日前，由中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)有限公司第七〇八所自主研發(fā)設(shè)計(jì)、江南造船集團(tuán)有限公司(江南造船)為中國(guó)海洋大學(xué)建造的新一代海洋綜合科考船“東方紅3”船交付，標(biāo)志著我國(guó)科考船設(shè)計(jì)、建造水平獲得了新跨越，也將進(jìn)一步增強(qiáng)我國(guó)海洋科考數(shù)據(jù)成果在國(guó)際上的話語(yǔ)權(quán)。

建造難度大

“東方紅3”船是一艘5000噸級(jí)新型深遠(yuǎn)海綜合科學(xué)考察船，以培養(yǎng)深海大洋創(chuàng)新型人才為首要任務(wù)，融合科學(xué)研究、科學(xué)考察、高新技術(shù)研發(fā)應(yīng)用為一體。該船總長(zhǎng)103.8米、寬18米，海上自持力長(zhǎng)達(dá)60天，可連續(xù)航行1.5萬(wàn)海里;載員110人，甲板作業(yè)面積和實(shí)驗(yàn)室工作面積均超過(guò)600平方米。該船是目前世界上最安靜，定員最多，經(jīng)濟(jì)性、振動(dòng)噪聲、電磁兼容等指標(biāo)要求最高，作業(yè)甲板和實(shí)驗(yàn)室面積利用率最大、綜合科考功能最完備的新一代海洋綜合科考船。

作為高技術(shù)船舶，科考船的設(shè)計(jì)和建造難度較大，設(shè)計(jì)建造周期通常在4到6年，有的甚至達(dá)到10年，是常規(guī)商船的好幾倍。從2013年可研批復(fù)至今，“東方紅3”船項(xiàng)目走過(guò)了6年時(shí)間。投入使用后，該船可以在除了兩極的海域進(jìn)行全年作業(yè)，尤其是可以滿足深遠(yuǎn)海的科考要求。

引人關(guān)注的是，在交船儀式上，“東方紅3”船正式獲頒DNV GL船級(jí)社水下輻射噪聲最嚴(yán)苛的SILENT—R證書，成為國(guó)內(nèi)首艘、國(guó)際上第4艘獲得SILENT—R證書的海洋綜合科考船，也是世界上獲得這一等級(jí)證書的排水量最大的海洋綜合科考船。

“東方紅3”船總設(shè)計(jì)師、中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)有限公司第七〇八所研究員吳剛表示，該船多項(xiàng)指標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先，特別是低噪聲控制指標(biāo)達(dá)到全球最高級(jí)別，“當(dāng)船行駛時(shí)，水下20米以外的魚群都感覺不到”。

一般的船舶只關(guān)注艙室的噪聲，主要是為了讓船員獲得舒適的工作環(huán)境，并能在休息時(shí)不受干擾。科考船不只關(guān)注船上環(huán)境的舒適程度，還要保證自身噪聲最小地向水下傳播，這是由科考船的任務(wù)和性質(zhì)決定的。

為了研究海洋科學(xué)，科考船會(huì)安裝大量精密的聲學(xué)儀器，向水中發(fā)射和接收聲波來(lái)看清幾千米甚至萬(wàn)米以下水深的地質(zhì)地貌，這些聲學(xué)設(shè)備越精密就越“嬌貴”，外界干擾越小越好。

新一代海洋綜合科考船“東方紅3”船。 (資料圖片)

自主研發(fā)強(qiáng)

在概念設(shè)計(jì)階段，船東中國(guó)海洋大學(xué)花了近一年半的時(shí)間，考察了多艘國(guó)際先進(jìn)科考船后，參照各船指標(biāo)，希望能夠建造一艘“能夠保持長(zhǎng)時(shí)間行業(yè)領(lǐng)先地位”的船舶，并結(jié)合自身需求，提出了個(gè)性化方案，特別提出需滿足DNV GL水下輻射噪聲SILENT—R的要求。

水下輻射噪聲的要求是全船系統(tǒng)性、全面性的要求，會(huì)對(duì)船舶線型及附體形式、推進(jìn)系統(tǒng)、船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型和布置、空船重量重心控制、船廠生產(chǎn)放樣和建造工藝等產(chǎn)生影響，每一個(gè)環(huán)節(jié)都必須精益求精。

七〇八所的設(shè)計(jì)師們一方面加強(qiáng)自身技術(shù)鉆研，一方面聯(lián)合DNV船級(jí)社、國(guó)內(nèi)外各優(yōu)質(zhì)設(shè)備/系統(tǒng)供應(yīng)商，從方案設(shè)計(jì)初期就進(jìn)行減振降噪頂層規(guī)劃、全程把控。“船的總布置討論前前后后進(jìn)行了幾十次，僅會(huì)議紀(jì)要就有厚厚一本。”吳剛說(shuō)。

