海洋调查船设计分析

李陵

摘 要：我国的海洋开发方兴未艾。本文结合我国新时期的海洋科学考案需求，论述了海洋调查船发展的先进技术以及基本设计思路，可为我国新型海洋调查船的科研与建造提供参考。

关键词：海洋调查船；船舶设计；特殊设备

中图分类号：674.8 文献标识码：A

1 前言

海洋调查船是指可进行海洋水文物理、海洋气象、海洋化学、海洋地质地貌、海洋生物等海洋科学调查研究工作的船舶。由于掌握包括海底地形地貌、海洋重力、海流等在内的海洋环境信息是实施海上作战的基本前提，世界各国也将海洋调查船视作维护领海安全的重要力量。党的十八大提出了“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”的宏观目标，我国的海洋战略也加快了海洋调查船开发建设的步伐。

图1 我国“科学”号海洋调查船

目前全球正在运营中的海洋调查船共有900余艘，其中9艘为破冰科考船。有1 000 t以上的 “向阳红”系列和1 000 t以下的“曙光”系列，这些船由于建造年代久远，船舶性能与设备均已落后，目前除了“向阳红09”外，其余已悉数退役。九十年代，我国从原苏联国家引进并改装了 “雪龙”号与“大洋一”号，两艘极地科考船。近十年来，我国陆续新建了“实验”号、“科学”号、“海监50”号等性能优异、设备先进的新型海洋调查船。

图2 我国“实验”号双体海洋调查船

2 总体设计

海洋调查船作为特种用途船舶，其船型设计非常特殊：（1）从外形上看，为体现在海上乘风破浪的坚毅精神，外形轮廓上采用直线和阶梯造型，和舰艇有些类似；（2）从船载人数上看，大中型海洋调查船的船员与科考人员总数往往达到70～80人，有较多的居住和活动房间以及救生设备，具有客船的特点；（3）工作要求上看，要求有全景式驾驶室、较大的工作甲板面积及特种机械装备，具有工作船的特点；（4）从布置上看，其较大的标本舱库、测量仪器舱库、特殊储藏室，以及与其配套的舱口盖、吊机等设备，具有货船的特征。因此，综合以上各方面的特性，海洋调查船的设计要综合权衡来满足多方面的要求。

2.1 主尺度

海洋调查船往往采用较大的船宽，一方面有利于各种设备的布置，另一方面有良好的稳性和耐波性。船长的选取主要根据航行海域决定，我国渤海、黄海波长较短，南海及台湾海峡，波长较长，如果执行任务的主要海域位于南海时，船长最好不小于90 m。

2.2 规范及船级

我国新建的大型海洋调查船一般设计为无限航区，满足现行中华人民共和国海事局《船舶与海上设施法定检验规则》、中国船级社《钢质海船入级与建造规范》及其修改通报的要求，并取得中国船级社☆CSA与☆CSM船级符号及Ice Class B附加标志。

2.3 航速

海洋调查船在设计时往往不把航速作为最主要的性能指标，故在满足船东要求的同时，应尽量避免将船的服务航速设计在傅汝德数峰值或快速爬坡阶段。

2.4 分舱与稳性

完整稳性除需满足《船舶与海上设施法定检验规则》要求外，还需满足《海洋调查船特殊抗风力要求》的规定。在分舱时，破舱稳性可适用于国际海事组织《特殊用途船舶安全规则》（海大A534 （13）决议）的要求。

2.5 舱室布置

对海洋调查船的舱室设计，我国有着下列明确的行业标准要求：

《海洋调查船专用舱室及其设施的设置要求》（CB/T3470-94）；《海洋调查船生活舱室及其设施的设置要求》（CB/T3469-94）；《海洋调查船实验室及调查作业甲板振动、噪声一般要求》（CB/T3527-93）。

