中國“深藍(lán)科考”添強(qiáng)兵

本刊記者 王思佳

探索二號，為中國深藍(lán)科考增添強(qiáng)勁動力。

2020年3月10日上午，“探索一號”科考船搭載著“深海勇士”號載人潛水器在三亞崖州灣科技城南山港碼頭啟航，開始了2020年首次即TS16航次科考任務(wù)。一個多月后的4月26日，“探索二號”獲得海南海事部門頒發(fā)的船舶證書，標(biāo)志著“探索二號”自此獲得了可以馳騁于全球的通行證，我國深?？瓶荚偬韽?qiáng)兵。

關(guān)鍵技術(shù)全面國產(chǎn)化

萬米載人深潛器海試工程支持保障船——“探索二號”，是中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（A類）“深海/深淵智能技術(shù)，海底原位科學(xué)實驗站”海上作業(yè)平臺建設(shè)項目的重要課題，也是提升我國海洋科技創(chuàng)新能力的重點項目。該船建成后將主要用于支持萬米載人潛水器作業(yè)的母船，同時可用于深?？茖W(xué)考察、深海裝備試驗。

“探索二號”，為中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所所屬的萬米遠(yuǎn)海綜合科學(xué)考察船，采用電力推進(jìn)，具備2級動力定位能力。該船由福建馬尾造船廠設(shè)計建造，入中國船級社（CCS）級，該船艉部配置兩臺全回轉(zhuǎn)主電力推進(jìn)舵槳、艏部一臺全回轉(zhuǎn)可伸縮推進(jìn)器和一臺可調(diào)螺距艏側(cè)推，續(xù)航力超過15000海里。具備對載人潛水器HOV、ROV等無人有纜潛水器，AUV、水下滑翔機(jī)等無人無纜潛水器等提供作業(yè)支持保障。

“探索二號”由電力推進(jìn)的海工平臺供應(yīng)船（PSV）改裝和升級而成，并增裝一定數(shù)量的海洋科考設(shè)備，能夠滿足支持全海深科考作業(yè)要求，在我國的科考船領(lǐng)域?qū)儆谑讋?chuàng)。與傳統(tǒng)科考船相比較， “探索二號”采用電力推進(jìn)，相較于常規(guī)推進(jìn)形式，其產(chǎn)生震動和噪音更小，可使船舶無論在靠泊、航行、動力定位工況下均能為船員及科學(xué)家提供舒適的工作和生活環(huán)境，提高水下聲學(xué)科考設(shè)備的測量數(shù)據(jù)質(zhì)量。經(jīng)現(xiàn)場測量，在測試四種工況下科學(xué)家居住艙室及試驗室平均噪聲等級僅為48dB，噪聲等級與郵輪等級相當(dāng)。其次，“探索二號”具有較強(qiáng)的工程作業(yè)能力，該船配置了4臺1700Kw主發(fā)電機(jī)組，具備更強(qiáng)動力。同時，船舶安裝了100噸的A型架，能滿足各種工程作業(yè)的需求。同時，“探索二號”艏、艉多推進(jìn)器的布置形式，為船舶工程海試、科考作業(yè)及載人潛器支持等多工況作業(yè)提供了可能。另外，該船具有精確的動力定位能力，其動力定位系統(tǒng)為DP2級，在科考船里屬較高級別。在海上作業(yè)時，可以滿足精確的定點定位作業(yè)及提供船舶所需的靈活多樣類型的作業(yè)。在試驗過程中，DP定位系統(tǒng)表現(xiàn)出很強(qiáng)的定位能力，在二級海況下，當(dāng)船舶繞旋轉(zhuǎn)中心回轉(zhuǎn)時，船舶真實位置和系統(tǒng)設(shè)定位置之間的誤差僅為0.3m。

另外，該船最大的亮點在于其水面支持系統(tǒng)首次全面實現(xiàn)了國產(chǎn)化，并首次在科考船上應(yīng)用。本次國產(chǎn)化的水面支持系統(tǒng)主要包含四種類型設(shè)備，一是配置全海深地質(zhì)絞車、深海光電纜絞車、CTD絞車和拖拽絞車4臺（套）設(shè)備；二是大型A架（100噸門架）、載人潛水器的布放回收裝置及潛水器的輸轉(zhuǎn)系統(tǒng)；三是10噸伸縮折臂吊；四是國產(chǎn)聲學(xué)設(shè)備，包括中科院聲學(xué)所所研制的全海深多波束，用于測繪海底地形地貌，打破了國外壟斷。中科院聲學(xué)所研制的水聲通信，哈爾濱工程大學(xué)所研制的水聲定位，為載人潛水器的水下作業(yè)提供支持。