七〇八所的設(shè)計(jì)師們總結(jié)出低噪聲螺旋槳設(shè)計(jì)、主發(fā)電機(jī)組雙層隔振設(shè)計(jì)和低速超靜音推進(jìn)電機(jī)選型三大關(guān)鍵技術(shù)。減振降噪關(guān)鍵要素“低噪聲高效螺旋槳”和“防氣泡船體一體化多波束導(dǎo)流罩”完全自主研發(fā)設(shè)計(jì)。

螺旋槳輻射噪聲是全船最主要的水下噪聲源，能否設(shè)計(jì)出靜音螺旋槳對(duì)全船噪聲控制起著決定性作用。“而且排水量越大，螺旋槳靜音設(shè)計(jì)難度就越大。”吳剛說(shuō)。七〇八所螺旋槳設(shè)計(jì)組經(jīng)過(guò)5年多技術(shù)攻關(guān)，終于成功研發(fā)出靜音螺旋槳，不僅是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，也達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。

科考船的排水量一般有幾千噸，空船重量的調(diào)整空間較小，因此對(duì)每一項(xiàng)設(shè)備的重量控制指標(biāo)要求都很嚴(yán)。通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)研究，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)掌握了空船重量重心控制技術(shù)。最終，“東方紅3”船具備了盡可能多的可擴(kuò)展功能，5000多噸的排水量可完成7000噸科考船的任務(wù)。

設(shè)計(jì)亮點(diǎn)多

除了是最安靜的海洋綜合科考船，“東方紅3”船還有哪些設(shè)計(jì)亮點(diǎn)?科研人員告訴經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)-中國(guó)經(jīng)濟(jì)網(wǎng)記者，“東方紅3”船是一艘“聽得清、跑得遠(yuǎn)、看得明、探得深、傳得快”的科考船。

聽得清，是指降低科學(xué)考察船自身的輻射噪聲水平，使得探測(cè)時(shí)能更加清晰不受干擾。

跑得遠(yuǎn)，是指“東方紅3”船是最節(jié)油的雙槳推進(jìn)科考船。因“東方紅3”船采用一種與船艏型線一體化設(shè)計(jì)的多波束導(dǎo)流罩專利設(shè)計(jì)，在確保多波束測(cè)量性能的前提下使得全船阻力減少15%至20%，油耗大大減少，在相同的油艙容積下，續(xù)航力大大提高，確保本船能航行到更遠(yuǎn)的深海大洋進(jìn)行考察作業(yè)。

看得明，是指“東方紅3”船具有最高精度的全海深地形地貌探測(cè)能力。為獲得最高精度的全海深地形地貌測(cè)量能力，“東方紅3”船在國(guó)內(nèi)首次引進(jìn)兩套高分辨率的中淺水和全海深多波束系統(tǒng)(國(guó)際上僅有一艘船安裝)，設(shè)計(jì)單位和船廠聯(lián)合攻關(guān)解決了船舶型線設(shè)計(jì)和建造安裝工藝的關(guān)鍵技術(shù)，一舉提升了我國(guó)在全海深地形地貌的探測(cè)能力。

探得深，是指“東方紅3”船的作業(yè)深度覆蓋全球最深的馬里亞納海溝。“東方紅3”船裝備了目前國(guó)際上最先進(jìn)的水體、大氣、海底探測(cè)和遙感信息觀測(cè)與應(yīng)用系統(tǒng)，可進(jìn)行海洋空間多學(xué)科海洋要素的快速探測(cè)與分析，該船配備有2臺(tái)1萬(wàn)米以上的CTD絞車、1臺(tái)1萬(wàn)米鋼纜絞車、1臺(tái)1萬(wàn)米光電纜絞車、1臺(tái)1.2萬(wàn)米纖維纜絞車，大大確保了作業(yè)探測(cè)的深度和可靠性。

傳得快，是指“東方紅3”船具有強(qiáng)大的科考數(shù)據(jù)和船舶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)船岸一體化。“東方紅3”船配置獨(dú)立的科考數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并配置雙萬(wàn)兆核心。時(shí)空同步科考數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理與集成，數(shù)據(jù)成果可在線顯示與遠(yuǎn)程傳輸。配置船岸一體化船舶數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，支持WiFi和有線接入，VSAT船岸實(shí)時(shí)通信。船體與船舶關(guān)鍵設(shè)備、船體振動(dòng)與噪聲、水下輻射噪聲、各類強(qiáng)弱電與各類線纜電磁兼容以及船舶動(dòng)態(tài)與姿態(tài)等各類信息在線監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)。

這些優(yōu)點(diǎn)綜合在一起，打造出全球頂級(jí)科考利器。(經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)-中國(guó)經(jīng)濟(jì)網(wǎng)記者 李予陽(yáng))

關(guān)鍵詞： 科考船 設(shè)計(jì) 東方紅3