“科學”號海洋科學綜合考察船建造的歷史考察

曹 麗，王大洲

工程史

“科學”號海洋科學綜合考察船建造的歷史考察

曹 麗，王大洲

（中國科學院大學 人文學院，北京 100049）

“科學”號海洋科學綜合考察船是我國第一艘具有國際先進水平的新一代海洋科學考察船，是進行深海探測和多學科研究的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施之一。基于一手檔案資料，參考有關(guān)傳記、訪談及報道，就該大科學工程項目的發(fā)展歷程進行了歷史考察，回顧了其立項背景和立項過程，探討了船體主結(jié)構(gòu)設(shè)計論證以及項目設(shè)計方案的形成過程，展示了從設(shè)備采購、方案變更到調(diào)試試驗與驗收的建造過程，并從運行管理框架、運行模式和科學研究等方面描述了項目運行狀況。最后，從船體設(shè)計、組織管理、國際合作、產(chǎn)學研合作等方面總結(jié)了若干歷史經(jīng)驗。

大科學工程；“科學”號海洋科學綜合考察船；中國科學院海洋研究所；工程史

引言

“科學”號海洋科學綜合考察船是我國第一艘用于深海探測和研究的新一代綜合科學考察船。作為我國海洋科學研究領(lǐng)域的大科學裝置，“科學”號海洋科學綜合考察船是標志性的代表。2007年5月25日，中國科學院和教育部向國家發(fā)展改革委員會提出《關(guān)于報送國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施海洋科學綜合考察船項目建議書》。2008年，國家發(fā)展改革委員會正式批復《海洋科學綜合考察船項目可行性研究報告》。項目總投資為55020萬元，其中國家財政撥款50000萬元，其余由項目建設(shè)單位自籌資金解決。2009年開始設(shè)計，2010年開工建設(shè)，2012年交付，2015年通過國家驗收。

關(guān)于“科學”號海洋科學綜合考察船的公開資料主要有以下幾項。吳剛（2014）分析了“科學”號科考船的設(shè)計亮點和關(guān)鍵技術(shù)[1]。吳剛和于建軍（2014）介紹了“科學”號的性能、試驗、試航和試運行情況，著重討論了船型論證和線型設(shè)計以及國內(nèi)科考船首次采用的升降鰭板、側(cè)推封蓋等的創(chuàng)新設(shè)計[2]?？讘棽藕鸵甑龋?015）從船體、探測、實驗、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及作業(yè)裝置等方面，對“科學”號進行了全面介紹[3]。孔憲才、顏芳等（2016）探討了減振降噪技術(shù)在“科學”號上的綜合應(yīng)用及實際測試效果[4]。作為“科學”號考察船項目總指揮，孫松撰寫了《走進深海大洋——“科學”號海洋科學綜合考察船》（2016）一書，介紹了“科學”號科考船的由來、獨特設(shè)計以及取得的成就[5]。張毅撰寫的《用生命譜寫藍色夢想：張炳炎傳》（2016）一書，講述了張炳炎院士主導設(shè)計“科學”號海洋科學考察船的過程[6]。此外，還有一些關(guān)于“科學”號海洋科學綜合考察船的報道材料，包括對其建造過程重要節(jié)點的報道[7]，以及對其執(zhí)行科考任務(wù)取得成果的報道[8]。盡管以上諸項都很有參考價值，但都沒有對“科學”號科考船的完整歷史進行詳細梳理，而且?guī)缀鯖]有直接征引一手檔案資料。本文基于歷史學研究方法，依據(jù)項目工程檔案和對有關(guān)科學家的采訪記錄等一手資料，參考上述文獻及其他相關(guān)資料，對“科學”號海洋科學綜合考察船建設(shè)進行歷史考察，盡可能還原該項目從提出到運行的整個歷程，并據(jù)此引出若干歷史經(jīng)驗。

1 “科學”號海洋科學綜合考察船的立項

1.1 立項背景

海洋約占地球表面積的70%。為了開發(fā)海洋資源，防止海洋自然災害，確保國家海洋安全，就必須研究海洋，而要研究海洋，科學考察船就是必備工具?？瓶即臍v史至少可追溯到1872年。當年12月，英國皇家海軍“挑戰(zhàn)者”號進行了有史以來最為浩大的綜合性海洋調(diào)查。歷時4年的調(diào)查所獲得的資料和樣品，經(jīng)76位科學家長達23年的整理分析，最后寫出了50卷計2.95萬頁的調(diào)查報告[9]。這些成果豐富了人們對海洋的認識，也為海洋科學的建立奠定了基礎(chǔ)。此后，德國、俄國、挪威、丹麥、瑞典、荷蘭、意大利、美國等許多國家都相繼派遣調(diào)查船進行環(huán)球或區(qū)域性海洋考察，推動了海洋研究進入快車道。

到了20世紀，科考船已經(jīng)是海洋研究的標配，發(fā)達國家也都建造了各有特色的科考船。1947~1948年瑞典的“信天翁”號科考船的熱帶大洋調(diào)查，被海洋學家譽為“近代海洋綜合調(diào)查的典范”。50年代，我國第一艘現(xiàn)代化的海洋調(diào)查船是用一艘遠洋救生拖輪改裝而成的。60年代，我國又陸續(xù)建造了幾艘海洋科學考察船。到21世紀初，我國已經(jīng)有40多艘科考船。這些船只大部分建造于20世紀70年代末和80年代初，船舶整體性能和船載儀器裝備都比較落后，不具備全船智能網(wǎng)絡(luò)集成，是通過人工或測量設(shè)備進行數(shù)據(jù)處理，無法實現(xiàn)海上調(diào)查數(shù)據(jù)運用和分析[10]。雖然曾經(jīng)改造過從俄羅斯購買的二手船舶“大洋一號”考察船[5]32，但是遠遠不能滿足我國海洋科學事業(yè)發(fā)展的需要。當時的總體情況是，“舊船多，新船少；專業(yè)船多，綜合船少；用于近?？茖W考察的船多，具有深海和遠洋探測能力的船少”[6]136。