據(jù)中科院深海所海洋裝備運行與管理中心主任、海上作業(yè)平臺建設(shè)項目課題負(fù)責(zé)人唐古拉山表示：“實現(xiàn)水面科考支撐系統(tǒng)的全面國產(chǎn)化，對于我國深?？瓶际聵I(yè)意義重大。萬米載人潛水器的完整系統(tǒng)包括載人潛水器、母船及水面科考支撐系統(tǒng)、深潛器及母船的運維團(tuán)隊三個部分。就我國而言，深海載人潛水器的國產(chǎn)化技術(shù)已有很好的積累，正在向全海深發(fā)起挑戰(zhàn)，深潛器及母船運維團(tuán)隊的人員儲備也已成規(guī)模。而水面科考支撐系統(tǒng)的成功研發(fā)和應(yīng)用，突破了多項技術(shù)壁壘，擺脫了歐美國家在該領(lǐng)域的長期壟斷。多型設(shè)備屬于國內(nèi)首制，不僅為深海科考裝備后續(xù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，也為我國船舶工業(yè)關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化研制起到了很好的示范效應(yīng)?！?/p>

奇招盡出保穩(wěn)性

在改建和升級工作中，最重要也是最大的難點在于如何保證船舶的最終穩(wěn)性。

為滿足“載人潛水器”海上試驗和科學(xué)考察需求，“探索二號”安裝了一定數(shù)量的科考設(shè)備及輔助支持系統(tǒng)，包括增加100噸門架、絞車裝置、潛水器壓載鐵等。同時，根據(jù)實際科考作業(yè)需要，對主甲板下局部艙室布置進(jìn)行調(diào)整，增加了絞車艙、潛器備件及物料間等艙室，用于布置和安裝科考絞車和聲學(xué)設(shè)備，如萬米多波束等。此外，該船改裝完成后還將搭載多型采樣器、ROV&ARV及其布放回收系統(tǒng)、海底原位測量系統(tǒng)等海洋科考設(shè)備。另外，還將搭載一套視頻直播設(shè)備，并通過海事衛(wèi)星系統(tǒng)實現(xiàn)實時信號識別和傳送，支持深潛作業(yè)過程中的實時遠(yuǎn)程直播。如此，控制好船舶重心，以達(dá)到相關(guān)要求標(biāo)準(zhǔn)的同時，保證船舶穩(wěn)性，成為該改建項目繞不開的問題。

為解決這一難題，設(shè)計單位、船廠及船級社等相關(guān)各方集思廣益，除了嘗試常規(guī)辦法外，還創(chuàng)新采取了一系列非常規(guī)措施。例如增設(shè)了多個固定淡水壓載艙，在任何工況下，只要所有固定淡水壓載艙滿艙，便可保證船舶具備足夠的穩(wěn)性。同時，還為這6個固定淡水壓載艙配備了電測深傳感器，可實時查看固定壓載艙液位信息，同時還設(shè)置了當(dāng)液位低于98%時的報警系統(tǒng)，以保證隨時檢測固定壓載艙的滿艙狀態(tài)，船舶時刻保持足夠穩(wěn)性。

3月下旬，隨著系泊項目的陸續(xù)交驗，該船進(jìn)入傾斜試驗階段。船舶傾斜試驗，是建造船舶后期重要的試驗項目，也是對船舶設(shè)計與建造水平能力的一次大考，傾斜試驗的結(jié)果將直接影響船舶的試航安全。

前期準(zhǔn)備階段，由于空船的多余重量比例過高會影響試驗精度，同時未滿艙的壓載水在試驗過程中容易產(chǎn)生晃動，從而影響試驗結(jié)果。因此，中國船級社（CCS）在試驗前一天協(xié)同船廠一起對“探索二號”進(jìn)行了空船狀態(tài)檢查，對多余重量、不足重量等進(jìn)行逐一核實。在傾斜試驗當(dāng)天，考慮到馬尾造船廠碼頭潮水變化規(guī)律，同時為了保證試驗精度，CCS驗船師與船廠人員再次對空船狀態(tài)進(jìn)行復(fù)查，果然發(fā)現(xiàn)船上有兩個液艙存在多余壓載水的問題，但由于排水工作一直持續(xù)到下午，錯過了試驗水域第一輪平潮期，第二輪平潮期需等到晚上8點才出現(xiàn)。在等待第二輪平潮期的間隙，CCS驗船師組織船廠人員再次對船舶的空船狀態(tài)進(jìn)行復(fù)核，以確保萬無一失。晚上8點，CCS驗船師乘坐交通艇繞船對自由漂浮狀態(tài)下船舶吃水、試驗水域密度再次進(jìn)行測量并記錄，保證試驗狀態(tài)下船舶排水量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在接下來的傾斜試驗項目中，CCS驗船師發(fā)現(xiàn)一組試驗數(shù)據(jù)存在誤差，根據(jù)經(jīng)驗判斷造成誤差的原因可能是試驗時起風(fēng)，后經(jīng)過重新試驗，最終確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

