繩索在應急救援中的應用

隨著人們對海洋領域的開發，海洋運輸、能源開採等海洋工程日益頻繁，隨之而來的海洋事故也頻繁發生。由於海洋水域廣闊，海洋環境變化多樣，在發生海難事故時實施快速而有效的救助是目前世界各國海上救助組織共同面對的重大難題。

水上災害事故發生突然，平時很難進行預測，正是由於這種不可預測性、偶然性、潛伏性和突發性，對從事水上經濟活動的人員生命財產構成了嚴重威脅。常見的水上災害事故有船舶失火、爆炸、觸礁、碰撞、翻沉、油品泄漏等。其中，失火和爆炸性事故居多，尤其是貨油輪一旦發生油品泄漏事故，火災危險性和對環境破壞性更大。海事救援等水域事故救援相對於陸地救援而言具有時效性強、危險性大、專業性強等特點。在水域中人類溺水超過5分鐘就會有生命危險；海況環境複雜多變，在水域內救援人員一旦不慎或操作不當則自身就可能溺水犧牲。因此在海事救援等水域救援中，與時間賽跑就是與生命賽跑，需要各種快速、高效的救助裝備。

在處置災害或突發事故過程中，以繩和繩索系統作為搶險主體的救援稱為繩索救援。繩索救援在整個搶險救援體系中占極其重要的地位，幾乎每一次搶險救援都需要繩或繩索系統進行輔助和保護。繩索救援分為：定位、接近、穩固和輸送四個步驟。救援的成功與否很大程度上取決於救助繩索（纜）的正確配置和使用。在海事救援中需要多種救援技術，需要在高空或者水平方向上接近遇難船隻或人員。

的繩索救援技術起步較晚，2000年引入日本的螺旋繩技術，距今已有十幾年的時間。該技術使用的繩索為12mm的三股捻繩繩索，承重在500kg以內，材質一般為尼龍，長度大概為30~200m。螺旋繩救助技術與目前國際主流的繩索救援技術相比，屬於本能的最基本的逃生自救和救援技術，更加關注於繩索的打結方式，不使用也不能使用現代防墜落裝備，屬於嚴重落後的繩索救援技術，不適應繩索救援尤其是高空救援的現實需要。目前國內已經開始引進並學習歐洲、北美的先進救援技術。目前國際上救援大致可以分為兩個體系:一個是以IRATA為代表歐洲高空救援系統；另一個是以是以NFPA為代表的北美系統。

IRATA是國家工業繩索行業協會的英文簡稱。該組織負責制訂嚴格的高空繩索技術指導以及培訓準則。IRATA的技術系統是一套極安全且極具效率的高空作業系統。協會兩份主要指引文件分別為《IRATA國際作業守則》及《IRATA總體要求》。IRATA繩索技術系統亦是眾多高空作業技術中,擁有最優良安全紀錄的技術系統。NFPA是美國消防協會英文簡稱。該協會宗旨是推行科學的消防規範和標準,開展消防研究、教育和培訓;減少火災和其它災害,保護人類生命財產和環境安全,提高人們的生活質量。

黑龍江省公安消防總隊大慶支隊楊汝彬在《消防與歐洲、北美繩索救援技術要點比較研究》一文中系統比較了三種繩索救援技術的不同。

歐洲救援繩索使用CE標準體系（EN 1891）的靜力繩，EN1891標準要求靜力繩的技術指標超過10項，如靜拉力 、8字結結點拉力 、墜落係數為0.3時首次衝擊力、墜落係數為1時墜落次數（100kg）、皮芯滑動率、50/100kg拉力下延展率、外皮百分率、內芯百分率、縮水率、線密度、材質等。其繩索直徑範圍較大，從4mm的輔繩到16mm繩索都有，但是工業作業與救援繩索直徑範圍較窄。以法國Beal品牌的繩索為例，其救援繩索直徑範圍為10~11mm，另有12.5mm的救援繩索主要針對北美救援市場製造；工業作業直徑範圍為10.5~11mm；軍警以及其他特殊用途的繩索直徑範圍為9~11mm；樹上作業用繩索直徑範圍為10~13.5mm 。歐洲IRATA工業繩索作業推薦使用CE標準體系（EN1891）1lmm直徑靜力繩。由於10.5mm與11mm直徑的靜力繩性能相差不多，二者最低破斷負荷的區別意義不大，當前歐洲工業繩索作業與繩索救援更傾向於使用較輕便的10.5mm直徑的靜力繩。隨著生產技術的進步，繩索質量與強度會不斷增強，而繩索直徑自然會不斷減小，現在工業作業所用繩索直徑已經下降到10.3~10.8mm的主流範圍。繩索輕量化是國際繩索發展的必然趨勢。當前10.5~11mm直徑的靜力繩具有最佳的兼容性和全球通用普及性，能與歐洲CE標準體系的各種現代化裝備兼容使用。

