劉方琦/中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院

當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，世界各國逐漸意識到，海上資源開發(fā)、發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)及保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境的重要性，對海洋的探索不斷加強(qiáng)。相應(yīng)的，科考船作為人類調(diào)查和研究海洋的重要載體工具，近年來也得到了新發(fā)展。

全球科考船隊規(guī)模

廣義上說，科考船既包括由政府或研究機(jī)構(gòu)建造運營的用于水文測量、海洋科學(xué)研究、極地研究、漁業(yè)調(diào)查的科考船，也包括由油氣公司建造運營的用于油氣探測的地球物理地震調(diào)查船。根據(jù)美國聯(lián)邦海洋學(xué)設(shè)施委員會（FOFC）的海洋科考船分級規(guī)則，按照船的大小、續(xù)航力、及調(diào)查能力一般可分為全球級（Global）、大洋級（Ocean）、 區(qū)域級（Regional）和近岸級（Coastal）。

從科考船隊規(guī)模來看，美國、歐盟、日本、俄羅斯等世界主要經(jīng)濟(jì)體的科考船船隊規(guī)模遠(yuǎn)大于中國。據(jù)統(tǒng)計，目前美國的各類科考船船隊規(guī)模超過約250艘，歐盟總計302艘，俄羅斯和日本也分別超過100艘。我國自2012年開始組建國家海洋調(diào)查船隊，通過不斷發(fā)展壯大，船隊數(shù)量已從最初的19艘增至50艘。

顯然，就我國目前科考船隊的規(guī)模來看，要滿足全球海洋調(diào)查常態(tài)化、業(yè)務(wù)化和廣泛開展海洋調(diào)查國際合作等需求，船舶數(shù)量及其功能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因此，近年我國迎來了新建科考船熱潮。截至去年8月，我國正在設(shè)計或建造的海洋科考船約為10艘，新建、在建數(shù)量均居世界首位。

技術(shù)發(fā)展趨勢

不同調(diào)查需求都對應(yīng)著各自獨特的調(diào)查手段，這就要求船舶這一平臺應(yīng)當(dāng)具備適應(yīng)各種調(diào)查能力的航行狀態(tài)?？瓶即鶕?jù)其調(diào)查能力的需求對船舶通常有如下幾方面的特定技術(shù)要求:

●動力定位能力 科考船通常具有海洋生物、海洋地質(zhì)等調(diào)查作業(yè)能力，需要釋放水下機(jī)器人（ROV），或者各種取樣設(shè)備、測量設(shè)備等，這些作業(yè)對船舶的定位能力和定位精度有一定的要求，根據(jù)不同的作業(yè)能力要求船舶能夠保持一定的位置或一定的航向，在作業(yè)狀態(tài)下不可偏離水下儀器釋放位置太遠(yuǎn)，因此通常海洋科學(xué)考察船會要求具備動力定位能力。

●靈活的操作性能 科考船攜帶的多種科考儀器及設(shè)備，需要操縱船舶在調(diào)查取樣結(jié)束后順利回收，因此要求船舶具有靈活的操縱性能。

●航速航行性能 具有海洋地球物理調(diào)查系統(tǒng)、深海環(huán)境探測系統(tǒng)等調(diào)查能力的科考船要求具有較好的低速航行性能。比如在約5節(jié)（kn）航速下進(jìn)行地震勘測氣爆測量、深海拖曳操作等。

●電站的冗余度 科考船上配置的科考設(shè)備要正常工作，需要船上提供足夠電力負(fù)荷，因此科考船需要電站有一定的冗余度。

●低噪聲、低振動性能 科考船攜帶大量探測設(shè)備，對船舶自身噪聲要求比較高。為了不影響船舶探測設(shè)備的測量精度，故科考船要盡可能地從船型設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計及選用低振動、低噪聲的設(shè)備等方面考慮，降低船舶的自身噪聲。

全球知名先進(jìn)科考船

美國“Sikuliaq" 號極地科考船

為了推進(jìn)北極地區(qū)研究，阿拉斯加費爾班克大學(xué)在美國國家科學(xué)基金的支持下建造了一艘在阿拉斯加地區(qū)運行的科考船，并命名為“Sikuliaq”號，意為年輕的海冰。

該船長79.6米，寬15.85米，深8.5米，滿載吃水5.7米，可搭載24名科學(xué)家和20名船員。采用柴電推進(jìn)，配備2臺MTU 16V-4000和2臺MTU12V-4000柴油發(fā)動機(jī)，總功率6220千瓦（kw），推進(jìn)系統(tǒng)為2臺瓦錫蘭 Icepod2500吊艙推進(jìn)器。為提高低航速時的操縱性能，該船還配備了艏側(cè)推器。靜水下的最大航速為14.2節(jié)，在2節(jié)的航速下可緩慢通過0.76米厚的1年冰，破冰等級為PC5。其自持力為45天，10節(jié)航速下續(xù)航力為18000海里（nm）。