海洋研究所始建于1950年，是新中國第一個專門從事海洋科學研究的國立機構(gòu)。在建所元老童第周、曾呈奎等老一代科學家的帶領(lǐng)下，海洋所開拓并引領(lǐng)了我國海洋各學科的發(fā)展。1998年，中國科學院開始實施“知識創(chuàng)新工程”，海洋所進一步在我國海洋研究領(lǐng)域做出了開創(chuàng)性工作。為了支撐海洋研究，在“科學”號之前，海洋所也打造過幾條科考船，建造于1980年的“科學一號”（2016年正式退役）就是其中之一。但是，這些科考船只適用于中近?？疾?，不能滿足“深?！?、“遠?！笨瓶嫉男枰?。為此，海洋所有關(guān)領(lǐng)導費盡心思，尋找出路。由于經(jīng)費有限，最初海洋所打算到挪威買一條舊船加以改造，但出國考察的結(jié)果是“購船不合適，要造新船”。在造新船之前，海洋所買來圖紙，將國家海洋局已經(jīng)造出來的海監(jiān)船，改造成“科學三號”科考船[6]141-142用于近海考察。這些工作，都為“科學”號的設(shè)計和建造積累了經(jīng)驗。

隨著我國國家海洋戰(zhàn)略的日漸明晰和海洋科技的迅速發(fā)展，進一步提升我國深海大洋的探測能力和研究水平已經(jīng)是當務(wù)之急。2006年，我國出臺《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020）》，其中明確提出“加快發(fā)展空間和海洋技術(shù)”，把海洋科學考察船列為優(yōu)先發(fā)展主題之一。在這個背景下，中國科學院和教育部于2007年5月25日向國家發(fā)展改革委員會提出《關(guān)于報送國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施海洋科學綜合考察船項目建議書》[11]，闡明了海洋船項目的必要性、科學意義以及具體方案。隨后，國家發(fā)改委委托中國國際工程咨詢公司對項目建議書進行評估。

1.2 立項過程

在項目申請過程中，關(guān)于項目建設(shè)和運行機制等曾出現(xiàn)一些分歧。中國海洋大學、國家海洋局第一海洋研究所、農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)科學院黃海水產(chǎn)研究所、國土資源部青島海洋地質(zhì)研究所這四個單位聯(lián)合起來，與中國科學院海洋研究所競爭該項目的法人單位①王大洲、曹麗對于建軍總工程師的訪談。訪談地點：中國科學院海洋研究所；訪談時間：2016年11月30日。。為此，由國家發(fā)改委牽頭，其投資司、高技術(shù)司以及中科院計劃財務(wù)處、教育部科技司和中國國際工程咨詢公司高技術(shù)業(yè)務(wù)部共同組成工作組赴青島進行現(xiàn)場調(diào)研，決定該項目由中國科學院海洋研究所作為法人單位牽頭建設(shè)，而中國海洋大學、國家海洋局第一海洋研究所、農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)科學院黃海水產(chǎn)研究所、國土資源部青島海洋地質(zhì)研究所則作為共建單位參與建設(shè)[12]。

項目建議書明確提出，在工程建設(shè)的組織管理方面，擬成立海洋科考船項目工程建設(shè)領(lǐng)導小組、工程建設(shè)科學技術(shù)委員會、工程建設(shè)項目經(jīng)理部等相關(guān)組織和管理機構(gòu)，采用工程項目現(xiàn)代化管理模式，即業(yè)主負責制、招投標制及工程監(jiān)理制；建成之后，將參照國際通行先進管理模式，以“公管共用，專業(yè)運行”的新模式進行管理；在投資估算方面，項目建設(shè)總投資大約為5.5億元。針對項目建議書，國家發(fā)展改革委委托中國國際工程咨詢公司進行評估。評估認為，項目建設(shè)是必要的，相關(guān)指標達到了國際先進水平，關(guān)鍵技術(shù)基本成熟，建設(shè)方案總體合理。與此同時，評估意見也對存在的問題提出了建議。例如，在招標方面，評估認為該船部分系統(tǒng)涉及軍事應(yīng)用，不宜在這些方面進行國際招標，建議將招標范圍局限在國內(nèi)設(shè)計及制造單位；在投資估算方面，評估專家參考海洋所提供的補充材料，建議項目總投資為50760萬元，而運行經(jīng)費則應(yīng)根據(jù)在航率的逐步提高設(shè)定一個經(jīng)費變動幅度。2007年12月20日，國家發(fā)展改革委批復項目建議書[13]，同意將“科學”號海洋科學綜合考察船作為國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，列入國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展項目計劃，并規(guī)定考察船建造完成后其產(chǎn)權(quán)歸屬上述五家共建單位組成的“青島海洋科學與技術(shù)國家實驗室”，前提是國家實驗室必須具備法人資質(zhì)和管理能力。至此，海洋科學綜合考察船完成了專家論證階段，進入可行性研究階段。

