大型測量船布置特點研究

嚴明 戴紅偉 楊宇超

摘 要：測量船是海洋測繪的承載平臺，為提高平臺的綜合利用性，一般都會兼顧有海洋科考、應急救援等任務，因此而裝載多種類型的海洋水體、大氣氣象和地球物理等專業探測設備。本文介紹的是一種多任務目標、模塊化設計的現代化大型測量船舶。本文從測量船的結構、任務設備配置、專業性艙室布局以及通用性船用設備與常規船舶的區別方面進行分析研究，梳理并總結出大型測量船的布置特點。

關鍵詞：測量船；布置；艙室布局；結構；測量設備

1 結構特點

從結構上，測量船舶具有部分工程船、客船的顯著特點，一方面是考慮到其任務性質，需要裝載較多的作業或研究人員，因此需要多層、較長的居住甲板，且這些居住甲板所形成的上層建筑一般位于船的舯艏部，即長艏樓設計，其上方設計為駕駛室，前方僅留有錨、系泊作業區。而煙囪和機艙位于上層建筑之后，即中機艙設計，在預留出艉部作業區域的同時，盡可能減小振動、噪聲、煙囪排氣對居住人員的影響。測量船整體區域劃分如圖1所示。

船的艏部設計有球鼻首結構，降低興波阻力，改善流場，提高船舶推進性能。艉部留出較長甲板空間用于露天測量作業以及移動測量設備的搭載，并根據其任務特性，設置直升機甲板兼顧作為無人機測量的起降平臺。

2 艙室布局

在上層建筑居住區，環舷側布置住艙，中間位置布置會議室、指揮室、培訓室、報告廳、餐廳等綜合性、大型公共艙室，如圖2所示。這樣布置使得整層甲板空間的利用率較高、布局規整，同時對于公共活動的聚集和疏散快速而便捷。

圖2 上層建筑大型公共艙室典型布局（艇甲板層）

主甲板層，因艉部露天甲板即為作業甲板，故在該層布置任務型艙室，如測量作業室、CTD作業區、專用設備倉庫/維修室、網絡機房、各類專業實驗室等，如圖3所示。這樣布局對測量作業操作、設備轉運維修、樣本采集分析形成了集中作業區域，有利于作業及科考人員的工作。同時，在這些工作處所的具體位置排布時，要考慮到作業順序。例如：測量樣本采集工作，所采集樣本的預處理區域靠近艉部露天作業甲板，可便利地進行樣本預處理，靠近預處理區的是樣本的下一道工序的處理艙室，以此類推，形成一個高效、便捷的綜合作業場所。

主甲板下層，在尾部作業甲板、預處理區下方布置測量絞車艙及其配套艙室，便于絞車纜能夠便利穿行至作業甲板和預處理區的各類操控支撐設備上，進而實現室外作業，如圖4所示。

圖4 測量作業功能艙室典型布局（下甲板層）

換能器艙，即安裝所有水下聲學設備換能器的艙室位于船底中前部，在艏側推和中部機艙之間尋求低噪聲影響與可安裝之間的最佳平衡位置（參見圖1），同時需考慮的是，需根據聲學陣總體布局來確保該位置具有足夠的平船底區域。另，與換能器艙密切相關的是聲學設備艙（聲學設備機柜的安裝處所），考慮到換能器隨機電纜因信號衰減而具有的長度限制特點，該艙室布置于換能器艙上方為宜，且在換能器艙和聲學設備艙之間的甲板艙室內，不宜布置油艙，以及空壓機和大功率水泵等振動噪聲較大的設備。前者是為了使換能器電纜可順利敷設至機柜，后者是避免機械振動噪聲對聲學設備的影響。

3 設備配置

測量船的核心任務為海道測量，為確保測量任務作業，船舶要求具備較高的操作性。一些測量任務屬于定點作業，船舶需具備動力定位功能，因此測量船的推進器多采用全回轉型式，相較于常規舵槳，全回轉推進器具有更大的操作靈活性，配合艏部側向推進器和超短基線水下定位系統，可實現更精準的定位功能。

測量系統主要由絞車系統、操控支撐系統和聲學系統組成，根據任務內容確定具體配置。測量絞車的常規配置為CTD絞車、地質絞車、光電纜絞車、同軸纜絞車、SVP和MVP絞車等。操控支撐系統常規配置為A型架、重力取樣裝置、海工吊、CTD吊，以及無人/有人工作艇和無人機等配套裝備。

船載水下聲學設備均布置于船舶底部，常見的3種安裝方式為平船底式、導流罩式、GONDOLA式。平船底式即將水下聲學換能器直接安裝于船底平直區域，導流罩式安裝是在船底設計一個下沉式封閉結構，在此結構底部再安裝聲學換能器，較為典型的即下沉式箱型龍骨。而本船安裝的GONDOLA式與導流罩類似的是，聲學換能器同樣安裝于額外設計的封閉結構底部，而與其不同的是，該封閉結構與船舶底部并非連接一體，而是通過幾個結構通道相連，換能器電纜通過結構通道敷設至船內艙室。總體來說，平船底式對結構設計不會帶來額外的工作，設計簡單。后兩者需額外設計封閉結構，但有利于避開船底氣泡層，對聲學設備的性能有利，安裝方式具體選型需根據任務與經濟型的綜合評估來確定。

4 減振降噪

測量船在性能方面，直接影響測量作業相關的因素是減振降噪設計，其減振降噪性能直接影響到聲學設備的性能實現，甚至是能否正常工作。因此，在測量船的結構設計、艙室布局，以及設備配置時都要考慮減振降噪因素。

1） 機械噪聲主要關注對象

發電機機組；

推進裝置電機；

螺旋槳；

主要輔機設備（泵、空壓機等）；

大型風機（如機艙風機）；

側推裝置；

2） 水下噪聲主要關注對象

船舶艉部伴流；

螺旋槳區域伴流；

聲學換能器區域伴流；

聲學安裝區域的輔機振源；

艏側推槽道外口線型；

減振降噪是伴隨船舶整個設計建造流程中的巨系統，在此過程中需對全船主要艙室、結構、設備、系統管路乃至外部線型逐一進行前期評估、過程評估直至最終的試驗驗證和局部優化工作。

5 總 結

大型測量船的布置特點研究發現，其布置是以任務目標為主要導向的。以測量功能、性能、精度為目標的設計因素考慮貫穿了總體規劃、結構設計、艙室布局以及設備配置等方面。同時，通過研究總結梳理出基于測量任務特性考慮因素，其經驗可供同類型船的設計提供一定的參考。