海洋調查船設計分析

李陵

摘 要：我國的海洋開發方興未艾。本文結合我國新時期的海洋科學考案需求，論述了海洋調查船發展的先進技術以及基本設計思路，可為我國新型海洋調查船的科研與建造提供參考。

關鍵詞：海洋調查船；船舶設計；特殊設備

中圖分類號：674.8 文獻標識碼：A

1 前言

海洋調查船是指可進行海洋水文物理、海洋氣象、海洋化學、海洋地質地貌、海洋生物等海洋科學調查研究工作的船舶。由于掌握包括海底地形地貌、海洋重力、海流等在內的海洋環境信息是實施海上作戰的基本前提，世界各國也將海洋調查船視作維護領海安全的重要力量。黨的十八大提出了“提高海洋資源開發能力，發展海洋經濟，保護海洋生態環境，堅決維護國家海洋權益，建設海洋強國”的宏觀目標，我國的海洋戰略也加快了海洋調查船開發建設的步伐。

圖1 我國“科學”號海洋調查船

目前全球正在運營中的海洋調查船共有900余艘，其中9艘為破冰科考船。有1 000 t以上的 “向陽紅”系列和1 000 t以下的“曙光”系列，這些船由于建造年代久遠，船舶性能與設備均已落后，目前除了“向陽紅09”外，其余已悉數退役。九十年代，我國從原蘇聯國家引進并改裝了 “雪龍”號與“大洋一”號，兩艘極地科考船。近十年來，我國陸續新建了“實驗”號、“科學”號、“海監50”號等性能優異、設備先進的新型海洋調查船。

圖2 我國“實驗”號雙體海洋調查船

2 總體設計

海洋調查船作為特種用途船舶，其船型設計非常特殊：（1）從外形上看，為體現在海上乘風破浪的堅毅精神，外形輪廓上采用直線和階梯造型，和艦艇有些類似；（2）從船載人數上看，大中型海洋調查船的船員與科考人員總數往往達到70～80人，有較多的居住和活動房間以及救生設備，具有客船的特點；（3）工作要求上看，要求有全景式駕駛室、較大的工作甲板面積及特種機械裝備，具有工作船的特點；（4）從布置上看，其較大的標本艙庫、測量儀器艙庫、特殊儲藏室，以及與其配套的艙口蓋、吊機等設備，具有貨船的特征。因此，綜合以上各方面的特性，海洋調查船的設計要綜合權衡來滿足多方面的要求。

2.1 主尺度

海洋調查船往往采用較大的船寬，一方面有利于各種設備的布置，另一方面有良好的穩性和耐波性。船長的選取主要根據航行海域決定，我國渤海、黃海波長較短，南海及臺灣海峽，波長較長，如果執行任務的主要海域位于南海時，船長最好不小于90 m。

2.2 規范及船級

我國新建的大型海洋調查船一般設計為無限航區，滿足現行中華人民共和國海事局《船舶與海上設施法定檢驗規則》、中國船級社《鋼質海船入級與建造規范》及其修改通報的要求，并取得中國船級社☆CSA與☆CSM船級符號及Ice Class B附加標志。

2.3 航速

海洋調查船在設計時往往不把航速作為最主要的性能指標，故在滿足船東要求的同時，應盡量避免將船的服務航速設計在傅汝德數峰值或快速爬坡階段。

2.4 分艙與穩性

完整穩性除需滿足《船舶與海上設施法定檢驗規則》要求外，還需滿足《海洋調查船特殊抗風力要求》的規定。在分艙時，破艙穩性可適用于國際海事組織《特殊用途船舶安全規則》（海大A534 （13）決議）的要求。

2.5 艙室布置

對海洋調查船的艙室設計，我國有著下列明確的行業標準要求：

《海洋調查船專用艙室及其設施的設置要求》（CB/T3470-94）；《海洋調查船生活艙室及其設施的設置要求》（CB/T3469-94）；《海洋調查船實驗室及調查作業甲板振動、噪聲一般要求》（CB/T3527-93）。

