取何种方式还要视情而定。目前,世界上主流的潜艇救援方式有三种。
  紧急上浮这种方式是指潜艇遇险后,通过自身力量紧急上浮至水面,确保艇员安全。一般来说,这是最可靠也是应该最先考虑的救援手段。基本方法就是向遇险潜艇输送高压气体,以此吹排压载水柜,强行排出已灌入艇内的海水,同时采取相应的损管措施,使潜艇重新获得浮力。高压气体的来膊有两个途径,一是潜艇携带,另一个是救援船只输送。通常情况下,这种方式首先用于自救,如果实在无法上浮则应迅速发出求救信息,关闭发生事故的舱门,静待外部救援到来。372艇正是在主电机舱管道严重进水的情况下,仅用了不到3分钟的时间就关闭了近百个阀门和开关,同时操作了数十种仪器,最终排除险情,顺利上浮,实现了自我拯救。
  自救上浮
  在潜艇状态已无法支撑等待外部救援的情况下,指挥员应立即组织自救脱险,简单来说就是弃艇逃生。从规模上看,自救上浮分为单人脱险和集体脱险两种。
  对于单人自救上浮方式来说,最重要的就是对艇员的调压工作,原因就是在水下的压力比水面要大得多,人体在水下暴露如果不对身体进行调压则会受到外部环境的“挤压”,对器官造成损害,甚至导致死亡。而在上浮过程中或者浮出水面后,则需要对身体进行减压,否则就会因为体内外压力差异的迅速变化得减压病,这与在太空中对宇航员的调压相似。在逃生路径的选择上,需要使用潜艇在设计时预留的逃生通道,即负压舱,另外鱼雷发射管也可作为逃生出口。单人自救上浮方式主要有三类:一是自由上浮法。即在艇内对艇员完成增压后,离艇保持持续呼气状态自由上浮至海面。此法在1928年已被普遍采用,应用的理论极限深度为180米,不过现实中只有在68米处成功脱险的记录。二是快速上浮法。相对于自由上浮,此法需要艇员着充气外罩,同样在艇内完成增压后直接上浮至水面,优点是高压暴露时间短,在调压得当的情况下不会发生减压病,此法在实际应用中的最深脱险记录是183米,该纪录是1970年7月由英国皇家海军在马耳他岛附近海域进行的一系列潜艇脱险演习中创造的,它也是目前单人脱险中最先进和最常用的方法。三是减压上浮法。这种方法要求艇员着减压脱险装具,从鱼雷发射管出艇,按照为脱险设计的减压表指示,逐步减压,直至浮出水面。上世纪80年代与日本渔船相撞的秘鲁潜艇沉没后,艇员就是采用这种方式脱险的。不过,由于此法对人体器官损害较大,因此应用不多,实际成功记录在60米左右。
  不过,考虑到水压、水温和人体的承受能力,单人自救上浮方式一股用于潜艇遇险海域在浅海处的情况,如果失事位置距离水面超过180米,则必须依靠外部救援。
  另一方面,如果采取集体脱险方式,那么必定需要一个容器,这个容器就是潜艇自带的漂浮式救生舱。救生舱一般安装于潜艇耐压体上一个经过特殊设计的平台,潜艇内部有直达通道,在艇员进入完毕后即可人工操作脱离潜艇,慢慢漂浮至水面。它为艇员提供了一种无需调压的主动脱险方式,但由于容积有限并且会影响潜艇强度,所以不可能大量安装,救援规模无法满足全员脱险。1989年4月,俄罗斯“共青团员”号核潜艇失事后,有5名艇员就是采取这种方式脱险的,虽然最终只有一人生还,但其作用还是得到了世界各国的认可。
  外力救援一当潜艇的自身状态或外部条件不利于主动逃生时,就需要等待外力救援了。目前来看,技术成熟并且已大规模投入使用的外力救援方式一共有两种,分别是救生钟和深潜救生艇。
  救生钟是上世纪30年代发明的一种圆柱形舱室,内有1~2名操作人员,因外形像一口大钟而得名。目前应用较为广泛的救生钟一般分为上下两个舱室。上舱室是救生舱,内部通信、照明、水下电视和操纵装置一应俱全,可用来操控救生钟和运载艇员。下舱亨为通道,底部设计有与潜艇救生平台对接的接口。救生钟本身没有动力,它由救生船只的吊放系统放入水中,然后通过调节压力并在潜水员的帮助下与失事潜艇完成对接,艇员从对接口鱼贯爬进上舱室,再由母船吊出水面。其优点是结构简单,花费较少,但缺点也很明显,就是受水文、气象条件影响较大,现场必须有潜水员协助。即便如此,经过不断改进,如今救生钟依然是援潜救生的重要手段之一。
