ISO 213212026 船舶和海洋技术 载人潜水器 操纵试验标准立项发展报告

船舶和海洋技术载人潜水器操纵试验标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Shipsandmarinetechnology—Human-occupiedsubmersibles—Manoeuvringtests摘要随着海洋资源开发、深海科学考察与应急救援作业的不断深入，载人潜水器作为深海作业的核心装备，其操纵性能直接关系到水下作业效率与乘员安全。然而，长期以来国际上缺乏针对载人潜水器操纵试验的统一技术标准，不同国家和制造商的试验方法、评价指标与报告格式存在显著差异，制约了装备的国际互认与交流合作。本文系统阐述了ISO21321:2026《船舶和海洋技术载人潜水器操纵试验》国际标准的立项背景、编制过程与核心内容，分析了该标准在试验条件、试验项目、数据处理和结果评定等方面的技术框架。该标准由国际标准化组织（ISO）发布，填补了载人潜水器操纵试验国际标准的空白，为载人潜水器的设计验证、性能评估和安全运营提供了统一的规范性依据。本报告还对该标准的推广应用前景及后续修订方向进行了展望，以期为相关领域从业人员提供全面的参考。关键词：载人潜水器；操纵试验；国际标准；ISO21321；海洋技术；船舶标准化一、引言浩瀚的海洋蕴藏着丰富的矿产、生物与能源资源，是人类可持续发展的战略空间。近年来，随着深海探测与作业技术的高速进步，载人潜水器（Human-occupiedsubmersibles,HOS）在海洋科学考察、水下工程作业、海底资源勘探、应急救援与文物保护等领域的应用日益广泛。从我国“蛟龙”号突破七千米深潜纪录，到“奋斗者”号坐底万米深渊，载人潜水器已经成为各国角逐深海的关键装备。然而，要确保这样一种技术高度密集、作业环境极端苛刻的装备安全可靠地运行，对其操纵性能的科学评估是不可或缺的重要环节。操纵性能，是指潜水器按照驾驶人员意图保持或改变运动状态的能力，包括航向保持、回转、倒车、变速、潜浮、动力定位等一系列动态特征，直接决定了潜水器在水下的机动性与安全性。但长期以来，载人潜水器的操纵试验方法在全球范围内缺少统一的国际标准。这一现状带来了多方面的现实问题：不同制造商生产的潜水器在性能参数上缺乏可比性；用户方在验收与使用过程中缺少统一的评价基准；各国监管机构在安全认证与准入管理时也面临技术依据不一致的困境。因此，制定一项专门针对载人潜水器操纵试验的国际标准，已经成为全球海洋工程领域共同的迫切需求。在此背景下，国际标准化组织（ISO）依托其船舶与海洋技术标准化技术委员会（ISO/TC8）的工作框架，经过系统论证与多轮国际协调，正式发布ISO21321:2026《船舶和海洋技术载人潜水器操纵试验》国际标准。该标准的出台填补了这一领域的国际标准空白，为全行业提供了统一、科学、可比的操纵试验技术规范。本报告将对该标准的立项背景、编制依据、主要内容、参与单位及发展前景进行系统阐述。二、标准编制背景2.1国际载人潜水器技术发展现状载人潜水器的发展已有逾半个世纪的历史。1960年，美国海军“的里雅斯特”号（Trieste）成功下潜至马里亚纳海沟挑战者深渊10,916米，开创了人类直达地球最深处的纪元。此后，法国“鹦鹉螺”号（Nautile）、俄罗斯“和平”号（Mir）、日本“深海6500”（Shinkai6500）等一批高性能载人潜水器相继问世，推动深海作业能力持续跃升。近年来，中国的“蛟龙”号（2012年下潜深度7,062米）、“深海勇士”号和“奋斗者”号（2020年坐底10,909米）更将我国载人深潜技术推至世界前列。从功能定位上看，现代载人潜水器已远非单纯的运载工具，而是集观测、采样、作业、救援于一体的综合性深海平台。其操纵系统通常包含主推进器、艏侧推、艉侧推、升降推进器及舵翼系统等，在三维空间中实现六个自由度的运动控制。随着作业任务日趋复杂——例如海底管线检测、热液硫化物采样、沉船探摸、水下救援对接等，对潜水器在低速状态下精确操控、悬停定位、近底巡航等方面的性能要求也愈发严苛。