2.6 噪声限值

实验室和调查作业甲板的噪声界限值，应满足表1所列。

表1 噪声限值表（单位：dB）

3 特殊设备

3.1 推进器系统

海洋调查船应能满足长期3～6 kn低速航行，且推进与操纵系统往往要与动力定位配合，所以也常选用可调螺距桨或电力全回转舵桨推进方式。

可调螺距桨通过设置于桨毂中的操纵机构，以改变桨叶的螺距，使船、机、桨在各种工况下都能充分发挥主机的功率。全回转电力推进系统虽然造价很高，但优点十分明显，近十年来在海洋调查船上应用较多，如“科学”号、“海监50”等，它将舵桨合二为一，采用吊舱式推进，由于没有了传统推进的齿轮箱、轴系等，在机舱布置上更为灵活，噪音振动可以降到最小。

3.2 甲板机械

海洋调查船应能满足投放水下设备的操作，如无人艇、深潜机器人、浮标等各种探测设备，需要多部手动和机动大型吊臂吊机、不同规格的收放绞车、缆车。除了救生艇架、载货电梯等常规船舶配备外，海洋调查船还需要如下甲板机械：

（1）A型架吊机

海洋调查船如要吊放重物（10 t以上），则需要A型架吊机这样的大型起重设备。A型架吊机与一般的回转起重机不同，它是在垂直平面上旋转倒出的起重器械，具有起重能力大、适应范围广等特点。

（2）变幅液压起重机

变幅液压起重机主要包括折臂起重机与伸缩臂起重机两种，它们的特点是除具有一般回转吊机的起升、回转功能外，还可通过折叠或伸缩吊臂以达到变幅的功能。它不工作的时候占据空间较少，工作时却能覆盖较大范围的工作面积。

（3）专用绞车

海洋调查船需配备各类专用绞车，可布置在工作甲板上，也可以放在专用的绞车舱中，一般需要配套的绞车控制室。

3.3 减摇设备

海洋调查船对稳定性的要求非常高，横摇装置必不可少，主要有舭龙骨、呆木、减摇鳍、减摇水舱、陀螺减摇装置。由于陀螺减摇装置造价昂贵、维护成本高，故较少使用；减摇鳍的重量比减摇水舱轻，占用船内舱容较少，但其缺陷是仅在高航速下有效果。对于海洋调查船来说，低速航行是一种常态，所以减摇水舱比减摇鳍的应用更为普遍，设计合理的减摇水舱的减摇效果可达到40%～50%。

3.4 动力定位系统

海洋调查船，一般都是到达预定位置后，停船开始取样，但即便风平浪静，由于海流、风向等影响，数千吨的调查船也会在不知不觉中漂移。尤其是在大洋深海区，水深上千米，取样设备下沉到海底便需几个小时，等到了海底船位早已偏离。动力定位系统通过感应器获取风浪、涌流等数据，借助360°旋转的螺旋桨推进器与首尾侧推器，自动推进、调整，最终使船舶在预定位置精确定位。

3.5 直升机系统

直升机凭借其垂直起降、机动灵活、速度快和视距远等特点，已大量被装配在海洋调查船上，以用来快速运输人员、小型设备、实验标本等，大大提高了海洋调查船的灵活机动性和使用功能，尤其是海上搜索和救援的能力更为突出。直升机搭载在船上，是由船载直升机和航空保障系统两部份组成，如果需搭载直升机执行任务，应提供相应的航空保障条件。

3.6 专用设备

新型海洋调查船搭载了自动化程度越来越高的各种探测系统，往往还搭载模块化的集装箱实验室，通过预留空间与数据接口，以实现每次执行不同的实验任务。这些探测系统可以与机舱、航海设备通过计算机中心集结成智能网络，并通过卫星通信与其它海洋调查船和陆岸实验站的计算机联网，实现海上调查数据的实时卫星双向传输和处理。

4 结束语

我国的海洋调查船经过近年来的迅速发展，已大大缩减了与美欧先进船型的差距，在未来的发展中，新船型的应用、船载探测设备与人的良好交互结合、更高程度的自动化集成以及更智能的信息化网络化应该是新型海洋调查船新的研究重点。

参考文献

[1] 海洋调查船专用舱室及其设施的设置要求（CB/T3470-94）.

[2] 海洋调查船生活舱室及其设施的设置要求（CB/T3469-94）.

[3] 海洋调查船实验室及调查作业甲板振动、噪声一般要求（CB/T3527-93）.

[4] 夏萍.中国海监83号船的ABB电力推进系统[J]. 中国造船， 2010.