新一代海洋科考船揭秘

本刊記者 崔 燕

2012年6月28日，由中船集團第708所為中科院海洋科學(xué)研究所設(shè)計、武昌船廠建造、入中國船級社（CCS）船級的“科學(xué)”號海洋科學(xué)綜合考察船順利交船。它的建成將顯著提升我國海洋綜合探測能力與研究水平，為我國海洋科學(xué)基礎(chǔ)研究和海洋高新技術(shù)研發(fā)，特別是深海及洋區(qū)的海洋基礎(chǔ)科學(xué)研究提供先進的海上移動實驗室和試驗平臺。

國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施

海洋科學(xué)綜合考察船是“十一五”期間國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目之一。2007年7月26日正式立項，總投資5.5021億元。2009年5月，項目通過公開招標正式確定中船集團第708所為設(shè)計單位。其實，708所中標，是順理成章之事。早在20世紀70年代，我國第一艘集通訊保障、海洋調(diào)查和氣象測量多功能于一身的大型遠洋綜合調(diào)查船“向陽紅10”號就是由該所張炳炎院士親自主持設(shè)計。如今30多年過去，新一代海洋科學(xué)綜合考察船依然由我國著名艦船工程專家、中國工程院院士張炳炎親自領(lǐng)銜，帶領(lǐng)708所科研團隊設(shè)計完成。

“科學(xué)”號完全擁有我國自主知識產(chǎn)權(quán)，集多學(xué)科、多功能、多技術(shù)手段為一體，滿足海洋科學(xué)多學(xué)科交叉研究需求的現(xiàn)代化海洋科學(xué)綜合考察船，具備全球航行能力，技術(shù)水平和考察能力達到國際海洋強國新建和在建綜合考察船同等水平。是我國未來10～20年海洋科學(xué)考察主力船之一，將與現(xiàn)有和將建的海洋科學(xué)考察船、專業(yè)調(diào)查船相互補充，逐步形成我國海洋探測調(diào)查的完整體系。

據(jù)了解，“科學(xué)”號總噸位為4711噸，總長99.6米，型寬17.8米，吃水5.6米，續(xù)航能力為15000海里，最快航速15節(jié)，可承載80人。船上采用國際先進的吊艙式電力推進裝置，配備了艏側(cè)推、動力定位及綜合導(dǎo)航定位系統(tǒng)，可實現(xiàn)在0～15節(jié)無級變速，在低速狀況原地360度回轉(zhuǎn)。操縱靈活、作業(yè)空間大，并設(shè)置減搖水艙，采用先進的減振降噪措施，整體上具備較高的適航性和耐波性。

“科學(xué)”號設(shè)計亮點

作為新一代海洋科學(xué)綜合考察船，除了要具備常規(guī)船舶的功能之外，還要特別具備“移動實驗室”的各種功能。

據(jù)了解，“科學(xué)”號考察船一次給養(yǎng)充足，能在海上待60天，比國外同類考察船多20天，增加了海洋考察的周期，延長船舶的作業(yè)時間。同時，續(xù)航力1.5萬海里，也較一般考察船多出三分之一。

按照設(shè)計，“科學(xué)”號考察船的抗風(fēng)浪能力達到12級以上。由于船上裝有先進的可控被動式減搖水艙系統(tǒng)，即使風(fēng)浪大時，也可以確保其乘坐的舒適性。

節(jié)能環(huán)保也是“科學(xué)”號的一大亮點，電力推進系統(tǒng)的配備，在多工況全年度營運中較傳統(tǒng)柴油驅(qū)動節(jié)能30%以上。采用電力推進后，機艙省去了人工加駁柴油等操作，成為“無人艙”，用電子監(jiān)控掌握動向即可，出問題待自動報警后才需要人員上崗檢修。同時，船上眾多海洋勘測設(shè)備，也采用電子動力。例如，在海下打撈，往6000米的海水下放纜車，若是靠機械液壓“拖拽”，一次作業(yè)就要8個小時，用電子動力系統(tǒng)，4小時就能把纜車放入海中完成一個“來回”，節(jié)約了一半時間。