為了加強工程建設(shè)的領(lǐng)導，保證工程建設(shè)進度和質(zhì)量，2008年5月15日，由中國科學院辦公廳印發(fā)通知，提出成立海洋科學綜合考察船建設(shè)領(lǐng)導小組、海洋科學綜合考察船建設(shè)領(lǐng)導小組辦公室、海洋科學綜合考察船工程經(jīng)理部和海洋科學綜合考察船工程科學技術(shù)委員會[14]。2008年8月，根據(jù)國家發(fā)改委的批復，項目法人單位海洋研究所牽頭進行項目可行性研究，并委托中計信投資咨詢有限責任公司編制海洋科學綜合考察船的項目可行性研究報告[15]。2008年9月1日，可行性研究報告由中國科學院與教育部上報國家發(fā)展改革委員會審批。12月31日，可行性研究報告獲得批復[16]。國家發(fā)改委在批復中明確了項目總投資為55020萬元，其中國家財政撥款50000萬元，其余由項目建設(shè)單位自籌資金解決。中國科學院接到批復后，要求海洋研究所抓緊時間開展項目初步設(shè)計工作，落實相關(guān)建設(shè)條件，盡快編制項目初步設(shè)計及概算[17]。這樣，“科學”號海洋科學綜合考察船完成了可行性研究，進入初步設(shè)計和開工準備階段。

2 “科學”號海洋科學綜合考察船的設(shè)計

2.1 船體設(shè)計論證

2009年4月8日，海洋所與中國船舶工業(yè)集團公司第708所簽訂了“科學”號海洋科學綜合考察船設(shè)計開發(fā)合同，由張炳炎院士擔任總設(shè)計師。在項目初步設(shè)計過程中，工程經(jīng)理部廣泛開展調(diào)研，并且組織項目外籍高級顧問以及來自項目設(shè)計單位、項目法人單位和共建單位的科技專家及船舶技術(shù)骨干，針對國外代表性科考船尤其是挪威G.O.SARS和英國JAMES COOK的設(shè)計方案進行了比較分析，力圖提煉其先進的設(shè)計特點，借鑒其先進的設(shè)計經(jīng)驗，以最大限度提高科考船的調(diào)查效率、精度和穩(wěn)定性[2]。

科考船在執(zhí)行考察任務(wù)時必然會遇到海上惡劣海況的影響，尤其強風影響到船舶的安全性，因此船型設(shè)計是重中之重?？瓶即O(shè)計之初，特別是針對船體的設(shè)計，設(shè)計單位和作為用戶的項目法人單位意見不一。總設(shè)計師張炳炎過去從事過科考船的設(shè)計，可那些船多從軍艦改造而來，船體呈V字形，因而他習慣性地認為“科學”號船體最好也采用V字形。但是海洋所總工程師于建軍提出，V字形船體雖然速度較快，但是穩(wěn)定性比較差。他知道國外的科考船多從漁船改造而來，船體底部多呈U字形，比較穩(wěn)定，盡管這會犧牲速度并增加燃料消耗?？紤]到科考船運行速度不必很快，而科學家們在科考船上工作的時候，船體又必須足夠穩(wěn)定，因此，于建軍強烈建議采用U字形船體②王大洲、曹麗對于建軍總工程師的訪談。訪談地點：中國科學院海洋研究所；訪談時間：2016年11月30日。。經(jīng)過一段時間的協(xié)商乃至“爭吵”，最終吸納海洋研究所建議進行了船體設(shè)計。

在結(jié)構(gòu)層高設(shè)計中，海洋所與張炳炎的意見也不一致。國外的科考船結(jié)構(gòu)層高多在2.6~3.2米，大多是2.6~2.7米，所里建議要加高結(jié)構(gòu)層高，但是張炳炎不同意，認為如果增加層高，船的安全性就會受影響①，而工程的建造首先要考慮安全性。時任海洋研究所所長、項目總指揮孫松回憶說：

“雙方常常會有矛盾，例如對業(yè)主來講，希望船的空間大，較舒適，這就要求船的層高夠高，但對設(shè)計者來說，層高加高后就要冒風險，因為太高就會影響穩(wěn)定性和抗風能力。所以說，我們提出的要求越高，他的壓力越大。鑒于現(xiàn)實情況，我們不可能造出一條好船。當時我們也擔心張院士能否把這條船設(shè)計出來，也曾想過再找別的設(shè)計公司。但認真思考分析后，覺得還是張院士，因為他非常有經(jīng)驗，只有七〇八所能辦到。我們可以大膽提要求，最后由張院士把關(guān)，這個問題最后經(jīng)過雙方努力最終得到了解決?！雹弁醮笾?、曹麗對孫松所長的訪談。訪談地點：中國科學院海洋研究所；訪談時間：2016 年 11 月 29 日。

考慮到海上考察時間比較長，海洋所希望船上布局力求做到人性化。為此，在船上布置了辦公室、學術(shù)廳、會議室、健身房、閱覽室、實驗室等；臥室分為單人套間、單人間、雙人間，都配有沙發(fā)、衣柜、寫字臺、書架、水瓶架等；廚房則配備各種做飯器具，并配有大餐廳、小餐廳、洗碗間等；此外還設(shè)有醫(yī)務(wù)室和公共浴廁等。舒適的生活環(huán)境有助于船員和科研人員保持愉悅的心情，也有利于他們互相交流。雖然過程比較曲折，但是經(jīng)過不懈努力，法人單位和設(shè)計單位正式簽訂了設(shè)計合同。

2.2 具體設(shè)計過程

設(shè)計合同簽訂之后，針對“科學”號初步設(shè)計方案的編制存在的各種挑戰(zhàn)，海洋研究所通過與國際專家共同研討、結(jié)合實際科考需求和未來發(fā)展確定了初步設(shè)計方案。2009年4月15日至17日，海洋研究所召開國際研討會，針對“科學”號初步設(shè)計方案進行研討。出席會議的挪威專家Per W Nieuwejaar就國外科考船的技術(shù)特點、科考船的管理和發(fā)展趨勢，特別是就G.O.SARS科考船的設(shè)計與建造進行了專門報告；英國專家Geraint West介紹了JAMES COOK科考船的設(shè)計與建造情況。來自708所的專家則就“科學”號海洋科學綜合考察船（MORV）的初步設(shè)計方案進行了報告。大家針對MORV船型、船舶抗風浪能力、船舶總體布局及各子系統(tǒng)的專用設(shè)備及特種裝置和海上作業(yè)方式等進行了交流研討[18]。2009年7月，海洋研究所完成了項目初步設(shè)計及概算總報告的編制，并在青島召開“科學”號考察船初步設(shè)計方案外部評審會及專家咨詢會[19]。