2.2国内外相关标准现状与不足在国际标准层面，国际海事组织（IMO）发布的《载人潜水器安全规则》（CodeofSafetyforDivingSystems，1983年及后续修订）对载人潜水器的设计、建造、检验与运营提出了原则性要求，但在操纵试验方面并未给出系统的试验方法与评价准则。ISO/TC8此前制定的ISO19000系列标准，更多关注潜水器的设计通用要求（如ISO19000-1）和水面支持系统（如ISO19000-6），并未就操纵试验进行专门规范。在区域标准层面，美国船级社（ABS）《潜水器建造与入级规范》、法国船级社（BV）有关规范、中国船级社（CCS）《潜水器入级规范》等虽然均涉及潜水器的操纵性与试验要求，但各规范之间的试验方法、环境条件、数据处理与评价指标存在较大差异。以回转试验为例，有的规范要求采用定常回转，有的允许采用变舵角回转；在试验水深、海况限制、速度取值等方面也有各自规定。这种“各自为政”的格局，给潜水器的国际合作、跨国运营和安全互认制造了显著的制度性障碍。2.3标准立项的必要性与紧迫性面对上述现状，制定一项专门的载人潜水器操纵试验国际标准不仅是完善标准体系的逻辑必然，更是回应产业界、监管方与学术界的现实诉求。具体而言，其必要性体现在以下四个维度：第一，安全保障的迫切需要。载人潜水器搭载乘员在高压、低温、无光的环境中运行，一旦操纵失效或性能衰减，可能带来灾难性后果。系统化的操纵试验能够在潜水器投入使用前及营运期间，充分验证其操纵能力是否满足设计要求与安全底线。第二，性能评价的客观需求。没有统一的试验标准，各潜水器之间难以进行性能比较，研制方无法客观验证设计指标是否达成，使用方也难以对候选装备进行科学选型。第三，国际互认的迫切需求。在跨国联合科考、商业救援、装备进出口等场景中，统一的标准是各方互信互认的技术基础。没有ISO层面的国际标准，各国监管机构在承认外国检验结论时缺乏权威依据。第四，技术迭代的有力牵引。标准化的试验方法能够为操纵性能研究积累系统、可比的数据，为数值仿真、水动力优化和智能化操控等前沿技术的发展提供可靠的验证支撑。基于上述背景，ISO/TC8在充分征询各成员国及联络组织意见的基础上，决定启动载人潜水器操纵试验国际标准的编制工作。三、标准主要内容解析ISO21321:2026依据潜水器六自由度运动特性，充分考虑水动力非线性、浅水效应、附体干扰以及低速大漂角等载人潜水器特有的水动力学问题，统一了各类试验的测试条件、测量方法与数据处理要求，有力提升了试验结果的可重复性和可比性。该标准围绕载人潜水器操纵试验的完整流程，建立了系统性的技术框架，其主要内容包括以下方面。3.1试验条件与准备3.2试验项目体系标准规定的试验项目覆盖了载人潜水器操纵性能的各个核心维度，按照“直线运动特性—回转运动特性—变速与潜浮运动特性—综合操纵能力”四个层次加以组织，形成完整的试验矩阵。直线运动特性试验包括直航稳定性试验和航向保持试验。直航稳定性试验要求在给定速度下保持舵翼居中，观测潜水器在扰动消失后航向的自恢复能力，通过记录航向偏差随时间的变化，计算稳定性指数。航向保持试验则考察在设定航向上，通过操舵维持航向所需的舵角统计特征与航向偏差的均方根值。回转运动特性试验主要包括定常回转试验和Z形操纵试验。定常回转试验在满舵或指定舵角下进行，测量定常回转直径、回转时间、最大横倾角（或横倾角变化）、速度衰减率等参数。Z形操纵试验则用于评价潜水器对操舵指令的响应速度与阻尼特性，按10°/10°或20°/20°的标准Z形操纵进行，通过分析首超越角、第二超越角和周期等指标，评判操纵性的优劣。变速与潜浮运动特性试验涵盖加速性能试验、减速性能试验（含紧急倒车停船试验）以及潜浮运动试验。加速性能试验测量潜水器从静止加速至给定速度所需的时间与距离；减速性能试验通过倒车或紧急停推的方式评价潜水器从高速状态至完全停止的冲程；潜浮运动试验则考察潜水器在垂向推进器或压载系统作用下，从水面下潜至规定深度、在深度维持状态下悬停以及从规定深度上浮至水面的运动特性，记录升降速度、加速度、姿态变化以及悬停时的位置漂移量。