■ 張光劍 李樹慶 杭州市消防救援支隊(duì)

一、背景

消防救援隊(duì)伍轉(zhuǎn)隸后，成為我國(guó)應(yīng)急救援的主力軍和國(guó)家隊(duì)，承擔(dān)著防范化解重大安全風(fēng)險(xiǎn)、應(yīng)對(duì)處置各類災(zāi)害事故的重要職責(zé)，黨和人民寄予厚望。在原有防、滅火和以搶救人員生命為主的應(yīng)急救援任務(wù)基礎(chǔ)上，水災(zāi)、旱災(zāi)、臺(tái)風(fēng)、地震、泥石流等自然災(zāi)害和交通、危化品等事故的救援，都成為了消防救援的主責(zé)主業(yè)。應(yīng)急管理部為加強(qiáng)專業(yè)隊(duì)伍建設(shè)，加快構(gòu)建“全災(zāi)種、大應(yīng)急”的救援力量體系，在全國(guó)布點(diǎn)組建了27 支地震（地質(zhì)）、山岳、水域等專業(yè)隊(duì)，在全國(guó)31 個(gè)消防救援總隊(duì)均組建了省級(jí)抗洪搶險(xiǎn)救援隊(duì)。

水域救援特別是潛水救援專業(yè)施救能力、訓(xùn)練設(shè)施，是綜合救援任務(wù)中的短板，改制前幾乎是空白[1]。

我國(guó)水域事故頻發(fā)，每年溺水死亡人數(shù)五萬余人，潛水救援打撈任務(wù)繁多。如2015年6月1日晚，客船“東方之星”在長(zhǎng)江中游水域發(fā)生翻沉，造成442 名人員遇難，只有12 人生還，其中2 人是被潛水員成功救出。2018年10月28日，重慶市22 路公交車墜入江中，15 人遇難，31日公交車被上海打撈局潛水員打撈出水。

潛水是高風(fēng)險(xiǎn)的活動(dòng)，根據(jù)潛水死亡事故統(tǒng)計(jì)，88%的事故發(fā)生在潛水活動(dòng)的初期階段，這表明熱身潛水是非常重要的，特別是在長(zhǎng)期沒有進(jìn)行潛水時(shí)，需要先進(jìn)行水肺復(fù)習(xí)。要確保救援潛水作業(yè)高效安全，經(jīng)常性針對(duì)性地開展對(duì)潛水員訓(xùn)練是非常必要的[2]。我國(guó)大部分潛水培訓(xùn)機(jī)構(gòu)都在城市里的泳池進(jìn)行，對(duì)救援潛水實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練意義有限。在江、湖、海開放水域訓(xùn)練始終存在風(fēng)險(xiǎn)。2020年，安徽六安2 名藍(lán)天救援隊(duì)員戶外潛水訓(xùn)練時(shí)遇難；2017年，潘家口水下長(zhǎng)城探索項(xiàng)目中有2 名潛水員失蹤。每年在我國(guó)開放水域潛水活動(dòng)死亡數(shù)十人，而且開放水域潛水員失事失蹤，搜索打撈十分困難危險(xiǎn)。

杭州市消防救援支隊(duì)在千島湖建立了水域救援訓(xùn)練基地，對(duì)如何開展救援潛水訓(xùn)練，確保受訓(xùn)潛水員的安全，進(jìn)行了探索。除了對(duì)隊(duì)員的安全管理、安全教育之外，開放水域的訓(xùn)練設(shè)施至關(guān)重要。為此，杭州消防救援支隊(duì)開展研發(fā)了開放水域阿基米德升降式救援潛水訓(xùn)練池。

二、研發(fā)目的

開放水域阿基米德升降式救援潛水訓(xùn)練池主要用于潛水教學(xué)與救援潛水訓(xùn)練，可設(shè)置在水質(zhì)相對(duì)較好的開放水域。如浙江千島湖、廣東萬綠湖、湖北丹江口水庫(kù)、重慶三峽水庫(kù)等，貼近實(shí)戰(zhàn)水域最好。

三、研發(fā)內(nèi)容

（一）救援潛水訓(xùn)練池，可以同時(shí)容納幾十名潛水員培訓(xùn)、復(fù)訓(xùn)，訓(xùn)練池凈空尺寸不小于長(zhǎng)20m、寬20m、水深0—120m 可調(diào)節(jié)。訓(xùn)練池四周設(shè)置安全圍網(wǎng)、水下高清攝像機(jī)，水下設(shè)置安全格柵底板。

開放性：字面上看起來是潛水訓(xùn)練池，但與陸地上的鋼筋混凝土封閉結(jié)構(gòu)完全不同，其四周采用透水安全圍網(wǎng)、底板采用透水安全格柵，潛水訓(xùn)練池內(nèi)與池外的水質(zhì)、水溫、水流、能見度是一致的，貼近實(shí)戰(zhàn)環(huán)境。

安全性：四周設(shè)置圍網(wǎng)，底板設(shè)置格柵，受訓(xùn)潛水員無論是有意還是無意的溜出到更廣闊的開放水域都無可能。采用升降式底板，可以按照潛水員的級(jí)別控制訓(xùn)練深度。假如潛水員訓(xùn)練出現(xiàn)緊急狀況，可以快速升起底板出水。

（二）救援潛水訓(xùn)練池四周設(shè)置浮力平臺(tái)（走道甲板），為整體密閉的鋼結(jié)構(gòu)（不是用多艘條船或塑料浮箱拼裝的），承擔(dān)整個(gè)訓(xùn)練池的靜荷載及訓(xùn)練活動(dòng)荷載，可抗十級(jí)風(fēng)浪，密閉的鋼結(jié)構(gòu)至少設(shè)有12 個(gè)密閉艙，浮力平臺(tái)的凈浮力每平方米不小于300 公斤。四周布置多組系纜樁，四角設(shè)置夜間警示燈。舷邊安裝靠泊防撞橡膠條。浮力平臺(tái)頂面為甲板走道，寬度不小于2m，表面可鋪設(shè)金屬防滑板或玻璃鋼防滑板或防腐木板等。