該船在艏艉均配有起重機(jī)，采用DPS1級動力定位系統(tǒng)，并安裝了冰級加強(qiáng)75千赫（kHz）多波束聲納系統(tǒng)、150千赫聲學(xué)多普勒流速剖面儀，具有較長的取芯能力。該船噪音小，便于開展魚類研究，且十分堅固，適合航行于充滿浮冰的北極海域。船上配備有1萬米長纜線的現(xiàn)代化絞車，包括深海牽引絞車、溫鹽深測控絞車、水文絞車。研究人員可以從海底直接采集樣本，遠(yuǎn)程操控一套軟管式絞車，來升降科研設(shè)備，操縱研究儀器以探查水柱和海底，還可以向全球各地的教室實時傳送信息。

英 國“RRS Sir David Attenborough” 號極地科考船

英國南極調(diào)查局目前正在英國Cammell Laird船廠建造一艘新型極地科考船“RRS Sir David Attenborough”號， 用 以 接 替“RRS Emnest Shackleton” 號 和“RRS James Clark Ross”號在南、北極的工作，預(yù)計將于2019年交付，造價約為2億英鎊。

該船由羅爾斯·羅伊斯公司設(shè)計，船長128米，寬24米, 自持力為60天（極區(qū)），可搭載30名以上船員和60名科學(xué)家。采用柴電推進(jìn)，主機(jī)由2臺卑爾根B33:45L6A和2臺卑爾根B33:45L9A柴油發(fā)電機(jī)組成，并配備2組2500千瓦電池，螺旋槳為雙軸槳葉調(diào)距槳，艏艉各有兩個推進(jìn)器。最大航速為17.2節(jié)，在13節(jié)航速下的續(xù)航力為19000海里，超過英國到羅瑟拉科考站的往返距離或繞南極大陸兩圈。3節(jié)航速下，該船可破1米厚冰，破冰等級為PC4（推進(jìn)系統(tǒng)為PC5）。

“RRS Sir David Attenborough”號裝備了大量專業(yè)科考設(shè)備和儀器，且擁有先進(jìn)的實驗室，可以進(jìn)行海洋、海底和大氣研究。通過水下機(jī)器人和水下滑翔機(jī)收集海洋環(huán)境和生物數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送到船上的實驗室中，同時空中機(jī)器人和船載環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)可提供詳細(xì)的極地環(huán)境信息。為滿足日益發(fā)展的科研需求，實驗室空間被設(shè)計為可重構(gòu)，并為集裝箱式的實驗室模塊設(shè)計擴(kuò)展位。

德國“AtairI II”號科考船

“Atair II”號是德國海事與水文管理局建造的全球首艘以液化天然氣（LNG）為燃料的科考船，預(yù)計2020年交付，代替服役已超過30年的“Atair”號科考船。該船將主要用于水文調(diào)查和沉船搜索，并將在北海和波羅的海進(jìn)行海洋環(huán)境觀察，同時還承擔(dān)導(dǎo)航和雷達(dá)系統(tǒng)的技術(shù)測試平臺。

康士伯獲得該船的總包合同，其中水文調(diào)查設(shè)備系統(tǒng)包、動力定位系統(tǒng)、綜合船橋系統(tǒng)、布放回收系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)以及導(dǎo)航系統(tǒng)等由康士伯格提供，船體優(yōu)化、設(shè)計以及調(diào)查設(shè)備和系統(tǒng)布置工作由一家名為Technolog Services的公司負(fù)責(zé)，目前在德國Fassmer船廠進(jìn)行建造。船長74米，船寬17米，吃水為5米，可為18名船員和15名科學(xué)家提供膳宿。該船入級DNV-GL，并將獲得SILENTR船級符號。由于設(shè)計環(huán)境友好，“Atair II”號幾乎不會對海洋環(huán)境產(chǎn)生影響，同時聲納設(shè)備工作也將不受主機(jī)噪音干擾，為船上的科考工作提供了理想的環(huán)境。

為應(yīng)用LNG燃料，“Atair II”配備了2臺1110千瓦的瓦錫蘭20DF主機(jī)，1臺6缸瓦錫蘭20柴油機(jī)及2套廢氣清潔系統(tǒng)，同時采用瓦錫蘭LNG Pac燃料系統(tǒng)。其燃料艙儲氣量為130立方米，可滿足10天左右的燃?xì)庀牧俊?/p>

瑞典“Svea”號科考調(diào)查船

瑞典農(nóng)業(yè)科學(xué)大學(xué)正在建造的“Svea”號科考調(diào)查船，主要用于魚群調(diào)查及水質(zhì)監(jiān)測，其他用途還包括收集環(huán)境變化影響相關(guān)數(shù)據(jù)、研究海洋生物多樣性、研究海洋富營養(yǎng)化、研究二氧化碳（CO2）對海水酸化的影響、研究海水氧化和脫氧等，預(yù)計2019年4月可建成交付。