最后，經(jīng)過各方共同努力，“探索二號”的傾斜試驗圓滿完成，靜待出海試航。

創(chuàng)新服務(wù)促增效

“從改造需求論證、詳細(xì)設(shè)計、送退審，到生產(chǎn)設(shè)計、建造完工并完成‘探索二號’船舶取證，只用了十五個月時間。該船功能多、建造進(jìn)度快、試航性能好、建造成本低。在全球PSV等海工船型產(chǎn)能過剩的大背景下，‘探索二號’改建項目幫助船廠緩解了庫存船壓力，同時又‘多快好省’地獲得我國深海科考所急需的船舶資源，該項目實現(xiàn)了船廠和船東的雙贏。同時，為我國船舶資源的整合和新的科考船型的開發(fā)提供了一條可供參考的全新的思路。”唐古拉山對記者表示。

本次科考船項目創(chuàng)新思維，選擇了正在建造中，原本設(shè)備及整體性能優(yōu)秀的棄單船舶進(jìn)行續(xù)建，并同步進(jìn)行設(shè)備研制和改建升級，大幅度縮短了建造周期。然而，由于新冠疫情，本就十分緊湊的改造周期因延誤而被壓縮，為了保障“探索二號”科考船能參與今年下半年的萬米深潛試驗，CCS創(chuàng)新工作方式，提高效率，為按時復(fù)工復(fù)產(chǎn)交船保駕護(hù)航。

4月6日，“探索二號”開啟了為期6天的試航試驗。試航期間正值疫情防控關(guān)鍵期，為保證本次試航的順利進(jìn)行，CCS現(xiàn)場項目組加班加點進(jìn)行系泊試驗，并在試航前一周牽頭召開了試航前會議，確認(rèn)各項系泊試驗的完成情況，與船廠、船東共同分析梳理試航項目的重點難點，協(xié)同各方做好充分的試航準(zhǔn)備。

在6天的航行試驗中，檢驗項目十分緊湊，許多試驗項目都持續(xù)到深夜甚至凌晨，尤其是動力定位（DP）海試及故障模式與影響分析（FMEA）試驗均需持續(xù)到凌晨四五點，CCS驗船師與船廠、船東及設(shè)備服務(wù)商攜手奮戰(zhàn)，高效的完成了這兩項關(guān)鍵試驗項目的報驗。4月11日，“探索二號”試航圓滿完成。

唐古拉山表示：“海試的35大項試驗內(nèi)容均在CCS檢驗下高標(biāo)準(zhǔn)通過，船舶的實測數(shù)據(jù)滿足設(shè)計要求，也完全滿足我們對科學(xué)考察和工程海試方面的需求。從某種程度上來說，我們共同開發(fā)了一種全新的科考船型，我們很期待，也相信這種新的船型在后續(xù)的深?？瓶贾心苡泻芎玫陌l(fā)揮”。

“CCS在項目上抓得緊、抓得細(xì)、抓得實，在試驗項目上既能嚴(yán)格把握要求，又不生搬硬套，專業(yè)有力地保障了船舶的安全?！敝锌圃荷詈Ｋ】顾L在試航末次會議上表示。

試航回來后，中科院深海所向CCS提出申請，希望能在4月15日獲得證書。常規(guī)而言，發(fā)證周期一般是試航回來后10～15個工作日，如今要縮短至3個工作日，從工作量來講難度非常之大。然而，CCS馬尾項目組卻沒有感到意外和壓力。項目經(jīng)理林祥文表示：“其實我們在接收項目之初就已預(yù)料到該項目將會比較緊湊和復(fù)雜。由于疫情影響，改造工程已經(jīng)被耽誤了35天，如果不搶抓時間，‘探索二號’就可能無法參與今年下半年的萬米深潛試驗，所以我們的很多工作在早期就已開始同步進(jìn)行。如針對設(shè)備證書、資料不完整的情況，我們提前兩三個月就開始請船廠聯(lián)系廠家補齊相關(guān)產(chǎn)品資料，并對設(shè)備進(jìn)行校驗，確保其運行正常。此外，我們在檢驗過程中，同步做好完工發(fā)證等文件資料的準(zhǔn)備，為后續(xù)項目復(fù)工的緊湊性和高效性提供保障?！?/p>

顯然，是前加粗CS可以在4月15日如期向中科院深海所頒發(fā)“探索二號”的全套船舶證書，為該船的后續(xù)工作留出了時間。

CCS助力“探索二號”試航圓滿完成