载人潜水器是可以运载科学家和工程人员进入深海亲临其境进行现场勘探、取样探测研究的重要运载装备[1]。在深海科学研究中发挥了不可替代的作用。美国的载人潜水器“阿尔文”号曾于20世纪70年代在东北太平洋的加拉帕格斯岛附近的海底,首次发现海底黑烟囱和化能合成生物群落。法国“鹦鹉螺”号载人潜水器开展了东太平洋CC区深海多金属结核区海底生态调查,俄罗斯“和平号”载人潜水器通过在贝加尔湖开展科学研究发现了巨大储量的天然气水合物,日本“深海6500”号曾在造成3 000余人死亡的1933年日本三陆冲地震震源处,发现过地震的痕迹和大裂缝[2]。
世界载人深潜史上伟大的发现,极大地推动了世界深海科学研究的发展,我国自主研制的“蛟龙”号载人潜水器于2012年6月太平洋马里亚纳海沟创造了7 062 m的世界同类载人潜水器的最大下潜深度,实现了我国深海技术发展的新突破和重大跨越,使我国具备了到达全球99. 8%海底进行作业的能力,标志着我国载人深潜技术总体上达到国际领先水平[3]。近年来连续完成了2013年、2014年和2016年度“蛟龙”号试验性应用航次,在南海、西南印度洋、西北太平洋的海山区、深渊区和热液区等完成了近百次下潜作业任务,取得了大批高质量的海底生物、地址样品及视像等数据资料。为我国深海科学考察做出了突出的贡献。
然而深海载人潜水器应用保障系统庞大,从日常维护保养到海上下潜作业,需要专门的大吨位工作支持母船,专业的技术支撑保障队伍,且应用航次参航单位多、任务来源复杂,需要多个组织机构、多方人员共同配合方可完成。研制完成后应用与发展的投入较大,用好、管好载人潜水器等重大深海装备一直是各个载人深潜技术强国面临的难题。以“蛟龙”号载人潜水器为例,作为世界上同类型作业型载人潜水器中下潜深度最大的潜水器,“蛟龙”号的安全保障工作显得尤为重要[4]。“蛟龙”号经过了多年的海试及试验性应用,形成系列规程规范,有效地保证了航次安全实施,但制度不够系统完善,无法满足目前试验性应用乃至以后业务化运行期间安全保障的需要。为保障潜水器安全有序运营,本研究针对我国科技管理体制和“蛟龙”号维护保障要求,在充分吸收海试与试验性应用安全保障经验的基础上,研究了“蛟龙”号安全保障制度体系的编制方法,构建了“蛟龙”号载人潜水器试验性应用安全保障管理制度体系。为“蛟龙”号载人潜水器业务化运行提供了管理依据,也为未来其他载人潜水器运行管理提供参考依据。
“蛟龙”号载人潜水器下潜作业主要流程有:前期准备-下潜前准备-布放潜水器-水面检查-潜水器下潜-潜水器作业-潜水器上浮回收-潜水器维护(图1)。
根据上述潜水器下潜作业流程,在总结多年来海试及试验性应用组织管理经验的基础上,形成了一套成熟完善的“蛟龙”号载人潜水器试验性应用航次组织实施体系(图2)。
根据潜水器的技术特点和运行管理要求,同时借鉴国外同类型载人潜水器的维护情况,“蛟龙”号载人潜水器的全寿命维护保障可分为3种类型:日常维护保养、中修和大修。①日常维护保养要求每年开展,主要是在“蛟龙”号完成航次下潜任务后,对“蛟龙”号进行一次全面的检查、维护、修理,完成年度检验,并为“蛟龙”号执行下一年度的航次任务做好技术上的准备工作。其主要任务包括:航次后的全面检查维护、损坏部件的修理或更换、定期的通电检测与调试、船级社年度检验等。②中修每5年进行一次中修,中修除了完成日常维护保养的所有内容外,还要进行耐压设备的拆检、密封结构的拆检、充油设备的清洗、所有设备的检验等。③每10年进行一次大修,大修除了完成日常维护保养和中修的所有内容外,还要进行所有充油电子设备的更新、观察窗更新、所有密封件更新,进行技术状态评估与分析,进行海上试验等。
“蛟龙”号维护保障工作迫切需要与之相适应的科学的管理制度。
2002年科技部将深海载人潜水器研制列为国家高技术研究发展计划(“863”计划)重大专项,正式启动了7 000米级“蛟龙”号载人潜水器的研制工作,2008年完成了本体的研制,2012年成功下潜至7 062 m。作为我国第一台深海载人潜水器,其运行管理工作具有如下特点。
“蛟龙”号载人潜水器隶属于中国大洋矿产资源研究开发协会(以下简称“大洋协会”),由国家深海基地管理中心(以下简称“深海中心”)代为管理运营,大洋协会每年向深海中心拨付委托管理费用,并制订年度考核评价体系,年底针对潜水器技术状态及应用成果对深海中心进行考核;深海中心须按照潜水器相关技术文件要求和航次应用任务安排,开展潜水器日常维护、检修、修理等工作,并开展潜航员等技术保障人员培训等工作。