（三）池底板是研發(fā)的主要部件，依據(jù)阿基米德定律設(shè)計(jì)，由多根密閉空心不銹鋼管組成的排管結(jié)構(gòu)，排管上面滿鋪透水格柵，格柵眼小于30mm×30mm，開孔率大于百分之六十。格柵眼小于30mm×30mm 的設(shè)計(jì)，是基于潛水員攜帶的潛水電筒、潛水儀表、潛水刀等不被影響。底板為整體剛性結(jié)構(gòu)，除自身載荷外還要能承受每平方米不小于50 公斤的潛水教學(xué)訓(xùn)練活動(dòng)荷載，并保證在水域中升降及拖輪拖運(yùn)過程中結(jié)構(gòu)安全。阿基米德定律，浸入靜止流體中的物體受到一個(gè)浮力，其大小等于該物體所排開的流體重量，浮力（科學(xué)計(jì)算）公式：F浮=G排=m排g=gV排ρ液（V 排表述物體排開液體的體積），以密閉空心鋼管為例其全部在水下的浮力[3]（工程計(jì)算）計(jì)算式：

F浮=G排=V排ρ液=r2πLρ液（r 為鋼管半徑、L 為鋼管長(zhǎng)度、ρ液為水的密度=1）。

（四）水下圍護(hù)結(jié)構(gòu)：網(wǎng)眼小于20mm 的透水的圍網(wǎng)，把整個(gè)潛水救援訓(xùn)練池圍護(hù)起來，使之與池外開放水域隔開，確保潛水教學(xué)訓(xùn)練安全。可以用金屬網(wǎng)、塑料網(wǎng)，漁網(wǎng)。通過實(shí)踐，尼龍漁網(wǎng)會(huì)掛腳蹼不可用，金屬網(wǎng)重一點(diǎn)、價(jià)格高且在深水池安裝較困難，塑料半剛性網(wǎng)重量輕安裝維護(hù)方便。網(wǎng)眼小于20mm 的設(shè)計(jì)，是基于潛水員攜帶的潛水電筒、潛水儀表、潛水刀[4]等不被影響。

（五）底板升降裝置：用于提升或降低潛水池底板高度并承擔(dān)池底板的靜荷載及訓(xùn)練活動(dòng)荷載。在浮力平臺(tái)兩側(cè)對(duì)稱的布置若干組升降裝置，升降裝置分為電動(dòng)和手動(dòng)兩類，電動(dòng)的有電動(dòng)葫蘆卷揚(yáng)機(jī)、液壓升降機(jī)、電動(dòng)螺桿升降機(jī)等；手動(dòng)升降裝置常用手動(dòng)絞盤。水上比岸上多有不便，選用原則為簡(jiǎn)單實(shí)用維護(hù)方便。還要考慮風(fēng)浪晃蕩影響，底板升降裝置不能用硬連接。深度10m 以內(nèi)，幾種升降方式都可選用；深度超過10m 最好選用鋼絲繩卷揚(yáng)機(jī)。常用304 不銹鋼絲繩與下端底板相連接，升降幅度為0—120m，可以在0—120m 范圍內(nèi)任何位置停留。為了整個(gè)底板均衡升降，多個(gè)升降裝置必須為集中控制同步上升或下降。安裝了電動(dòng)升降裝置的，手動(dòng)升降裝置也必不可少，當(dāng)停電或故障，手動(dòng)裝置就發(fā)揮更大的作用。

（六）底板深度觀測(cè)。潛水員有18m、30m、40m、60m、120m、300m 多種級(jí)別，當(dāng)進(jìn)行某一種級(jí)別深度的訓(xùn)練，岸上教官隨時(shí)掌握潛水池底板的深度，控制潛水員不超過所持證的深度。底板深度觀測(cè)有水深標(biāo)尺和電子集中數(shù)顯深度儀表，最好是標(biāo)尺和電子集中數(shù)顯都具備，并將水深標(biāo)尺及電子探頭安裝在潛水池的四個(gè)角上。

（七）安全設(shè)施[5]：潛水訓(xùn)練池錨固位置應(yīng)盡量避開航道，選擇風(fēng)浪小且安靜的港灣里面。無論選擇在哪里安放，都要做好安全防護(hù)。一是在四個(gè)角上設(shè)置夜間警示燈；二是池外邊設(shè)置防撞護(hù)舷；三是在潛水池四周50m 外設(shè)置警戒浮帶，不能讓任何其他船舶駛?cè)搿?/p>

四、研發(fā)成果

2020年4月向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申報(bào)專利，專家組審核通過，11月份獲得授權(quán)，12月份第一個(gè)阿基米德升降式救援潛水訓(xùn)練池建造成功，投入杭州消防救援支隊(duì)千島湖水域訓(xùn)練基地使用，效果良好，填補(bǔ)了我國(guó)該領(lǐng)域空白。經(jīng)濟(jì)效益以25m×25m×30m 為例，如果采用牛頓力學(xué)設(shè)計(jì)制造的升降式救援潛水訓(xùn)練池造價(jià)大約500 萬元，用阿基米德原理設(shè)計(jì)制造的升降式救援潛水訓(xùn)練池造價(jià)只需要約100 萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯而易見，必將為推動(dòng)水域救援訓(xùn)練作出貢獻(xiàn)。