在初步設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，對海洋科學綜合考察船星系設(shè)計總布置圖、線型型值和典型橫剖面等進行了優(yōu)化。在詳細設(shè)計過程中，完成了考察船的全船技術(shù)規(guī)格書和主要設(shè)備明細表，解決了部分影響船舶詳細設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)問題，對關(guān)鍵的船用及船載探測設(shè)備的安裝方式及有關(guān)技術(shù)難題進行了討論和確定，對影響船體詳細設(shè)計的主要設(shè)備簽訂了采購合同，明確了設(shè)備的技術(shù)指標、原理圖及尺寸、重量等參數(shù)。與初步設(shè)計相比，詳細設(shè)計的過程是非常坎坷的。由于海洋船系統(tǒng)比較復雜，設(shè)備也比較先進，致使綜合布置圖一直在反復修改。結(jié)果，項目設(shè)計單位拖延了詳細設(shè)計供圖，中國船級社上海審圖中心的審圖進度也達不到進度要求。為此，工程經(jīng)理部組織人員積極參與設(shè)計單位船舶設(shè)計和建造點位設(shè)計圖紙轉(zhuǎn)換等工作，多次召開設(shè)計進度協(xié)調(diào)會，分析影響進度的因素，及時調(diào)整進度計劃。同時，為促進審圖進度，工程經(jīng)理部邀請設(shè)計單位和建造單位負責人，一起赴中國船級社上海審圖中心了解進展情況，并進行技術(shù)溝通[20]。通過這些工作，保證了科考船按期開工建設(shè)。為從源頭上保證建造質(zhì)量，還召開了工程科技委詳細設(shè)計方案咨詢會，共建單位詳細設(shè)計研討會。與此同時，工程經(jīng)理部積極組織人員對詳細設(shè)計送審圖進行了集中審閱，將修改意見及時反饋給項目設(shè)計單位和項目建造單位，進一步優(yōu)化了詳細設(shè)計方案（圖1）。

圖1 科學號海洋科學綜合考察船側(cè)視圖

圖片來源：海洋科學綜合考察船“科學”號官網(wǎng)（http://www.coms.ac.cn/casfleet_kexue/.）

在設(shè)計過程中，設(shè)計團隊和技術(shù)團隊攜手攻克了多波束嵌入式安裝的防氣泡球艏設(shè)計、經(jīng)濟節(jié)能的短長寬比船型設(shè)計、不同推進形式和電站配置的綜合評估、艏樓遮蔽甲板抗風穩(wěn)性研究、操控支撐系統(tǒng)與科考實驗室綜合布置研究、減振降噪和電磁兼容等關(guān)鍵技術(shù)難題[6]137，實現(xiàn)了“科學”號科考船的設(shè)計創(chuàng)新：首先，船上采用三臺主機，其中一臺即可達到額定功率，能確保達到航速要求，另兩臺做備用，大大提高了安全系數(shù)；其次，率先在國內(nèi)采用優(yōu)化設(shè)計的球鼻艏船型方案，由此規(guī)避了風浪沖擊船甲板對檢測數(shù)據(jù)精密度的影響；第三，采用了先進的減振降噪措施，滿足了現(xiàn)代海洋探測與研究的各項要求；第四，不需要壓載，打破了船舶必須壓載的慣例；第五，該船為無人機艙、一人橋樓，一個人就可以操縱重達4800噸的船[6]143。

3 “科學”號海洋科學綜合考察船的建造

3.1 開工建造

“科學”號海洋科學綜合考察船詳細設(shè)計方案確定之后，就開始了設(shè)備采購。設(shè)備分為船用設(shè)備、船載探測與實驗設(shè)備、船岸一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三種類型。根據(jù)合同規(guī)定，除操控支撐系統(tǒng)外的所有船用設(shè)備由項目建造單位負責采購，其余全部設(shè)備由海洋研究所負責采購。

項目工程經(jīng)理部全面啟動船舶建造招標和建造工程監(jiān)理單位招標工作。海洋研究所委托國信招標集團有限公司在北京進行了項目開標和評審。經(jīng)評標委員會綜合評議，科考船建造由武昌船舶重工有限公司中標，建造工程監(jiān)理由中國船級社實業(yè)公司中標。隨后，海洋所分別與中國船級社實業(yè)公司和武昌船舶重工有限責任公司簽訂了建造監(jiān)理合同和建造合同。接著，海洋研究所編制完成了《海洋科學綜合考察船開工報告》和《海洋科學綜合考察船工程實施及管理計劃》[21]。

2010年4月19日，中國科學院和教育部聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施海洋科學綜合考察船建設(shè)項目開工建設(shè)的批復》，同意該項目開工建設(shè)。2010年10月28日，在武昌船舶重工有限責任公司舉行了開工儀式。與此同時，海洋研究所成立了項目監(jiān)造組，于10月29日與監(jiān)理單位同時入駐船廠開始監(jiān)造和監(jiān)理工作。監(jiān)理單位與法人單位監(jiān)造組共同對考察船的建造進行全面的現(xiàn)場監(jiān)控，以確保建造質(zhì)量。

在建造過程中，采用了殼、舾、涂一體化的作業(yè)方式，應(yīng)用成組技術(shù)，對考察船的中間建造過程進行統(tǒng)籌優(yōu)化，使施工作業(yè)在空間上分道、時間上有序?？疾齑w的制造按分段劃分，有51個分段，其中主船體為25個分段，上層建筑為26個分段。按照舾裝區(qū)域劃分，分為3大區(qū)，分別為艉部區(qū)域、舯部區(qū)域和艏部區(qū)域。按照建造階段劃分，有6個階段，分別是下料加工、分段制造、船臺總裝、完整性下水、系泊試驗和試航交船。