“蛟龙”号载人潜水器由中国船舶重工集团公司第702研究所(以下简称“702所”)、中国科学院声学研究所和中国科学院沈阳自动化研究所等多家单位共同研制完成,潜水器于2015年正式移交至国家深海基地管理中心,潜水器的维护保障管理职能也随即转移至深海中心。潜水器的日常维护及海上保障工作由深海中心组织完成,潜水器研发单位作为技术责任单位提供必要的技术支持。研发与维护保障管理单位分属不同系统单位。
“蛟龙”号载人潜水器的产权归属方、用户、研发单位隶属于不同的组织系统,涵盖了国家海洋局、中国船舶重工集团公司和中国科学院等涉海研究所及高等院校等。系统跨度较大、组织管理模式不同,增大了组织协调难度。
针对我国科技管理体制和“蛟龙”号的技术特点,本研究从安全保障机制、维护保障管理和技术指导支持3方面考虑,按照“三位一体”制度体系的构建方法,建立了由管理规定、实施办法、操作规程和技术手册组成的多层级为一体的“蛟龙”号管理制度体系。
本制度体系共包括安全保障管理规定-实施办法-操作规程-技术手册4个层级。
“蛟龙”号载人潜水器试验性应用工作安全保障管理暂行规定是整个管理制度体系的纲领性文件,对“蛟龙”号载人潜水器试验性应用工作中设备维护保障、航次组织、航次成果管理及应急处置等任务分工、工作原则及要求进行了明确;实施办法层级由程序性管理文件和船舶安全管理体系文件组成,主要对“蛟龙”号载人潜水器试验性应用工作的管理程序以及“向阳红09”船的安全管理等进行了规定;操作规程层级文件重点规定了日常维护、保养、维修和海上现场作业的技术流程。
第四层级由“蛟龙“号载人潜水器及水面支持系统相关的操作手册和技术文件组成,该层级文件主要有潜水器研发单位、技术责任单位提供并颁布实施(表1)。
根据“蛟龙”号载人潜水器试验性应用工作安全保障管理暂行规定的要求,将潜水器试验性应用工作划分为日常维护、出航检查和海上作业3个阶段,分别对潜水器本体、水面支持系统、作业工具等系统制订了7个实施办法(表1)。
操作规程层级文件依据“蛟龙”号载人潜水器本体及水面支持系统各个分系统维护保障技术要求,结合海试及试验性应用过程中形成的规程规范制定,共包括“蛟龙”号载人潜水器下潜前本体准备规程、水面支持系统维护保养操作规程、“蛟龙”号载人潜水器深潜作业规程等21个文件,从技术层面支撑了上一层级7个实施办法(表1)。
技术手册层级文件是有潜水器及水面支持系统研发单位提供的,在潜水器研制、海试及试验性应用阶段不断积累的各系统操作技术支撑类文件,具体规定了载人深潜维护保障与运行的有关操作流程、注意事项等技术要求,该层级共有39个文件组成。其中也包括“蛟龙”号载人潜水器及水面支持系统海上作业安全保障措施及应急预案(表1)。
为了进一步检验该制度体系的合理性、科学性及全面性,利用“蛟龙“号载人潜水器执行中国大洋第37航次(2016年“蛟龙”号试验性应用航次)的机会,从潜水器备航到海上作业保障,对制度体系进行了全面的宣贯和深入的贯彻执行。将制度体系中的各项规范、制度充分落实到载人潜水器试验性应用工作的各个环节中。航次海上作业安全管理按照“安全第一、预防为主、综合治理”的方针和“谁主管、谁负责”的原则,实行分岗位、分级管理。层层落实,责任到人。在该制度体系的规范保障下,潜水器顺利完成了20余次下潜作业任务,其中超过6 000 m的大深度下潜9次,取得了大批高质量生物、地址样品及视像、数据资料。在大深度、高海况、海底地形复杂、航次执行时间长的情况下,人员、设备情况良好,圆满地完成了航次任务。在实际应用过程中发现,该制度体系能够较为全面地涵盖载人潜水器试验性应用工作过程中涉及的各阶段工作,对各项工作能够起到规范、监督作用,各项工作逐渐趋于制度化、规范化,有效地保障了试验性应用工作安全、顺利进行。
深海载人潜水器的应用是我国实现“深海进入、深海探测、深海开发”的一项重要任务,建立科学有效的制度体系具有重要意义。本研究以“蛟龙”号载人潜水器应用工作为切入点,在“蛟龙”号海试与试验性应用的基础上,编制了制度体系并进行了应用验证。实践证明:本制度体系具有结构严谨、条款清洗和实用性强等特点,可有效地保障“蛟龙”号载人潜水器的安全应用。
该制度体系可推广到国内其他同类型的载人潜水器的运行工作当中。为我国载人潜水器的发展及应用提供安全保障。
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