深海拖鱼打捞作业浅析

李治国 蒋文辉 姚文君
摘要:随着深海拖曳系统的技术逐渐完善,拖鱼在海底扫测方面的应用也日渐广泛。但海底世界的探测总伴随着无法预料的风险,实践中,拖鱼的丢失并非小概率事件,拖鱼的打捞却很少见诸报端。日前,有幸参与了一次拖鱼打捞的全过程,遇见了一系列意想不到的挑战和问题,最终将拖鱼成功打捞出水,在这里和大家一起分享。
关键词:拖鱼 压载器 ROV 光电复合缆 DP DGPS 减摇水舱
1拖鱼丢失过程
日前,某轮装上深海扫测系统ProSAS(合成孔径声呐扫测装置),赴远洋进行深海扫测作业,扫测地点平均水深约4 000m。经2个月不间断的扫测后,回收拖鱼准备到下一区域扫测,当光电复合缆回收至只有300m时(水深约3 500m),光电复合缆与压载器连接处断裂,拖鱼连同压载器(拖鱼和压载器的连接用的是一根约50m长的中性浮缆)一起丢失。
2 打捞决策、方案及准备
2.1打捞决策
拖鱼是和压载器一起丢失的,虽然拖鱼的浮力大于重力约1 000N,但压载器的重力大于浮力约8 000N以上,拖鱼及压载器整体的重力远大于浮力,故拖鱼及压载器整体在光电复合缆断裂后应垂直向下,压载器沉降至海床上,拖鱼在50m中性浮缆的连接下漂浮于水中。预想用ROV寻找及打捞拖鱼的难度并不大,预估打捞费用远低于拖鱼的价值,故决定着手准备进行打捞。
经讨论,打捞的初步方案为:ROV先入水寻找拖鱼,找到后,ROV再携带足够分量的沙袋入水,把沙袋绑在拖鱼上,让拖鱼及沙袋的重力稍大于其浮力,让拖鱼先沉降在海床上;ROV切断连接拖鱼及压载器的中性浮缆后,再带着拖鱼一起上浮出水,出水后用船上的克令吊将拖鱼吊起放置于甲板上;然后ROV再次入水,打捞压载器出水,以了解光电复合缆断裂的原因。
2.2 打捞准备
(1)ROV的选择
就便选择了某知名公司的Remora III型ROV,该ROV属于中小型ROV,最大下潜深度6 000m,功能强大,战功卓著,作业团队配合默契,租金合理,非常适合本次打捞任务。
(2)船舶DP系统、克林吊的准备
一般来说,ROV水下作业,都要求船舶用DP配合使用。本次打捞作业,距离陆地3 000km以上,水深4 000m左右, DP定位系统,有且只有仰仗DGPS的卫星差分信号,故DP定位系统须配备一至两台在作业区域能收到卫星差分信号的DGPS,所幸该轮DP定位系统配置的DGPS在作业区域能收到卫星差分信号。
将右舷克林吊所有的液压软管换新,申请临时检验,重做吊重试验等。
(3)ROV上船安装
按照该型ROV的液压泵站及A Frame的尺寸,整体制作一个平台,上船安装焊接固定后,再安装ROV的液压泵站及A Frame,实际效果见图1。ROV的控制操作站,集成在一只集装箱内,集装箱吊上船后就近安装于ROV平台旁。
水下定位ROV用的超短基线发讯器,与该轮DP定位系统的水听器型号类同,选择就便安装水听器上,省去了很多麻烦。
整个准备过程,快速高效,一周即告完成,在锚地试妥ROV各功能后,出发打捞。
3打捞过程
预想中的打捞过程并不复杂,计划用1~2天的时间,ROV下水2~3次,即可完成。但整个寻找打捞过程,用4个字来总结,却是“步步惊心”:
ROV第一次下水:船舶抵达指定海域,22:00释放ROV开始第一次水下作业。次日1:06时,ROV信号突然丢失,立即回收ROV;回收后发现为铠装电缆缠绕故障,见下图3-1;分析原因,应为新装的铠装电缆首次使用,内部扭力没有完全释放,导致故障发生。