2.6 噪聲限值

實驗室和調查作業甲板的噪聲界限值，應滿足表1所列。

表1 噪聲限值表（單位：dB）

3 特殊設備

3.1 推進器系統

海洋調查船應能滿足長期3～6 kn低速航行，且推進與操縱系統往往要與動力定位配合，所以也常選用可調螺距槳或電力全回轉舵槳推進方式。

可調螺距槳通過設置于槳轂中的操縱機構，以改變槳葉的螺距，使船、機、槳在各種工況下都能充分發揮主機的功率。全回轉電力推進系統雖然造價很高，但優點十分明顯，近十年來在海洋調查船上應用較多，如“科學”號、“海監50”等，它將舵槳合二為一，采用吊艙式推進，由于沒有了傳統推進的齒輪箱、軸系等，在機艙布置上更為靈活，噪音振動可以降到最小。

3.2 甲板機械

海洋調查船應能滿足投放水下設備的操作，如無人艇、深潛機器人、浮標等各種探測設備，需要多部手動和機動大型吊臂吊機、不同規格的收放絞車、纜車。除了救生艇架、載貨電梯等常規船舶配備外，海洋調查船還需要如下甲板機械：

（1）A型架吊機

海洋調查船如要吊放重物（10 t以上），則需要A型架吊機這樣的大型起重設備。A型架吊機與一般的回轉起重機不同，它是在垂直平面上旋轉倒出的起重器械，具有起重能力大、適應范圍廣等特點。

（2）變幅液壓起重機

變幅液壓起重機主要包括折臂起重機與伸縮臂起重機兩種，它們的特點是除具有一般回轉吊機的起升、回轉功能外，還可通過折疊或伸縮吊臂以達到變幅的功能。它不工作的時候占據空間較少，工作時卻能覆蓋較大范圍的工作面積。

（3）專用絞車

海洋調查船需配備各類專用絞車，可布置在工作甲板上，也可以放在專用的絞車艙中，一般需要配套的絞車控制室。

3.3 減搖設備

海洋調查船對穩定性的要求非常高，橫搖裝置必不可少，主要有舭龍骨、呆木、減搖鰭、減搖水艙、陀螺減搖裝置。由于陀螺減搖裝置造價昂貴、維護成本高，故較少使用；減搖鰭的重量比減搖水艙輕，占用船內艙容較少，但其缺陷是僅在高航速下有效果。對于海洋調查船來說，低速航行是一種常態，所以減搖水艙比減搖鰭的應用更為普遍，設計合理的減搖水艙的減搖效果可達到40%～50%。

3.4 動力定位系統

海洋調查船，一般都是到達預定位置后，停船開始取樣，但即便風平浪靜，由于海流、風向等影響，數千噸的調查船也會在不知不覺中漂移。尤其是在大洋深海區，水深上千米，取樣設備下沉到海底便需幾個小時，等到了海底船位早已偏離。動力定位系統通過感應器獲取風浪、涌流等數據，借助360°旋轉的螺旋槳推進器與首尾側推器，自動推進、調整，最終使船舶在預定位置精確定位。

3.5 直升機系統

直升機憑借其垂直起降、機動靈活、速度快和視距遠等特點，已大量被裝配在海洋調查船上，以用來快速運輸人員、小型設備、實驗標本等，大大提高了海洋調查船的靈活機動性和使用功能，尤其是海上搜索和救援的能力更為突出。直升機搭載在船上，是由船載直升機和航空保障系統兩部份組成，如果需搭載直升機執行任務，應提供相應的航空保障條件。

3.6 專用設備

新型海洋調查船搭載了自動化程度越來越高的各種探測系統，往往還搭載模塊化的集裝箱實驗室，通過預留空間與數據接口，以實現每次執行不同的實驗任務。這些探測系統可以與機艙、航海設備通過計算機中心集結成智能網絡，并通過衛星通信與其它海洋調查船和陸岸實驗站的計算機聯網，實現海上調查數據的實時衛星雙向傳輸和處理。

4 結束語

我國的海洋調查船經過近年來的迅速發展，已大大縮減了與美歐先進船型的差距，在未來的發展中，新船型的應用、船載探測設備與人的良好交互結合、更高程度的自動化集成以及更智能的信息化網絡化應該是新型海洋調查船新的研究重點。

參考文獻

[1] 海洋調查船專用艙室及其設施的設置要求（CB/T3470-94）.

[2] 海洋調查船生活艙室及其設施的設置要求（CB/T3469-94）.

[3] 海洋調查船實驗室及調查作業甲板振動、噪聲一般要求（CB/T3527-93）.

[4] 夏萍.中國海監83號船的ABB電力推進系統[J]. 中國造船， 2010.