為確保考察船的建造質(zhì)量和建造周期，船舶監(jiān)造從第一道工序抓起，對于材料的采購、復驗及鋼材預處理，都設(shè)質(zhì)量控制點。下料加工則實行“三同步”，即主船體、上層建筑和舾裝件同步開工建造。分段制造包括分段分道作業(yè)、分段預舾裝和分段涂裝。分段分道作業(yè)需要進行部件裝焊，然后在船殼體和橫艙壁上進行各種焊接舾裝件和其他設(shè)備，船體分段裝焊、預舾裝報檢完畢后進行分段涂裝。在船臺總裝過程中，為了擴展作業(yè)面，保證建造質(zhì)量，按三島、塔式混合建造方法，形成艉島區(qū)域、舯島區(qū)域和艏島區(qū)域，而上層建筑各分段按船臺吊裝順序吊上船臺，形成上層建筑區(qū)域，完成之后進行船臺涂裝?？疾齑谠O(shè)計、管理、施工等方面對涂裝提出了很高的要求，確認艙室所有工作完成后，進行涂裝。整船建成之后進行完整性下水，隨后進行系泊試驗，并提交系泊試驗證明書。之后，由武昌船舶重工有限責任公司組織了離廠評審會，隨即開始海上試航工作。

3.2 方案調(diào)整

在建造過程中，調(diào)整了部分方案，其中一個重要調(diào)整就是增加配備4500米纜控水下機器人（ROV），這是在項目建議書評審階段因經(jīng)費原因被取消的設(shè)備。當時，關(guān)鍵設(shè)備已經(jīng)采購完畢，預算經(jīng)費略有結(jié)余，因此有了調(diào)整的可能性。事實上，配備ROV也確屬必要。ROV裝有當時世界上最先進的深海高清攝像系統(tǒng)（攝像機采用的是BBC拍攝Discovery節(jié)目采用的高清鏡頭）、機械手、萬米溫鹽深儀（CTD）和海洋化學傳感器等，可以通過機械臂獲取樣本，具備對多種物理化學環(huán)境參數(shù)的原位探測能力，對近海地海水、熱液流體、淺表沉積物和生物樣品等進行可視化現(xiàn)場取樣[22]。2011年3月，海洋研究所向中科院主管部門提交《海洋科學綜合考察船搭載ROV項目可行性研究報告》以及《海洋科學綜合考察船項目方案調(diào)整報告》，并順利通過專家評審，獲批在海洋科學綜合考察船復配ROV。2012年2月1日，ROV采購工作啟動。工程經(jīng)理部根據(jù)發(fā)改委的要求，在廣泛調(diào)研ROV技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，組織人員編制ROV招標技術(shù)文件。2012年5月16日，完成ROV機電產(chǎn)品的國際公開招標采購工作，但是在招標代理公司發(fā)布了中標公示后，其中一家投標人提出質(zhì)疑，招標代理公司接受調(diào)查，ROV國際招標采購工作被迫擱置。直至同年10月份，問題才得到解決，最終于11月16日，完成了合同簽訂。2013年7月至8月進行了ROV安裝和海試（圖2）[23]。

圖2 4500米纜控水下機器人（ROV）與控制室

圖片來源：海洋科學綜合考察船“科學”號官網(wǎng)（http://www.coms.ac. cn/casfleet_kexue/.）

3.3 試驗、交付與驗收

2011年11月30日，“科學”號海洋科學綜合考察船在武漢下水。此時，船舶建造的主要工作是進行船舶內(nèi)舾裝、系泊試驗以及船載實驗探測設(shè)備安裝調(diào)試（圖3）。到2012年3月1日，完成了調(diào)試工作并通過船級社的檢驗認可，隨后又相繼完成了大部分設(shè)備的系泊試驗和傾斜試驗[24]，而后續(xù)施工和海試準備工作轉(zhuǎn)到武船南通基地進行。海上試驗的目的是考核船舶預定的各項技術(shù)指標達標情況、測試船上各項系統(tǒng)運轉(zhuǎn)情況以及調(diào)試和驗收船舶航行和救生等各種設(shè)備。2012年6月15日至21日，在東海長江口水域順利完成了海上船舶系統(tǒng)的航行試驗，并通過中國船級社現(xiàn)場檢驗。通過海上航行試驗，初步掌握了考察船海上實際航行的各項性能指標，獲得了可靠的試驗數(shù)據(jù)。2012年6月28日，“科學”號順利取得了中國船級社（簡稱“CCS”）船檢證書。2012年9月29日，“科學”號交接儀式在青島奧帆基地成功舉行，標志著“科學”號正式入列我國海洋科學考察船隊列。

