中國“深藍科考”添強兵

本刊記者 王思佳

探索二號，為中國深藍科考增添強勁動力。

2020年3月10日上午，“探索一號”科考船搭載著“深海勇士”號載人潛水器在三亞崖州灣科技城南山港碼頭啟航，開始了2020年首次即TS16航次科考任務。一個多月后的4月26日，“探索二號”獲得海南海事部門頒發的船舶證書，標志著“探索二號”自此獲得了可以馳騁于全球的通行證，我國深海科考再添強兵。

關鍵技術全面國產化

萬米載人深潛器海試工程支持保障船——“探索二號”，是中國科學院戰略性先導科技專項（A類）“深海/深淵智能技術，海底原位科學實驗站”海上作業平臺建設項目的重要課題，也是提升我國海洋科技創新能力的重點項目。該船建成后將主要用于支持萬米載人潛水器作業的母船，同時可用于深海科學考察、深海裝備試驗。

“探索二號”，為中國科學院深海科學與工程研究所所屬的萬米遠海綜合科學考察船，采用電力推進，具備2級動力定位能力。該船由福建馬尾造船廠設計建造，入中國船級社（CCS）級，該船艉部配置兩臺全回轉主電力推進舵槳、艏部一臺全回轉可伸縮推進器和一臺可調螺距艏側推，續航力超過15000海里。具備對載人潛水器HOV、ROV等無人有纜潛水器，AUV、水下滑翔機等無人無纜潛水器等提供作業支持保障。

“探索二號”由電力推進的海工平臺供應船（PSV）改裝和升級而成，并增裝一定數量的海洋科考設備，能夠滿足支持全海深科考作業要求，在我國的科考船領域屬于首創。與傳統科考船相比較， “探索二號”采用電力推進，相較于常規推進形式，其產生震動和噪音更小，可使船舶無論在靠泊、航行、動力定位工況下均能為船員及科學家提供舒適的工作和生活環境，提高水下聲學科考設備的測量數據質量。經現場測量，在測試四種工況下科學家居住艙室及試驗室平均噪聲等級僅為48dB，噪聲等級與郵輪等級相當。其次，“探索二號”具有較強的工程作業能力，該船配置了4臺1700Kw主發電機組，具備更強動力。同時，船舶安裝了100噸的A型架，能滿足各種工程作業的需求。同時，“探索二號”艏、艉多推進器的布置形式，為船舶工程海試、科考作業及載人潛器支持等多工況作業提供了可能。另外，該船具有精確的動力定位能力，其動力定位系統為DP2級，在科考船里屬較高級別。在海上作業時，可以滿足精確的定點定位作業及提供船舶所需的靈活多樣類型的作業。在試驗過程中，DP定位系統表現出很強的定位能力，在二級海況下，當船舶繞旋轉中心回轉時，船舶真實位置和系統設定位置之間的誤差僅為0.3m。

另外，該船最大的亮點在于其水面支持系統首次全面實現了國產化，并首次在科考船上應用。本次國產化的水面支持系統主要包含四種類型設備，一是配置全海深地質絞車、深海光電纜絞車、CTD絞車和拖拽絞車4臺（套）設備；二是大型A架（100噸門架）、載人潛水器的布放回收裝置及潛水器的輸轉系統；三是10噸伸縮折臂吊；四是國產聲學設備，包括中科院聲學所所研制的全海深多波束，用于測繪海底地形地貌，打破了國外壟斷。中科院聲學所研制的水聲通信，哈爾濱工程大學所研制的水聲定位，為載人潛水器的水下作業提供支持。

據中科院深海所海洋裝備運行與管理中心主任、海上作業平臺建設項目課題負責人唐古拉山表示：“實現水面科考支撐系統的全面國產化，對于我國深海科考事業意義重大。萬米載人潛水器的完整系統包括載人潛水器、母船及水面科考支撐系統、深潛器及母船的運維團隊三個部分。就我國而言，深海載人潛水器的國產化技術已有很好的積累，正在向全海深發起挑戰，深潛器及母船運維團隊的人員儲備也已成規模。而水面科考支撐系統的成功研發和應用，突破了多項技術壁壘，擺脫了歐美國家在該領域的長期壟斷。多型設備屬于國內首制，不僅為深海科考裝備后續的產業化發展奠定了基礎，也為我國船舶工業關鍵設備的國產化研制起到了很好的示范效應。”

奇招盡出保穩性

在改建和升級工作中，最重要也是最大的難點在于如何保證船舶的最終穩性。

為滿足“載人潛水器”海上試驗和科學考察需求，“探索二號”安裝了一定數量的科考設備及輔助支持系統，包括增加100噸門架、絞車裝置、潛水器壓載鐵等。同時，根據實際科考作業需要，對主甲板下局部艙室布置進行調整，增加了絞車艙、潛器備件及物料間等艙室，用于布置和安裝科考絞車和聲學設備，如萬米多波束等。此外，該船改裝完成后還將搭載多型采樣器、ROV&ARV及其布放回收系統、海底原位測量系統等海洋科考設備。另外，還將搭載一套視頻直播設備，并通過海事衛星系統實現實時信號識別和傳送，支持深潛作業過程中的實時遠程直播。如此，控制好船舶重心，以達到相關要求標準的同時，保證船舶穩性，成為該改建項目繞不開的問題。