“科學(xué)”號上還首次配備了一個升降鰭板裝置，這個裝置能在海洋科考中大顯身手。據(jù)了解，當各種聲學(xué)傳感器探查海底狀態(tài)時，如果傳感器安裝在船底將受到水面氣泡和船體邊界層的影響。升降鰭板可伸出船底2.75米，附在其上的傳感器越過了波浪的影響層，探查精度能提高到99.6%。

除了以上這些動力設(shè)備以外，“科學(xué)”號的室內(nèi)設(shè)計也別具一格。船上居住層高均滿足或超過規(guī)范要求，目前被分隔的一些房間，每間大約在20平方米上下，因此不顯得壓抑和局促。另外，為了讓漫長的海上航行顯得不那么枯燥，“科學(xué)”號上除了辦公室、會議室外，還配有休閑廳和閱覽室，讓隨船的科考人員在繁忙的工作之余，能夠享受放松和娛樂。

技術(shù)難題和關(guān)鍵技術(shù)

作為新一代海洋綜合考察船的“標桿”，“科學(xué)”號可謂“十八般兵器”樣樣齊全。附加的最新技術(shù)與裝備，必須確保船舶在海洋考察作業(yè)時能夠如魚得水。無疑，在設(shè)計過程中，這些設(shè)備的性能、穩(wěn)定性以及協(xié)調(diào)性都需要設(shè)計人員精心地研究和試驗。

首先，綜合科考系統(tǒng)與船舶系統(tǒng)的優(yōu)化布置技術(shù)?？瓶即拇w、動力、電氣等諸多專業(yè)因其特殊性均不同于常規(guī)船舶。此外，還有龐大的為探測實驗系統(tǒng)配套的操控支撐系統(tǒng)，包括甲板收放系統(tǒng)、起吊設(shè)備和其他輔助設(shè)備，以及船載探測系統(tǒng)、船載實驗系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)等。

對于科考系統(tǒng)與船舶系統(tǒng)的綜合布置，從設(shè)計論證階段就需要對船舶將來所承載的任務(wù)使命、船載設(shè)備及安裝要求、實驗空間、模塊化功能和擴展化改裝等需求進行仔細的分類劃分、綜合布置和詳細論證。船舶系統(tǒng)作為探測實驗系統(tǒng)的平臺，掌握了系統(tǒng)相關(guān)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和優(yōu)化布置，就能較大地保證科考船科考作業(yè)的功能效果。

其次，船型分析和型線設(shè)計技術(shù)。船型主尺度論證和經(jīng)濟性分析是針對船舶各項技術(shù)指標的反復(fù)論證和迭代運算，例如，排水量總噸位指標、航速阻力指標、續(xù)航力指標、科考作業(yè)面積指標、港口水深以及電站規(guī)模和布置條件、穩(wěn)性核算情況等進行反復(fù)比較，進而找出具體的主尺度和船型系數(shù)。另外，由于科考船是大量科考設(shè)備和測量儀器的平臺，同時載有很多科學(xué)家和船員，因此科考船的線型設(shè)計除快速性外還應(yīng)特別關(guān)注首部線型優(yōu)化與聲學(xué)設(shè)備的匹配問題，以及本船的耐波性和適航性。

第三，減振降噪關(guān)鍵技術(shù)。“科學(xué)”號考察船的大量設(shè)備對振動和噪聲有嚴格要求。為了進一步提高船員的生活質(zhì)量和工作環(huán)境，增加船舶的舒適性，在設(shè)計過程中，針對減振降噪采取了一系列專門措施，并取得顯著效果。

目前，“科學(xué)”號將繼續(xù)在武昌造船廠啟東基地完成最后的收尾工作，計劃進塢重新油漆后，于今年9月駛往青島，正式入列，參與國家的海上科考任務(wù)，為國家急需解決的海洋資源、能源、國防安全、減輕自然災(zāi)害等重大海洋科技問題提供有利的技術(shù)支撐保障。