北美救援繩索使用符合NFPA1983標準的安全繩。NFPA1983標準對安全繩性能要求只有最低破斷負荷、延伸率、耐高溫性能等3項技術指標，規定繩索直徑範圍從7.5~16mm，每隔0.5mm為一個繩索直徑尺寸。逃生繩（用作輔繩）直徑範圍為7.5~9.5mm（包括下限，不包括上限），最低破斷負荷應不小於13.5kN；輕型安全繩直徑範圍為9.5~12.5mm（包括下限，不包括上限），最低破斷負荷應不小於20kN；通用安全繩直徑範圍為12.5~16mm （包括下限與上限），最低破斷負荷應不小於40kN。規定當負荷達到最小破斷強度的10%時，繩索延伸率為1~10%。目前北美繩索救援技術體系主要使用最低1/2inch（17.7mm）直徑的靜力繩作為救援主繩，最低破斷負荷（MBL）為4000kg。

相較之下，北美1/2inch的靜力繩線密度較大，繩索裝備較重，操作救援較為笨重，繩索過硬不易打結，且繩結內空隙較大，影響繩結強度及救援效率，尤其是使用一段時間后繩索打結問題更為明顯。與之配套的救援設備也相對笨重。歐洲使用的10.5~11mm的靜力繩配套裝備則更加輕量化、高效能，且更加安全。

的救援繩索採用的標準為GA 494—2004《消防用防墜落裝備標準》，借鑒了北美NFPA1983標準，安全繩性能要求也只有最低破斷負荷、延伸率、耐高溫性能等3項技術指標，安全繩直徑範圍為9.5~16.0mm。GA 494—2004標準中並沒有明確區分靜力繩和動力繩，對繩索的性能指標要求過低，遠遠不能滿足實際救援工作的需求。

目前，使用的螺旋繩技術與配套裝備是2000年之後從日本引進的，多為12mm的三股繩，是一種最基本的繩索，外層沒有護套保護，容易老化，救援時易發生磨損，尤其不適合高空用救援繩索。該繩索與其他滿足CE標準的繩索配套裝備不匹配。

在繩索救援領域，國內裝備已遠遠落後，需要及時進行更新換代。現在，香港引入歐洲IRATA技術和北美繩索救援技術，實踐操作后最終選擇了歐洲的IRATA救援技術。從歐洲與北美救援裝備和技術來看，歐洲IRATA技術體系的繩索救援技術將最終取代北美繩索救援技術。使用輕量化的滿足歐盟CE標準認證的繩索，是救援繩索領域未來的一大趨勢。

2 救援繩索原料的選擇

按照CE標準和NFPA1983標準生產的繩索多為尼龍纖維製作的靜力繩或動力繩。在海事救助中，繩索拖拽的對象包括千萬級噸位的船隻、平台等，要求拖纜具有較大的工作負荷。傳統拖纜一般採用鋼絲纜和大直徑的化纖繩纜，由於重量較大和直徑較粗，救助人員在進行拋擲和救助操作過程中非常不便，不能為救助工作贏得寶貴時間。鋼絲繩纜的重量大、操作不方便、在海水中容易產生鏽蝕，因此不適宜用於大型救助工作中。

隨著高性能合成纖維的發展以及制繩工藝的提升，一些高強輕質的繩纜逐漸應用到海事救援等作業中。其中包括超高分子量聚乙烯纖維繩索、芳綸繩索等。

2.1 超高分子量聚乙烯纖維繩索

目前公認的強度比最好的繩索為超高分子量聚乙烯纖維繩索。該繩索可與鋼絲繩索進行等體積替代，用於比鋼絲相比同等或更大的強度，但是重量卻只有鋼絲繩的1/7。超高分子量聚乙烯纖維重量較輕，可以降低繩索重量引起的傷害，降低甲板上設施的損壞，維護簡單無需潤滑，具有扭矩平衡的特點。繩索拼接簡單，可以很方便的修復。

隨著高性能纖維的持續發展，國外廠家大都使用高性能纖維來進行繩索的生產。如美國制繩業巨頭Samson公司產品中80%以上以UHMWPE纖維為原料。Samson公司與繩索使用商直接聯繫合作開發，對該類繩索進行了廣泛而深入的研究，開發出了一系列不同性能和領域應用的超高分子量聚乙烯纖維繩索。其中應用較為廣泛的繩索包括Am Steel-Blue，Saturn-12，Quantum系列，Q-12 Defender等產品等。

由於高性能纖維繩索，尤其是HMPE纖維繩索性能優異，Samson公司早已開始了其在美國造船行業使用迪尼瑪纜繩取代鋼絲纜和大直徑纜繩作為拖纜和高強工作纜的推廣計劃。

孫世彬在《高強救助纜——迪尼瑪繩的使用與分析》一文中介紹了幾個使用迪尼瑪繩索進行成功拖纜的案例，認為HMPE繩索是最適合救助作業的高強纜繩。通過北海救108輪和德翔輪的救助實踐，救助船隊所屬專用救助拖輪都配備有直徑28mm的引纜和直徑64mm、72mm和84mm的救助拖纜。