為解決這一難題，設計單位、船廠及船級社等相關各方集思廣益，除了嘗試常規辦法外，還創新采取了一系列非常規措施。例如增設了多個固定淡水壓載艙，在任何工況下，只要所有固定淡水壓載艙滿艙，便可保證船舶具備足夠的穩性。同時，還為這6個固定淡水壓載艙配備了電測深傳感器，可實時查看固定壓載艙液位信息，同時還設置了當液位低于98%時的報警系統，以保證隨時檢測固定壓載艙的滿艙狀態，船舶時刻保持足夠穩性。

3月下旬，隨著系泊項目的陸續交驗，該船進入傾斜試驗階段。船舶傾斜試驗，是建造船舶后期重要的試驗項目，也是對船舶設計與建造水平能力的一次大考，傾斜試驗的結果將直接影響船舶的試航安全。

前期準備階段，由于空船的多余重量比例過高會影響試驗精度，同時未滿艙的壓載水在試驗過程中容易產生晃動，從而影響試驗結果。因此，中國船級社（CCS）在試驗前一天協同船廠一起對“探索二號”進行了空船狀態檢查，對多余重量、不足重量等進行逐一核實。在傾斜試驗當天，考慮到馬尾造船廠碼頭潮水變化規律，同時為了保證試驗精度，CCS驗船師與船廠人員再次對空船狀態進行復查，果然發現船上有兩個液艙存在多余壓載水的問題，但由于排水工作一直持續到下午，錯過了試驗水域第一輪平潮期，第二輪平潮期需等到晚上8點才出現。在等待第二輪平潮期的間隙，CCS驗船師組織船廠人員再次對船舶的空船狀態進行復核，以確保萬無一失。晚上8點，CCS驗船師乘坐交通艇繞船對自由漂浮狀態下船舶吃水、試驗水域密度再次進行測量并記錄，保證試驗狀態下船舶排水量數據的準確性。在接下來的傾斜試驗項目中，CCS驗船師發現一組試驗數據存在誤差，根據經驗判斷造成誤差的原因可能是試驗時起風，后經過重新試驗，最終確保了數據的準確性。

最后，經過各方共同努力，“探索二號”的傾斜試驗圓滿完成，靜待出海試航。

創新服務促增效

“從改造需求論證、詳細設計、送退審，到生產設計、建造完工并完成‘探索二號’船舶取證，只用了十五個月時間。該船功能多、建造進度快、試航性能好、建造成本低。在全球PSV等海工船型產能過剩的大背景下，‘探索二號’改建項目幫助船廠緩解了庫存船壓力，同時又‘多快好省’地獲得我國深海科考所急需的船舶資源，該項目實現了船廠和船東的雙贏。同時，為我國船舶資源的整合和新的科考船型的開發提供了一條可供參考的全新的思路。”唐古拉山對記者表示。

本次科考船項目創新思維，選擇了正在建造中，原本設備及整體性能優秀的棄單船舶進行續建，并同步進行設備研制和改建升級，大幅度縮短了建造周期。然而，由于新冠疫情，本就十分緊湊的改造周期因延誤而被壓縮，為了保障“探索二號”科考船能參與今年下半年的萬米深潛試驗，CCS創新工作方式，提高效率，為按時復工復產交船保駕護航。

4月6日，“探索二號”開啟了為期6天的試航試驗。試航期間正值疫情防控關鍵期，為保證本次試航的順利進行，CCS現場項目組加班加點進行系泊試驗，并在試航前一周牽頭召開了試航前會議，確認各項系泊試驗的完成情況，與船廠、船東共同分析梳理試航項目的重點難點，協同各方做好充分的試航準備。

在6天的航行試驗中，檢驗項目十分緊湊，許多試驗項目都持續到深夜甚至凌晨，尤其是動力定位（DP）海試及故障模式與影響分析（FMEA）試驗均需持續到凌晨四五點，CCS驗船師與船廠、船東及設備服務商攜手奮戰，高效的完成了這兩項關鍵試驗項目的報驗。4月11日，“探索二號”試航圓滿完成。

唐古拉山表示：“海試的35大項試驗內容均在CCS檢驗下高標準通過，船舶的實測數據滿足設計要求，也完全滿足我們對科學考察和工程海試方面的需求。從某種程度上來說，我們共同開發了一種全新的科考船型，我們很期待，也相信這種新的船型在后續的深海科考中能有很好的發揮”。

“CCS在項目上抓得緊、抓得細、抓得實，在試驗項目上既能嚴格把握要求，又不生搬硬套，專業有力地保障了船舶的安全。”中科院深海所丁抗所長在試航末次會議上表示。

試航回來后，中科院深海所向CCS提出申請，希望能在4月15日獲得證書。常規而言，發證周期一般是試航回來后10～15個工作日，如今要縮短至3個工作日，從工作量來講難度非常之大。然而，CCS馬尾項目組卻沒有感到意外和壓力。項目經理林祥文表示：“其實我們在接收項目之初就已預料到該項目將會比較緊湊和復雜。由于疫情影響，改造工程已經被耽誤了35天，如果不搶抓時間，‘探索二號’就可能無法參與今年下半年的萬米深潛試驗，所以我們的很多工作在早期就已開始同步進行。如針對設備證書、資料不完整的情況，我們提前兩三個月就開始請船廠聯系廠家補齊相關產品資料，并對設備進行校驗，確保其運行正常。此外，我們在檢驗過程中，同步做好完工發證等文件資料的準備，為后續項目復工的緊湊性和高效性提供保障。”

顯然，是前加粗CS可以在4月15日如期向中科院深海所頒發“探索二號”的全套船舶證書，為該船的后續工作留出了時間。

CCS助力“探索二號”試航圓滿完成