综合操纵能力试验包括低速精确操控试验和动力定位试验。低速精确操控试验在给定速度（通常不大于1节）下，按照规划航迹（如折线、曲线、狭道航行等）完成航行任务，评价潜水器在受限空间内的机动精度。动力定位试验则考察潜水器在设定的艏向和位置条件下，依靠多推进器联合作用维持定点悬停的能力，测量位置漂移圆半径与艏向偏差的统计值。3.3数据处理与结果评定标准对试验数据处理的流程与方法进行了规范，提出应对原始测量数据进行滤波、零漂校正与异常值剔除等预处理，给出各性能指标的计算公式和单位，并规定试验结果应以标准格式报告。在结果评定方面，标准将操纵性能指标分为“设计值的验证”和“安全限值的符合性”两个层次：对于设计验证，应将试验结果与设计指标进行比对，明确偏差范围及是否满足设计要求；对于安全限值，标准对若干关键安全指标给出了推荐性限值，如定常回转直径不宜大于潜水器总长度的5倍、紧急停船冲程不宜大于总长度的8倍等。标准同时要求对试验结果进行不确定度分析，明确各主要参数的测量不确定度来源与合成方法，以保证试验结论的科学性和可比性。这些指标体系既提供了客观的度量工具，又保留了适度的工程灵活性。四、标准参与单位介绍ISO21321:2026的编制依托ISO/TC8（船舶与海洋技术标准化技术委员会）及其下设相关分技术委员会的工作框架。中国船舶集团有限公司第七〇二研究所（以下简称“七〇二所”）作为该标准编制的核心参与单位之一，在标准制定过程中发挥了重要作用。七〇二所坐落于江苏无锡，是中国船舶行业规模最大、学科最全的船舶与海洋工程总体性能研究机构之一。该所拥有国内领先、国际知名的大型深水拖曳水池、耐波性水池、操纵性旋转水池等试验设施，在船舶与海洋结构物的水动力性能研究、深海装备设计研制和试验验证方面拥有六十余年的深厚积淀。七〇二所长期承担载人潜水器总体设计与性能研究工作，先后完成了“蛟龙”号、“深海勇士”号和“奋斗者”号等国家重大深海装备的总体设计与水池试验、海上试验等关键任务，在载人潜水器的水动力布局优化、操纵性预报与试验评估方面积累了丰富的工程经验与一手数据。在ISO21321:2026的编制过程中，七〇二所牵头承担了标准中试验项目框架与试验方法的核心技术起草工作，系统提出了适合载人潜水器运动特点的操纵试验矩阵，并贡献了“蛟龙”号和“奋斗者”号海上试验的大量实测数据，为标准中关键性能指标限值的确定和试验不确定度分析提供了宝贵的数据基础。七〇二所的多名专家深度参与了ISO/TC8的多轮国际会议和专家工作组讨论，在标准草案的逐条审议、技术争议的技术裁决以及与其他国际标准（如IMO相关安全规则）的协调衔接等方面做出了切实贡献。此外，七〇二所还积极组织国内高校和相关企业参与标准研讨，通过中方的标准化渠道汇聚行业共识，为提升我国在载人潜水器国际标准化领域的话语权发挥了核心作用。五、结论与展望ISO21321:2026作为国际上首部专门针对载人潜水器操纵试验的ISO标准，填补了国际标准体系中的关键空白。该标准的发布，不仅为设计方和使用方提供了统一的试验方法、评价指标与报告格式，也为各国监管机构在安全认证、市场准入及跨国协作方面提供了重要的技术支撑。通过标准化的操纵试验，载人潜水器的操纵性能能够在统一基准下进行科学的度量与比较，从而为装备的设计优化、验收评估和运营安全提供更加坚实的保障，并将有力促进深海装备产业的健康发展和国际技术交流与贸易合作。展望未来，随着人工智能、数字孪生和自主操控技术的快速发展，载人潜水器的操纵模式正在经历深刻变革——从传统的人工操纵向辅助决策、半自主和自主操控的方向演进。相应的，操纵试验的理论基础、试验手段和评价方法也需持续更新与拓展。建议后续在以下方向开展标准修订与完善工作：一是扩展涵盖半自主与自主操纵模式的试验方法与评价指标体系；二是引入基于虚拟仿真与数字孪生的操纵性能预测与验证方法，提升试验效率并降低实船试验成本；三是进一步细化特殊作业场景（如近底巡航、水下对接、应急救援）的专项操纵试验要求