ROV第二次下水(实际上ROV并没有下水,仅是铠装电缆下水):经过近一天的抢修,23:45,铠装电缆故障处理完毕,使用约0.5t的铁块吊在铠装电缆的端部,铠装电缆第二次下水至3 500m水深,以释放铠装电缆扭力。
ROV第三次下水:释放扭力后的铠装电缆与ROV连接完毕,测试正常后,第三天3:41,ROV第三次下水作业;6:25,ROV到达海底,经过约1个小时寻找,7:30,距离丢失地点前方约300m处, 3 642m水深的海底发现拖鱼,确认设备完好,开始回收作业;但由于ROV所携带配重沙袋不够,拖鱼不能沉于海底,作业终止。
ROV第四次下水:12:05,ROV再次下水作业;19:15,配重沙袋绑扎完毕,拖鱼沉于海底,ROV切断中性浮缆携拖鱼起升;20:45,ROV距水面约1 000m时,拖鱼与ROV的连接卸扣松开,拖鱼再次丢失;所幸本次多绑扎了几个沙袋,拖鱼及沙袋的重力至少大于浮力1 000N,并且1 000m水深以下洋流的影响可以不予考虑,估计拖鱼还是会垂直向下沉于海床上。
ROV第五次下水:23:50,ROV第五次下潜,又经过约1个小时的寻找,在第二次丢失点约400m外再次发现拖鱼;ROV上浮携带工具准备再次打捞。
ROV第六次下水:第四天3:52,ROV第六次下水作业;11:05成功回收拖鱼,回收时用该轮右舷克令吊将拖鱼吊上直升机平台,由于打捞区域处在大洋深处,船舶摇晃不可避免,该轮虽配有减摇水舱,船舶横摇亦超过了10度,拖鱼也不可避免地与该轮发生了轻微碰撞,所幸除拖鱼的铝合金框架有轻微变形外,并未对拖鱼造成其它损害。应该说,从现场的情况看,起吊拖鱼时,在船舶横摇超过10度的情况下,克令吊经受了严峻的考验,所幸准备阶段时各措施得力,确保了拖鱼的顺利起吊。
ROV第七次下水:13:05,ROV第七次下水作业;18:45,成功回收配重块。
4 拖鱼光电复合缆断裂原因分析
从断裂部分及断裂的切口情况来看,见下图3;发生断裂的原因,多数和上文中的ROV第一次下水信号突然丢失的原因类同:为新装的铠装电缆首次使用,内部扭力没有完全释放,扭力最后集中于铠装电缆的根部,长时间扫测后,铠装电缆疲劳断裂。
5 总结
(1)两次因为新装的铠装电缆内部扭力没有完全释放而出现问题,以后ROV及拖鱼使用新的铠装电缆要引以为戒,特别是深海作业,铠装电缆预计会入水较长时,应有相应对策:如新的铠装电缆内部扭力的释放、拖鱼入海扫测一段时间后应定时出海检查等。
(2)原先预想的打捞全过程,难点在准备阶段,后来发现是现场打捞作业时更具挑战,深海长涌浪、船舶横摇给作业带来的困擾是全方位的。以后建造配合深海打捞的船舶,减摇水仓应考虑配置。DP的定位系统,最好配置1~2台能收到卫星差分信号的DGPS。
(3)拖鱼被打捞出水前,应多绑一些沙袋,至少让拖鱼及沙袋的重力大于浮力1 000N以上,这样万一在打捞出水的过程中,拖鱼再次丢失,拖鱼会垂直向下沉于海底,方便再次打捞时寻找。
(4)ROV作业的时间、下水次数,都比预计的要增加一倍以上,究其原因,有一些事前无法预料的困难出现的原因,也有作业各方对困难准备稍显不足的因素。所幸最后顺利打捞成功,拖鱼几无损伤,费用增加也可以忽略不计,是一个作业各方都能接受的结果。