海洋覆盖了全球71%的面积,随着经济的发展,世界各国逐渐开始意识到海上资源开发、发展海洋经济、保护海洋生态环境的重要性,科考船作为人类调查和研究海洋的重要载体工具也有了新的需求和发展。
从科考船队规模来看,美国、欧盟、日本、俄罗斯等世界主要经济体的科考船船队规模远大于中国。据统计,目前美国的各类科考船船队规模超过约250艘,欧盟总计302艘,俄罗斯和日本也分别超过100艘。我国自2012年开始组建国家海洋调查船队,船队数量已增至50艘,这些船舶数量和功能还远远不够。
国内外先进科考船
1 美国“Sikuliaq”号极地科考船
该船长79.6m,宽15.85m,深8.5m,满载吃水5.715m,可搭载24名科学家和20名船员。采用柴电推进,配备2台MTU16V-4000和2台MTU12V-4000柴油发动机,总功率6220KW,推进系统为2台Wartsila Icepod2500吊舱推进器。为提高低航速时的操纵性能,该船还配备了侧推器。静水下的最大航速为14.2kn,在2kn的时速下可缓慢通过0.76m(2.5ft)厚的一年冰,破冰等级为PC5。自持力为45天,最大航程为18000nm(l0kn航速下)。
船上首尾均配有起重机,采用DPS1动力定位系统,并安装了冰级加强多波束声纳系统和声学多普勒流速剖面仪(75kHz和150kHz),具有较长的取芯能力。该船噪音小,便于开展鱼类研究,且十分坚固,适合航行于充满浮冰的北极海域。船上配备有1万米长缆线的现代化绞车,包括深海牵引绞车、温盐深测控绞车、水文绞车。

图1:美国“Sikuliaq”号极地科考船
2 英国“RRS Sir David Attenborough”号极地科考船
英国南极调查局目前正在英国CammellLaird 船厂建造一艘新型极地科考船“RRS SirDavid Attenborough"号,用以接替“RRS ErnestShackleton”号和“RRS James ClarkRoss”号在南、北极的工作,预计将于2019年交付,船舶造价约为2亿英镑。
该船由罗·罗设计,船长128m,宽24m,自持力为60天(极区),可搭载30名以上船员和60名科学家。采用柴电推进,主机由2台Bergen B33:45L6A和2台Bergen B33:45L9A柴油发电机组成,并配备2组2500kW电池,螺旋桨为双轴桨叶调距桨,箱解各有两个推进器。最大航速为17.2kn,13kn航速下的最大航程为19000nm,超过英国到罗瑟拉科考站的往返距离或绕南极大陆两圈。3kn航速下可破lm厚冰,破冰等级为PC4(推进系统为PC5)。
船上装备了大量专业科考设备和仪器,且拥有先进的实验室,可以进行海洋、海底和大气研究。通过水下机器人和水下滑翔机收集海洋环境和生物数据,并将数据传送到船上的实验室中,同时空中机器人和船载环境监测系统可提供详细的极地环境信息。

图2:英国“RRS Sir David Attenborough”号极地科考船
3 德国“Atair II”号LNG燃料科考船
“Atair Ⅱ”号是德国海事与水文管理局建造的全球首艘以LNG为燃料的科考船,预计2020年交付,代替服役已超过30年的“Atair”号科考船。该船将主要用于水文调查和沉船搜索,并将在北海和波罗的海进行海洋环境观察,同时还承担导航和雷达系统的技术测试平台。
康士伯格获得该船的总包合同,其中水文调查设备系统包、动力定位系统、综合船桥系统、布放回收系统、推进系统以及导航系统等由康士伯格提供,船体优化、设计以及调查设备和系统布置工作由一家名为Technolog Services的公司负责,目前在德国Fassmer船厂进行建造。船长74m,船宽17m,吃水为5m,可为18名船员和15名科学家提供膳宿。该船入级DNV GL,并将获得SILENT R船级符号。由于设计环境友好,“Atair Ⅱ”号几乎不会对海洋环境产生影响,同时声呐设备工作也将不受主机噪音干扰,为船上的科考工作提供了理想的环境。为应用LNG燃料,“AtairⅡ”号配备了2台1110Kw的Wartsila 20DF主机,1台6缸Wartsila20柴油机,及2套废气清洁系统,同时采用WartsilaLNGPac燃料系统。燃料舱储气量为130m3,可满足10天左右的燃气消耗量。

图3:德国“Atair II”号LNG燃料科考船
4 瑞典“Svea”号科考调查船
瑞典农业科学大学正在建造的“Svea”号科考调查船,主要用于鱼群调查及水质监测,其他用途还包括收集环境变化影响相关数据、研究海洋生物多样性、研究海洋富营养化、研究CO,对海水酸化的影响、研究海水氧化和脱氧等,预计2019年4月可建成交付。
船长为69.5m,宽15.8m,吃水5.4m,可搭载l5名船员和13名科学家。该船采用Skipsteknisk AS公司的ST367型设计,满足ICES209水下辐射噪声标准。为将对环境的影响降到最低,该船将使用可再生燃料(一种氢化植物油)。设置2个升降鳍板(DropKeel)仪器舱,用于布置多波束/单波束回声测深仪和声纳。

图4:瑞典“Svea”号科考调查船
5 日本“Kaimei”号海洋调查船
“Kaimei”号是日本海洋科学技术中心目前最新的海洋调查船,该船由三菱重工下关造船厂建造,于2016年3月完工交付,建造费用207亿日元。
该船船长100.5m,型宽20.5m,型深9m,吃水6m,总吨位5747t,航速12kn,续航力9000nm,定员65人,其中科研人员38人,装备DPS动力定位系统,采用综合电力推进方式,设有两台主发电机,两台辅助发电机,两台功率2400kW的电动机分别驱动尾部两台全回转舵桨,船首设有一台可伸缩式全回转推进器和首侧推。
“Kaimei”号上装备了3000米4缆三维地震测量系统,高分辨率300米20缆三维地震测量系统,12000米二维地震测量系统;装备了多种海底资源取样装置,包括海底岩芯取样钻机(BMS),适用水深为3000m、钻深能力为30m,以及海底抓斗,钻孔直径为60mm,适用水深6000m,容量为1m3。还装备了12000米CTD采水装置,3000米级ROV,多波束声呐测深系统(MBES),流速流向仪,海洋大气观测系统,重力仪,磁力仪等调查设备。设有5个实验室。可以完成海底资源分布,生成环境的调查:大气及海洋环境变化的调查和古环境变动的解释:海底地壳结构探测,以及对地震海啸防灾、减灾研究。

图5:日本“Kaimei”号海洋调查船