圖3 船載探測與試驗系統(tǒng)示意圖

在“科學”號建造過程中，國際合作發(fā)揮了重要作用。2010年，在開工之初，項目副經(jīng)理李鐵鋼與經(jīng)理部成員參加了在德國基爾召開的第23次國際海洋科學考察船運作協(xié)調(diào)會（ISOM），做了大會報告“中國的新型科考船”（New research vessels in China），并與國際國外先進科考船管理者交流研討了新船建造情況，征得了國外專家的意見和建議。2011年4月，邀請項目外籍高級顧問ISOM主席Per W Nieuwejaar以及Geraint West來華，對考察船減震降噪技術(shù)方案提出建議，并赴武漢船廠對大型船用設(shè)備和船載探測設(shè)備的安裝調(diào)控進行了現(xiàn)場指導[25]。2011年5月，工程經(jīng)理部派項目副經(jīng)理李鐵鋼和總工藝師隋義勇參加在美國西雅圖召開的第24次國際科考船運作協(xié)調(diào)會，分別作了會議報告《“科學”號科考船建造的進展情況報告》、《艏部線性對聲學設(shè)備的影響及解決方案》，并與國際先進科考船管理者共同探討船舶建造中的突出問題，吸收了國外科考船建造和管理經(jīng)驗。2012年6月12日至16日，海洋研究所邀請外籍高級顧問美國MBARI海洋研究所（Monterey Bay Aquarium Research Institute）的資深海洋工程師William J. Kirkwood，就ROV設(shè)計方案和科學應(yīng)用進行深入研討。William J. Kirkwood詳細介紹了深?？瓶夹蚏OV的技術(shù)特點，指出基于科考船平臺布放的深?？瓶夹蚏OV設(shè)計應(yīng)用中需要特別注意的技術(shù)問題，并對“科學”號水下纜控潛器ROV的設(shè)計方案提出了許多建設(shè)性意見[26]。

2015年4月24日，“科學”號科考船項目國家驗收會議在青島召開。國家驗收委員會同意工藝鑒定以及工藝、設(shè)備、財務(wù)、檔案專業(yè)組驗收意見。國家發(fā)改委、國內(nèi)外涉海機構(gòu)和評審專家給予一致好評。

“在海洋科學綜合考察船建設(shè)過程中，結(jié)合了國際科考船的發(fā)展趨勢，以先進性和適用性為目標，以經(jīng)濟性為準繩，以技術(shù)求效益，以創(chuàng)新促發(fā)展，通過自主研發(fā)、技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化設(shè)計，使其快速性、操縱性指標全面達到預設(shè)目標，船舶空船重量控制、總體布局、抗風穩(wěn)性及配載、電站負荷和油耗、動力系統(tǒng)可靠性以及生活環(huán)境舒適度等均達到或超過國際先進水平?！盵27]

4 “科學”號海洋科學綜合考察船的運行

4.1 運行管理框架

“科學”號總投資5.5億元人民幣，核定總噸位4711噸，總廠99.80米，型寬17.80米，型深8.90米，續(xù)航力15000海里，自持力60天，最大航速15節(jié)，載員80人?！翱茖W”號采用了多項國際先進的通訊技術(shù)，具備全球航行觀測能力，能夠滿足現(xiàn)代海洋科學研究的需求。為了對科考船進行有效的運行管理，海洋研究所專門成立了海洋科學考察船運行管理中心，下設(shè)大科學裝置辦公室、船舶保障部和工程技術(shù)部，負責“科學”號海洋科學綜合考察船的運行管理，接受海洋科學考察船科技委員會和用戶委員會的咨詢評議。其中，科技委員會是“科學”號運行工作的科技咨詢機構(gòu)，對“科學”號的科學技術(shù)目標、發(fā)展方向提供科技咨詢，評議“科學”號運行工作計劃、運行和利用情況、重大合作計劃等；用戶委員會是“科學”號運行與利用的監(jiān)督機構(gòu)和用戶聯(lián)絡(luò)機構(gòu)，其主要職責是聽取用戶意見，反映用戶需求，監(jiān)督運行和利用情況，配合研究所組織用戶培訓與交流，提出改進建議，推動新技術(shù)的應(yīng)用與合作研究（詳見海洋科學綜合考察船“科學”號官網(wǎng)）（圖4）。

圖4 “科學”號海洋科學綜合考察船運行管理體系

4.2 運行模式和研究成果

“科學”號科考船的運行有四種模式，分別是“科學考察”模式、“開放共享”模式、“公益和應(yīng)急反應(yīng)”模式和“訂單”模式。“科學考察”模式是為國內(nèi)和國際重大科研項目提供平臺的作業(yè)模式；“開放共享”模式是根據(jù)海洋科學對長期連續(xù)觀測的需求，聚焦某一特定區(qū)域或重大科學問題，為感興趣的科學家提供調(diào)查平臺；“公益和應(yīng)急反應(yīng)”模式，是一種特殊作業(yè)模式，根據(jù)國家的緊急需要進行臨時性特殊任務(wù)，或根據(jù)“公益和應(yīng)急反應(yīng)”要求進行指定海域的航行任務(wù)，將獲取的數(shù)據(jù)和信息傳送到指定位置；“訂單”模式是根據(jù)用戶科研項目要求進行的特定航行任務(wù)[27]297-299。前三種模式獲取的數(shù)據(jù)產(chǎn)品和樣品歸國家所有，訂單模式獲取的產(chǎn)品和樣品主要為訂單下達單位使用。開放航次共享的基本原則包括船舶、探測設(shè)備及調(diào)查內(nèi)容共享，數(shù)據(jù)、資料共享，樣品、標本共享，共享的優(yōu)先權(quán)和數(shù)據(jù)樣品開放共享。在此基礎(chǔ)上，還設(shè)立了開放共享的考核和評估機制。自運行以來，已經(jīng)為57家用戶單位提供了科考服務(wù)，其中包括18個企業(yè)，12個研究所，11所大學，3家新聞機構(gòu)，1家科技館以及若干氣象探測、環(huán)境監(jiān)測、標準計量中心，可見用戶單位的多樣性。