“Svea”號長69.5米，寬15.8米，吃水5.4米，可搭載15名船員和13名科學(xué)家。該船采用SkipstekniskAS公司的ST367 型設(shè)計，滿足ICES209水下輻射噪聲標(biāo)準(zhǔn)。為使其對環(huán)境的影響降到最低，該船將使用可再生燃料(一種氫化植物油)。設(shè)置2個升降鰭板（Drop Keel）儀器艙，用于布置多波束/單波束回聲測深儀和聲納。

日本“Kaimei”號海洋調(diào)查船

“Kaimei”號是日本海洋科學(xué)技術(shù)中心目前最新的海洋調(diào)查船，該船由三菱重工下關(guān)造船廠建造，于2016年3月完工交付，建造費用207億日元。

該船船長100.5米，型寬20.5米，型深9米，吃水6米，總噸位為5747噸，航速12 節(jié)，續(xù)航力9000海里，定員65人，其中科研人員38人，裝備動力定位系統(tǒng)（DPS），采用綜合電力推進(jìn)方式，設(shè)有兩臺主發(fā)電機(jī)，兩臺輔助發(fā)電機(jī)，兩臺功率2400 千瓦的電動機(jī)分別驅(qū)動尾部兩臺全回轉(zhuǎn)舵槳，船首設(shè)有一臺可伸縮式全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器和艏側(cè)推。

“Kaimei”號上裝備了3000米級4纜三維地震測量系統(tǒng)，高分辨率300米級20纜三維地震測量系統(tǒng)，12000米級二維地震測量系統(tǒng)；裝備了多種海底資源取樣裝置，包括海底巖芯取樣鉆機(jī)（BMS），適用水深為3000米、鉆深能力為30米，鉆孔直徑為60毫米，以及適用水深6000米、容量為1立方米的海底抓斗。該船還裝備了12000米級CTD采水裝置、3000米級水下機(jī)器人系統(tǒng)、多波束聲納測深系統(tǒng)（MBES）、流速流向儀、海洋大氣觀測系統(tǒng)、重力儀、磁力儀等調(diào)查設(shè)備；并設(shè)有5個實驗室，可以執(zhí)行海底資源分布、生成環(huán)境調(diào)查任務(wù)，大氣及海洋環(huán)境變化調(diào)查任務(wù)，進(jìn)行古環(huán)境變動分析、海底地殼結(jié)構(gòu)探測以及地震海嘯防災(zāi)、減災(zāi)研究。

伴隨著“一帶一路”倡議的提出，科考船項目將成為我國“十三五”期間的一大亮點。未來5年，我國將大力發(fā)展深海探測、大洋鉆探、海底資源開發(fā)利用、海上作業(yè)保障等裝備、系統(tǒng)；推動深海空間站、大型浮式作業(yè)結(jié)構(gòu)物開發(fā)和工程化；突破“龍宮1號”深海試驗平臺建造關(guān)鍵技術(shù)，在北極合作新建岸基觀測站，在南極新建科考站，新建破冰船；逐步形成全球海洋立體觀測系統(tǒng)。同時，國家海洋調(diào)查船隊正在組織開展“海洋調(diào)查船分類與分級”行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制工作，統(tǒng)一海洋調(diào)查船術(shù)語及定義、分類方法、分級方法，預(yù)計海洋調(diào)查船的需求將呈現(xiàn)序列化的發(fā)展趨勢，而不是點狀發(fā)展。船隊數(shù)量與中國海洋權(quán)益從近海向遠(yuǎn)海延伸的任務(wù)需相匹配，使資源配置更加合理，消除各船之間任務(wù)量不平衡問題。

隨著人類對海洋的認(rèn)識不斷加深，我們已經(jīng)迎來了“大科考時代”——裝備更高端、更先進(jìn)，對海洋的研究向深海和極地拓展，平臺融合、數(shù)據(jù)融合正在促進(jìn)海洋科學(xué)研究的產(chǎn)出。這意味著，新一代科考船將向著平臺通用化、系統(tǒng)智能化、裝備專業(yè)化發(fā)展，使海洋調(diào)查船隊結(jié)構(gòu)配置不斷完善。為此，國外船廠、設(shè)計公司已經(jīng)著手研發(fā)系列化的科考船設(shè)計，如達(dá)門船廠提出了多功能輔助船概念，旨在為海洋調(diào)查、潛水支援、魚雷回收、ROV和無人駕駛飛機(jī)（UAV）布放回收、海上搜救及其他海岸警衛(wèi)隊職能提供一個統(tǒng)一的平臺。在這方面，我國也應(yīng)加強(qiáng)研究，在對船體基本性能和技術(shù)的研究基礎(chǔ)上，構(gòu)建完整的科考船平臺、設(shè)備和系統(tǒng)體系?！?/p>