  深潜救生艇实质上就是一款微型潜艇,它由美国在上世纪70年代首次研制。其基本救援方法是由运输工具载至失事海域,驾驶员操作并调整至失事潜艇附近进行对接,随后上浮至水面将被救艇员转移至水面船只上。其优点是机动性更强,受海情和海况的影响较少,能够在潜艇设计破损深度实施救援,而且载人量较救生钟也更多。更好的性能意味着更高的技术要求和造价,美国海军此前装备的“神秘”号和“阿瓦隆”号深潜救生艇,分别耗资4.1亿和2.3亿美元,几乎等同于现在艘濒海战斗舰的价格。
  实际上,外力救援方式的最大问题不是技术本身,而是在等待外援期间,艇员的生命支持问题。高压、进水、寒冷、空气质量、有毒气体、饮水等都会时刻威胁艇员的性命,大多数情况下,从失事潜艇里“救”出的都是具具冰冷的尸体。“库尔斯克”号事件后,北约的专家曾表示尽管现在已拥有对沉没潜艇各舱室艇员进行援救的现代化设备,但艇员逃生的最好办法仍然是艇员自行组织,如果失事海域深度允许这样做的话。   所以,自救还是被救?看来求人还是不如求己。
  潜艇救援装备中的“明星”
  前面提到,援潜救生技术是绝对的“高精尖”技术,只掌握在少数国家手中。在这里面,各国都有自己看家本领。有些设计理念和技术水平超前,有些在救援行动中大放光彩,它们都是当之无愧的“明星”装备。
  美国:SRDRS(潜艇救援与再加压系统)作为世界上首席军事强国,美国海军拥有最现代化、最完整的的潜艇救援装备系统,其中最负盛名的当属2008年装备的SRDRS。它由四个功能模块(子系统)组成,分别是AUWS(评估/水下作业系统)、sDS(潜艇减压系统)、PRMS(带压援救模块系统)、PRMS-MSE(带压援救模块系统保障装备)。与美国海军此前装备的潜艇救援系统相比,SRDRS的亮点不少。
  首先,能够应对不同的救援情况。SRDRS设计了两种配置
  是SRC-RCS(潜艇救援系统一救援功能系统),另一个是SRC-TUP(潜艇救援系统一带压转移)。两者的区别在于所适应的失事潜艇艇员的内压不同,前者主要救援内压为常压的艇员,而后者主要针对内压大于常压的艇员(上限为5个大气压)。特别是带压转移能力,这为提高救援效率、保护艇员身体健康提供了完美的技术保障。
  其次,运输途径多样,机动能力更强。sRDRs系统能用各种中犁船只运输(大洋拖船、布设船、海洋油气田保障船等),和用运输机(C-5,C-17,C-130,C-141B,安-124,安-225)进行全球机动。按照美国海军的要求,全套系统应在接到进行救援行动命令后8小时内用汽车运到机场并装上飞机,装上母船甲板时间不超过18小时,从接到警报信号到第一批潜艇艇员出水的时间将不超过72小时。效率之高远超以往任何一套系统。
  再次,救援规模更大,作业条件更宽松。设计指标晁示,SRDRS可以通过10次下潜和上浮作业疏散155人,平均每次需时5小时。而在对失事潜艇倾斜角度的要求上,SRDRS扩展到了45°,这意味着它的环境适应能力更强,能够在恶劣的海况下执行救援任务。
  英国:MK-10快速上浮脱险抗浸服和LR-7救援艇英国在援潜救生方面取得了丰硕的研究成果,相关技术连美国也自叹不如。MK-10犁快速上浮脱险抗浸服和LR-7型救援潜艇就是其中的杰出代表。两者均是目前世界上装备范围最广的援潜救生装备,前者被多达22个国家引进,后者也有8个国家装备。
  MK-10犁快速上浮脱险抗浸服的最大特点是配有单人自充气救生筏,脱险艇员可在水面打开该救生筏,能够有效提高生存率。同时该型脱险服还具有结构简单、着装方便、操作容易、脱险深度大、保暖性能好等优点。艇员穿着脱险服在调压舱内快速加压至外界水深,然后上升出水。上升过程中,脱险服头罩内不断膨胀的空气可使脱险者保持正常呼吸。其最大理论脱险深度可达220米,实际中最大成功深度在183米。MK-10的“人气”有多火,看下面这个小故事就知道了。美国海军在1961年装备了用于快速上浮脱险的“斯坦克”头罩,包括头罩及肩围储气囊两部分,无保暖护具。但在实际使用过程中,由于这型头罩在充胀时向前突出,有碍艇员离艇,且无抗浸保暖功能,所以美国海军一直计划更换单人脱险装具,但苦于没有合适的选择。在俄罗斯“库尔斯克”号潜艇失事后,美国海军认识到潜艇失事初期自救的重要性,于是寺马从英国引进了1.5万套MK-10型快速上浮脱险抗浸服,并花大量经费对其现役潜艇的脱险调压舱进行了相应改装。目前,美国海军正在逐步换装MK-10的升级版MK-11型快速卜浮脱险抗浸服。