“科學”號自交付完成后，考察團隊順利完成了多項深海大洋的調(diào)查，取得了一系列重要科研成果，不僅拓展了我國深海研究，而且還積累了可靠經(jīng)驗，錘煉了海洋科考隊伍。2014年4月8日，“科學”號遠赴西太平洋，首次執(zhí)行中科院“熱帶西太平洋海洋系統(tǒng)物質(zhì)能量交換及其影響”戰(zhàn)略性科技先導專項的相關(guān)科考任務(wù)。4月17日，“科學”號在西太平洋沖繩海槽進行綜合科考時，科研人員利用其搭載的水下纜控潛器（ROV）發(fā)現(xiàn)了海底黑煙囪的線索，在一些海底火山口發(fā)現(xiàn)了阿爾文蝦和毛瓷蟹等聚集的群落。隨后，科研人員還首次在大洋成功布放大規(guī)模深海潛標陣列，通過回收深海潛標陣列，獲得了太平洋西邊界流海域有關(guān)海洋環(huán)流結(jié)構(gòu)的長時序連續(xù)觀測數(shù)據(jù)。11月中旬，“科學”號繼續(xù)執(zhí)行中科院戰(zhàn)略性先導科技專項項目，對雅浦海域的海山區(qū)進行海山地址構(gòu)造、深海環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)綜合科學考察。2015年1月，“科學”號完成海洋生物采集任務(wù)。1月17日，“科學”號抵達位于西太平洋的雅浦海溝、馬里亞納海溝與卡羅琳海嶺“三聯(lián)點”區(qū)域，進行綜合地質(zhì)地球物理考察。隨后，科研人員投放“沉積物捕獲器”研究太平洋黑潮暖流對中國的影響，投放海底地震儀采集海底構(gòu)造數(shù)據(jù)，投放熱流探針以獲取海底熱流信息。2016年9月20日，“科學”號又赴低緯西太平洋進行深海海域調(diào)查，填補了我國在該區(qū)域深海海洋學調(diào)查研究的空白。2017年1月2日，“科學”號完成熱帶西太平洋綜合考察航次，返回位于青島西海岸新區(qū)的母港，我國科學家在本航次破解了深海觀測數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)氖澜珉y題（詳見海洋科學綜合考察船“科學”號官網(wǎng)）。

5 結(jié)語

“科學”號海洋科學綜合考察船是我國第一艘用于海洋科學基礎(chǔ)研究和探測的新一代綜合科學考察船，是一項擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，滿足海洋科學多學科交叉研究需求的現(xiàn)代化海洋科學綜合研究平臺[6]，具備全球航行能力，其綜合能力與國際上最先進的科學考察船“G.O.SARS”號和“JAMES COOK”號相近。“科學”號在設(shè)計和儀器裝備等方面參考了上述兩船，同時在一些地方也進行了創(chuàng)新?！翱茖W”號海洋科學綜合考察船的建成，離不開我國自主研制的“科學一號”、“科學三號”等科考船所積累的經(jīng)驗和技術(shù)能力，也離不開對國外先進經(jīng)驗的主動學習和借鑒?！翱茖W”號海洋科學綜合考察船的成功，對我國后來的科考船在立項、設(shè)計、施工、運行等方面都發(fā)揮了示范引領(lǐng)作用，以至于我國幾條新建的考察船基本上來自“科學”號的復制。

“科學”號海洋科學綜合考察船的建成，為我國海洋科學考察提供了世界級的強大平臺，使我國海洋科學研究從近海邁向遠海，從淺海邁向深海，從而為我國開展遠洋綜合科學考察研究乃至我國海洋戰(zhàn)略的實施，提供了不可替代的、強有力的能力支撐。Nature雜志曾對“科學”號進行過兩次報道，對“科學”號及我國海洋科學考察能力給予了高度評價。海洋研究所“深海探測與研究平臺體系建設(shè)研究集體”還榮獲了2015年度中國科學院杰出科技成就獎等重要獎項。

“科學”號海洋科學綜合考察船的成功建設(shè)得益于幾個關(guān)鍵要素。在設(shè)計方面，不盲從權(quán)威，根據(jù)自身需要，借鑒國外先進經(jīng)驗，與設(shè)計單位密切合作，共同確定設(shè)計方案，力求做到適用性、安全性和人性化的統(tǒng)一；在工程管理上，制定詳細的設(shè)施建設(shè)與管理手冊，成立專門的項目建造組，和監(jiān)理單位共同完成監(jiān)造和監(jiān)理工作，將科研院所的松散型管理轉(zhuǎn)變?yōu)閲烂艿墓こ坦芾恚_保了建造質(zhì)量；在項目運行管理上，成立科考船運行管理中心、科技委員會和用戶委員會，以便進行有效的運行管理、科技咨詢對用戶需求的了解，推動了新技術(shù)的應(yīng)用與合作研究；在國際合作方面，采用走出去和請進來的方式在立項階段、船體設(shè)計和建造過程進行國際研討，與具有代表性科考船的國家如挪威、英國和美國相關(guān)科技專家及技術(shù)骨干進行研討，吸收其先進的設(shè)計、建造和管理經(jīng)驗，使我國的“科學”號達到國際先進水平；在資源共享方面，科考船在建造之初就定位于研究海洋科學的大型移動實驗室，將考察數(shù)據(jù)、資料、樣本、標本等共享給科研院所、高校和企業(yè)，促進了科教融合和產(chǎn)學研合作，推動了整個國家的海洋科學研究。這些匯合起來，成就了“科學”號海洋科學綜合考察船，并且對其他大科學工程的建設(shè)也有一定的借鑒意義。

致謝

本項研究得到了中國科學院規(guī)劃局的資助。在實地調(diào)研和查閱檔案過程中，中國科學院海洋研究所所長、“科學”號科考船項目總指揮孫松研究員和于建軍總工程師給予了寶貴支持并接受了我們的訪談，海洋研究所大裝置辦公室尹宏主任等管理人員給予了大力協(xié)助。在此，一并致謝！

[1] 吳剛. “科學”號海洋科學綜合考察船的自主設(shè)計及驗證[J].艦船科學技術(shù), 2014, (S1): 22-25.

[2] 吳剛, 于建軍. 我國自主研制的新一代海洋科學綜合考察船“科學”號[J]. 中國造船, 2014, (1): 83-89.

