技术交流▏重新认识我国海洋科考船的设计和建造
世界上海洋科学考察船的发展已经有100多年的历史。目前世界各国都在大力发展深海及海洋空间站技术，不断加强海底资源探测。海洋环境科学对海军的军事行动至关重要，潮汐变化、水下的温度、密度、盐度变化、海洋气象和浪潮流分别与两栖登陆和特种作战等军事行动密切相关，各国军方高度重视对海洋环境科学的研究和数据的采集。各国海洋科学考察船，多隶属于大学和研究机构，利用更为隐蔽和低调的身份，承担军方课题，共享研究成果。
我国海洋科学考察船主要分布在国家海洋局、中国科学院、教育部和中国地质调查局等涉海部门。主要用于中国海、大洋和极地海洋调查和研究、海洋基础科学研究、教学与实验活动以及海洋地质与矿产资源调查等工作。目前，我国已具备了涵盖中国领海及相关海区的科学考察任务，并不断完善大洋和全球特殊地带的科考能力，已基本拥有沿海、大洋和全球的综合性科研考察能力。
目前我国海洋科考船的船队水平相较于“海洋强国”战略，还存在一定的差距，主要体现在以下几个方面: 第一，国际一流的科考船舶数量仍显不足。第二，目前的科考船舶大都船龄老、设备旧、设施差。第三，科考设备仪器等更新换代速度较慢。第四，我国海洋科考数据在国际上认可度不高。
从我国海洋科考船船队规模来看，见图1: 第一，美国、英国、欧盟、俄罗斯、日本等世界主要经济体的科考船船队的总体规模远高于中国。第二，以80m以上的科考船对比，中国仍然明显落后于同等规模的经济体。第三，我国海洋科考船船队与国家安全、海洋资源探测/开发需求相比仍存在较大缺口。以上现状与我国“提高海洋资源开发能力，发展海洋经济，保护海洋生态环境，坚决维护国家海洋权益，建设海洋强国”的国家海洋战略要求相去甚远，也与我国海洋大国强国地位确立不相匹配。
图1 世界主要国家科考船数量及规模
我国政府从国家层面制定了顶层规划，大力发展深海探测、大洋钻探、海底资源开发利用、海上作业保障等装备、系统，确保海洋强国战略的贯彻实施。在“十三五”规划海洋重大工程中，加入了“蛟龙探海”、“雪龙探极”项目，其中明确了在“十三五”期间建造与其相适用相匹配的海洋科考船舶项目: 突破“龙宫一号”深海试验平台建造关键技术，建造深海移动式和坐底式实验平台，推进深海装备应用共享平台建设；新建先进破冰船，初步构建极地区域的陆—海—空观测平台，研发适用于极地环境的探测技术及装备，建立极地环境与资源潜力信息和业务化应用服务平台；统筹规划国家海洋观(监)测网布局，推进国家海洋环境实时在线监控系统和海外观(监)测站点建设，逐步形成全球海洋立体观(监)测系统。通过这些重大工程的规划和实施，将有效提升我国在全球范围内的海洋立体探测观测能力。
在具体实施层面，即在海洋科考船舶设计建造过程中，我们应深刻认识到海洋科考船是不等同于相近吨位的复杂民用船型，应摆脱传统的造船思维，重新去认识我国海洋科考船。
一、重新认识海洋科考船的设计与建造
目前，国内外海洋科考船舶都逐渐向高技术高指标、功能复杂型科考船方向发展，这种情况下，海上科考活动环境是否优异，是否能满足船上科学科考工作的实际需要就显得尤为重要。在船舶的设计和建造方面，可以从减振降噪、电磁兼容、重量重心控制这三个方面入手，重新理性认识和定义海洋科考船。
第一，减振降噪。由柴油机、螺旋桨、齿轮箱、电站、空压机、泵等船舶动力装置引起的振动、噪声，是影响船舶舒适度、船舶电子仪器仪表可靠性、船员工作和生活环境的主要因素，也是海洋科考船舶水下辐射噪声的主要噪声源之一。需要从船体结构( 线型) 减振降噪设计、全船电磁噪声控制设计(传导、耦合、辐射)、主推进系统减振降噪控制、各类泵系和压缩机减振降噪，以及多波束、ADCP 等一批科考声学设备换能器安装区域线型设计等方面进行设计和控制。
在具体设计和建造过程中应重点关注如下方面：①结构噪声控制: 船体结构( 装配、焊接和总组搭载)和线型建造控制。②重点基座噪声控制: 发电机、主推进电机、推进轴承基座、舵机基座等安装精度和焊接质量控制。③重要设备噪声质量控制: 进厂检验控制、安装控制、系统管路安装控制。④舱室噪声控制：重点控制阻尼材料、升高地板及异物的控制。⑤噪声材料敷设: 包覆要求的满足。
第二，电磁兼容。海洋科考船的电磁兼容是指能满足船上所有电子系统都相兼容且不相互干扰的工程状态，减少和消除各种设备和系统间的电磁干扰和外界的电磁干扰，保障船上人员和各类设备等的安全，实现设备和系统的电磁兼容，最大限度发挥科考设备和船舶系统的效能。应从全船电网谐波控制、电磁辐射控制、各类电线、网线敷设技术、各类设备接地技术、船上科考实验室电磁环境及洁净电源的设计与监控入手。
在具体设计和建造过程中应重点关注如下方面：
①实验室电磁兼容控制: 隔离降噪变压器、滤波器、EMC 型屏蔽电缆框安装质量控制。②电缆选择和敷设控制: 电缆分类、分层、分束敷设，保证敷设距离控制。③全船设备接地控制: 设备、电缆屏蔽层、金属管系、舱面设施接地形式和安装质量控制。④电磁兼容和谐波检验: 对屏蔽、接地、隔离、滤波等的施工质量进行检查，以及对电网谐波的检测。
第三，重量重心控制。空船重量是船舶技术性能的重要参数之一，是船舶设计中各项性能计算的重要依据，而船舶重心坐标关系到船舶浮态和稳性。海洋科考船的上层建筑普遍丰满，主船体水下部分尖瘦，会导致重心偏高，且排水量裕度不大，因此在设计和建造过程中，如何控制重量重心就显得尤为重要。建造船厂应主导全过程的全船重量重心控制，并成立船东、设计院所、船厂三方专项工作组，制定工作流程，实施全过程控制，确保指标要求，并为科考设备后期可能的加装留下足够的设计裕度。
二、结语
本文针对目前我国海洋科考船现状，从实际应用角度出发，重新认识和思考，对于船舶的设计和建造提出几点建议，希望通过拓展技术深度，夯实技术实力，继而保障我国海洋科考船后续设计和建造工作的工程质量，推动我国海洋科考调查研究事业更好更快发展。
【作者简介】吴浩然，1987出生，男，上海大学管理学院，江南造船( 集团) 有限责任公司，本科，助理经济师，从事船舶设计工作；本文来自《黑龙江科学》（2018年第2期），参考文献略，用于学习与交流，版权归作者与出版社共同拥有。
相关阅读推荐
公众号
溪流之海洋人生
微信号▏xiliu92899
用专业精神创造价值
用人文关怀引发共鸣
您的关注就是我们前行的动力
投稿邮箱▏452218808@qq.com