2.2 芳綸繩索

芳綸纖維是另外一種應用較為廣泛的高性能纖維，具有耐高溫、重量輕、強度高等特點，其最突出的特點是可以抵抗高溫環境。芳綸的連續使用溫度範圍極寬，－196℃~204℃範圍內可長期正常運行，在150℃下的收縮率為零，560℃的高溫下不分解不熔化，因此芳綸繩索現已成功應用於多個領域。

但是芳綸繩索本身是不能耐受火焰接觸的，為響應在海洋石油運輸業需要的一種應急繩索，Samson公司使用耐火的Technora纖維合作開發了一種產品名稱為Vulcan的繩索。該繩索使用了一種特殊的防火塗層，可以使芳綸的防火性能加強。塗層具有特殊的膨脹特性，在高溫或火場中時會擴張形成一個高密度的絕緣層，使繩索在一定時間內保持更多強力。經測試證明，防火塗層可以保護火焰接觸部位不受損害並進行熱絕緣，因此Vulcan繩索可以更有效地抵抗高溫，而且與鋼絲繩等相比可以使繩索的質量大大減輕。

3 海洋救助拖船的繩網裝備配置

海洋救助拖船是對海上遇險人員和船舶實施有效救助的專用船舶，可以實現拖曳救助作業功能、對外消防滅火功能、海面人命救助功能等。拖曳救助功能是對海上遇難船舶進行人命救生和救助拖曳，如拖曳擱淺、觸礁船舶脫險及拖曳失去機動能力的船舶返回港口等，並能夠進行深遠海長距離拖航作業。

拖曳救助設備是實現拖曳救助功能的重要組成部分，包括液壓拖纜機、救助纜儲纜液壓絞車、擋纜樁等。

3.1 液壓主拖纜機

主拖纜機是海洋救助船隻進行海上救助拖曳工作的關鍵性大型設備，有雙捲筒、卧式、高低或水平布置。主拖纜機捲筒最外層的拖纜拉力應大於拖纜的系樁拖力。目前10000kW以上的海洋救助拖船液壓拖纜機的工作負載通常配置在200t以上，繩速0~5m/min以上。拖纜機的靜態支持載荷按主拖纜破斷負荷的1.1倍選取。拖纜機捲筒的容量為至少各捲筒能容納一根所配置的主拖纜。在船上採用單捲筒拖纜機時，應另配備十台單卷纜筒備用儲纜液壓絞車，以便儲存另一根主拖纜，且儲纜液壓絞車位置應方便替換主拖纜。拖纜機捲筒應設有自動排纜裝置，拖纜張力、速度和長度可以任意調節，可進行超負荷與輕負荷報警，並設有應急釋放以及應急剎車裝置。

3.2 主拖纜及拖曳作業附件

海洋救助拖船按照遠洋長距離拖航作業設計，根據船級社《海上拖船指南（2011）規定》，拖輪系柱拖力（BP）在883kN以上且拖航時間≥72h，主拖纜的最小破斷力（MBL）應不小於兩倍的系柱拖力值。主拖纜長度應不小於BP/MBL×1800m。海洋救助拖船的主拖纜一端帶索節頭，分別儲於主拖纜機兩個捲筒上或備用儲纜液壓車上，拖曳作業並配置有連接三角板眼與主拖纜的短纜、引纜、引索、綁紮纜、保險纜等相關輔助拖帶拖曳纜繩附件。

在進行拖曳救援的繩索接近和穩固步驟中，需要人工帶索連接至被救船隻或者使用拋繩器進行繩纜拋射固定。因此繩索在絞盤上纏繞時務必保證繩索按次序排列，保證每層每圈繩索無纏繞，以免對救援造成影響。

4 繩索保養與使用注意

任何情況下，愛護繩索就是愛護生命。一條安全的繩索不僅需要有良好的設計、可信的檢測、正確的使用，還需要適當的保養。以下為幾點注意事項：

第一，在第一次使用繩索時需要為繩索建立檔案，並在之後每次使用繩索時進行記錄。

第二，繩索使用中要使用合適的配套裝備，盡量避免接觸稜角、沙粒等容易對繩索產生磨損的地方，為繩索增加必要的保護套，盡量避免與化學藥品接觸。

第三，使用后及時清洗繩索，清洗時應使用中性洗滌劑並用清水沖洗趕緊后，在陰涼處自然晾乾。不使用時要放入繩包中，以免在運輸、儲存等過程中對繩索造成損傷。

第四，每次使用前要認真檢查繩索表面有無划傷磨損腐蝕等，對出現繩索外觀變異等情況時不得繼續使用；繩索發生負荷超載或突然墜落等現象，或被用於方法不當的救援場所時，建議立即更換繩索。