[3] 孔憲才, 尹宏, 封婧. “科學”號海洋科學綜合考察船[J]. 航海, 2015, (5): 27-29.

[4] 孔憲才, 顏芳, 劉志兵. 淺談減振降噪技術(shù)在“科學”輪上的集中應(yīng)用[J]. 航海, 2016, (4): 52-56.

[5] 孫松. 走進深海大洋——“科學”號海洋科學綜合考察船[M]. 杭州: 浙江教育出版社, 2016: 32.

[6] 張毅. 用生命譜寫藍色夢想：張炳炎傳[M]. 上海: 上海交通大學出版社, 2016.

[7] 科學”號海洋科學綜合考察船建成下水[N]. 海洋地質(zhì)與第四紀地質(zhì), 2011, (6): 46.

[8] 張旭東, 席敏. “科學”號赴西太平洋執(zhí)行科考任務(wù)[N]. 中國海洋報, 2015, (A2).

[9] 孫潔. 叩問地球深層的探索——大洋科學考察船[J]. 海洋世界, 2011(12): 48-49.

[10] 張麗瑛, 張兆德. 海洋科學考察船的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 航海工程, 2010(4): 60-63.

[11] 海洋科學綜合考察船項目建議書[G]. 藏于中國科學院海洋研究所檔案室, 檔案號: MORV-ZH1.1-02.

[12] 關(guān)于海洋科學綜合考察船項目（建議書）的咨詢評估報告[G]. 藏于中國科學院海洋研究所檔案室, 檔案號: MORV-ZH1.1-01.

[13] 國家發(fā)展改革委關(guān)于改樣科學綜合考察船國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目建議書的批復[G]. 藏于中國科學院海洋研究所檔案室, 檔案號: MORV-ZH1.1-01.

[14] 海洋科學綜合考察船項目組織機構(gòu)設(shè)置及人事任免通知[G]. 藏于中國科學院海洋研究所檔案室, 檔案號: MORV-ZH2.2-01.

[15] 海洋科學綜合考察船項目可行性研究報告[G]. 藏于中國科學院海洋研究所檔案室, 檔案號: MORV-ZH1.2-02.

[16] 國家發(fā)展改革委關(guān)于海洋科學綜合考察船國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目可行性研究報告的批復[G]. 藏于中國科學院海洋研究所檔案室, 檔案號: MORV-ZH1.2-01.

[17] 關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)《國家發(fā)展改革委關(guān)于海洋科學考察船國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目可行性研究報告的批復》的通知[G]. 藏于中國科學院海洋研究所檔案室, 檔案號: MORV-ZH1.2-01

[18] 海洋科學綜合考察船項目初步設(shè)計方案國家研討會議材料[G]. 藏于中國科學院海洋研究所檔案室, 檔案號: MORV-ZH1.3-13.

[19] 海洋科學綜合考察船國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目工作簡報[G]. 2009年第8期（總第19期）2009年9月10日, 藏于中國科學院海洋研究所檔案室, 檔案號: MORV-ZH2.3-03.

[20] 中國科學院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)進展工作報告（2010年）[G]. 藏于中國科學院海洋研究所檔案室, 檔案號: MORV-ZH2.3-04.20-21.

[21] 2010年度中國科學院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進展匯報會會議通知及相關(guān)材料[G]. 藏于中國科學院海洋研究所檔案室, 檔案號: MORV-ZH2.3-03.

[22] 2012年度中國科學院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目海洋科學綜合考察船建設(shè)進展報告[G]. 藏于中國科學院海洋研究所檔案室, 檔案號: MORV-ZH2.3-05.

[23] 2013年度中國科學院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目海洋科學綜合考察船建設(shè)進展報告[G]. 藏于中國科學院海洋研究所檔案室, 檔案號: MORV-ZH2.3-06.

[24] 中國科學院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施工程建設(shè)年度工作計劃（2011年度）[G]. 藏于中國科學院海洋研究所檔案室, 檔案號: MORV-ZH2.3-04.

[25] 海洋科學綜合考察船工程建設(shè)進展報告[G]. 藏于中國科學院海洋研究所檔案室, 檔案號: MORV-ZH2.3- 05.

[26] 2012年度中國科學院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目海洋科學綜合考察船建設(shè)進展報告[G]. 藏于中國科學院海洋研究所檔案室, 檔案號: MORV-ZH2.3-05.

[27] 海洋科學綜合考察船國家驗收意見、國家驗收會議手冊、會議通知等[G]. 藏于中國科學院海洋研究所檔案室, 檔案號: MORV-ZH4.3-01.

Historical Study on the Construction of the Multipurpose Oceanographic Research Vessel

Cao Li, Wang Dazhou

(School of Humanities, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

The multipurpose oceanographic research vesselis the first oceanographic research vessel of China with advanced international level, and is one of the major national science and technology infrastructures to undertake multi-disciplinary deep ocean research. Based on archives, several biographies, interviews, and news reports, this paper presents the complete historical development of the project. It reviews the background of the project and its approval process, discusses the design demonstration of the main structure and the formation process of the project design plan, and demonstrates the construction process from equipment procurement, program change to commissioning test and acceptance. It discusses the operation status of the project from the perspective of the operation management framework, operation mode, and scientific research. Finally, the authors attempt to draw some experiences from this project in four aspects: the construction design, organization and management,international cooperation, and industry-university-research cooperation.

large scale research facility; MORV; the Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences; history of engineering

2020–10–04;

2020–11–16

中國科學院規(guī)劃戰(zhàn)略局項目“中國近現(xiàn)代工程史研究”

曹 麗（1988–），女，碩士研究生，研究方向為工程史與工程哲學。E-mail:lizhicaoli@163.com

T-09；P7

A

1674-4969(2020)06-0617-11

10.3724/SP.J.1224.2020.00617