  LR-7深潜救援艇全长约7.6米,可在300米深度潜航12小时以上。艇内设有横向连接的3个球形舱室,前舱为驾驶室,中舱和后舱用于救生。执行任务时,首先通过艇首的球形透明罩确定失事潜艇方位,然后借助艇体下方的裙罩与后者对接,失事潜艇艇员即可安全转移至救生艇内。根据设计指标,LR-7可在恶劣海况下对各种型号的核潜艇及常规潜艇买施救援,每次最多能搭载18名遇险者。从单一装备的性能上看,LR-7是世界上已装备的技术最先进的深潜救援艇。
  2000年8月,在对俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇进行救援时,英国的LR-5型深潜救生艇就是绝对主力。加之2005年8月,又是英国人在太平洋海底解救了被困的俄罗斯AS-28型潜艇。英国的援潜救生技术得到世界范围内的认可,那么,LR-5的升级版本LR-7名声大噪也是理所当然的了。
  瑞典:S—SRV潜艇救援系统在传统大国的名单中,肯定没有瑞典的名字。但瑞典在潜艇设计制造领域的强大能力是毋庸置疑的,闻名遐迩的“斯特林”ALP系统就出自瑞典考库姆公司。同样,技术的互通性使瑞典的潜艇救援技术也处于世界前列,S-SRV潜艇救援系统就是其最新的拳头装备。
  S-SRV是考库姆公司在瑞典皇家海军原有潜艇救援系统——LRF的基础之上改进而来,研制目的是为了满足NSRS(北约潜挺救援系统)的要求。它有三个显著特点,一是与潜艇的最大对接倾角的设计目标是60°,如果成功达到,那么将对潜艇救援技术产生革命性的意义。二是一次下潜能够救援35名艇员,是世界上单次载量最大的潜艇救援系统。三是具备高压下的人员转运,这与美国的SRDRS的SIIC-TLP功能相似。
  中国:“大江”级潜艇救援舰由于在潜艇发展上起步较晚,我国在潜艇救援方面的技术储备与世界强国还有一定差距,特别是深海援潜救生技术。不过,在水面救援舰艇的设计制造能力上我国还是处于世界领先水平的,“大江”级潜艇救援舰便是我国的骄傲。
  “大江”级潜艇救援舰是我国海军排水量最大、设备最齐备的潜艇救援舰艇。首舰1976年服役,共有5艘在役。配备有长距离通信设备和直升机起降平台,可作为科学考察船使用。自服役以来,多次参加了包括南极科学考察、潜艇水下发射运载火箭在内的重大科研、军事和救助行动。值得~提的是,在引进LR-7之前,“大江”级配备了我国自主研制的国产新型深潜救援艇,该艇于1986年首次海试,全长15米,排水量35吨,最大下潜深度600米,可容纳4名艇员。
  在引进了LR-7型深潜救援艇后,我国深海援潜救生能力也跻身世界一流,接下来随着使用经验的积累和关键技术的不断突破,相信不久的将来,我国自主研制的具有世界先进水平的深海救援装备也将入役海军。
  关于援潜救生技术的发展趋势,国际上普遍认同应加强潜艇自救能力。原因在于自救的主动性、时效性更强,更利于艇员脱险。为此,美国海军还专门研制了SEAFIEX(潜艇悦险与救生专家系统)用于潜艇自救的辅助决策,俄军也开发了名为“失事潜艇事故信息综合评估系统”的类似系统。需要注意的是,在一心强化技术的同时不要忘了合作,鉴于援潜救生资源过于稀有,国际合作是有效提升援潜救生能力的重要途径。无论怎样,潜艇救援本就不是个单纯的技术命题,就像372艇创造自救奇迹一样,没有高超的指挥艺术和过硬的训练水平,再好的潜艇也挨不过那黑色3分钟。
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