“电科1号”海洋综合试验船设计

张恭 钱雯 罗东宏

摘    要：“電科1号”是一艘海洋综合试验船。本文结合了“电科1号”对雷达、卫星通讯、水声、无人艇等设备的通用试验系统，介绍了我国第一艘海洋综合试验船的船型设计，电子试验的服务和保障能力等内容。

关键词：电子试验船;船舶设计;无人艇试验

中图分类号：U662.2                                文献标识码：A

Design of Electronics Technology Test Ship

ZHANG Gong，  QIAN Wen，  LUO Donghong

（ Guangzhou Marine Engineering Corporation ， Guangzhou 510250 ）

Abstract： “Electronics technology No.1” is a comprehensive scientific test ship， which undertakes the mission of the marine devices test like radar， satellite transmission， hydrophone and unmanned vessel. In the paper the unique design of the ship， the test service and guarantee capacity are introduced.

Key words： Electronics technology test ship， Ship design， USV test

1     前言

“电科1号”是一艘海洋综合试验船（见图1），主要承担海洋信息技术开发、任务电子科学试验，同时配合完成南海岛礁基地建设，是海洋新技术装备的综合展示平台、试验训练平台及工程保障平台。

“电科1号”属于科学调查船，但与我国的“向阳红”系列等科考船承担测量、勘探等任务不同，“电科1号”主要开展海洋探测、搜寻、感知类的产品的研发试验。长期以来，我国都缺乏这类专业的船舶试验平台，电子科技集团作为国内电子产品的龙头企业，生产研发的电子产品种类丰富，但是在以往的产品新研发过程中，往往需要租用非专业船舶开展测试，导致了航行条件差，数据处理速度慢、试验周期长等诸多不足，“电科1号”的建设有力的改善了这一情况。

2   主尺度及基本布置

“电科1号”海洋电子试验船采用钢质船体、连续甲板带首楼、具有前倾首柱带球鼻首结构;左右舷舭部设有舭龙骨，船首设有首侧推;由两台船用柴油机经齿轮箱传递，驱动固定螺距螺旋桨推进的双机、双桨、双舵、尾机型船;首楼甲板上部设有三层甲板室。

该船主要尺度如下：

总    长                               89.16 m

型    宽                               18.0 m

型    深                               5.50 m

最大航速                          13.5 kn

航    区                               远海

主机额定功率                 1 323 kWx2

主电站功率                     200 kW x3

应急发电机组功率        75 kW

定员                                   45 人

为执行电子试验任务，该船设置了宽阔的试验甲板，并配备了大型起重机、尾部A架、直升机平台等，可进行雷达、卫通、无人机、无人艇等设备试验，以及水声、气象探测等工作。此外，本船还配有多间实验室、综合指挥室、高频机柜室、计算机房、会议资料室等专用科研舱室。

3     试验任务系统

3.1    试验工作甲板

“电科1号”的试验任务主要在罗经甲板及主甲板开敞试验区进行，总试验面积超过1 000 m2。由于试验任务以对海、对空的电子设备为主，因此对开敞甲板面积的需求很大，用于布置起重设备、直升机平台、无人装备保障平台、电子设备基座及试验操作空间等。在船型设计方面，“电科1号”设置了较长的开敞式尾甲板，相比同等排水量的其它海洋科考船，适当减小了型深，具有较大的船宽吃水比，以更好地满足试验甲板的空间需求。

3.2   通用电子试验接口

为开展多种类型的海上试验，“电科1号”搭载了开放式任务电子保障系统，为不同的试验设备安装提供了通用的电子试验接口。

除了配齐满足船级社规范的通导设备外，“电科1号”还预留了足够的平台空间，为各种电子任务系统提供完备的海上试验环境。在总布置方面，本船通过两座桅杆的设计，很好的实现了航行设备与试验设备的功能分区：（1）航行桅杆（见图2）采用桁架式结构，搭载了航行用的X波段与S波段的导航雷达天线、卫通C站、北斗接收机、风速风向仪、号灯号笛以及避雷针等设施，用于满足航行需求;（2）综合试验桅杆（见图3）布置了多层平台，可搭载新研发的雷达、卫通、无线电通信等产品开展海上测试;综合试验桅杆外部设有透波天线罩，用于保障恒温恒湿的电子试验环境。

两座桅杆之间留有一定的安全距离，以减小互相干涉，满足电磁兼容性的要求，保证了本船在航行过程中综合试验桅杆不会影响号笛、号灯、航行通讯等作业，航行信号也不会影响电子设备的试验精度。

此外，“电科1号”还在罗经甲板预装了碟状、鞭状天线的通用预制接口（见图4）及标准通用试验标准方舱（见图5）。通过预留空间与数据接口，实现了每次出海执行不同的试验任务，如搭载水下机器人控制方舱、声学发射机控制方舱等模块。

3.3   水声试验系统

“电科1号”具有強大的水声试验系统，以保障各种规格的水下声呐、阵缆、磁力仪及深潜器等试验。

本船在舷侧配置了一种新型声呐吊杆收放装置（见图6），可用在船舶低速航行或停泊不动时收放小型水声声呐。该装置由布置于甲板右舷的固定基座、轴承组、电动葫芦、吊杆本体、舷外限位装置等组成，可通过固定于基座上的轴承组进行缓慢旋转收放;同时在船体舷外安装了月牙形限位装置，可充分保障收放装置的可靠性和安全性。

船尾设有一座起重能力不小于10 t的A型架（见图7），可配合拖缆绞车开展较大型声学设备的拖曳试验，完成地质、水文、化学、生物取样等科学探测作业。

3.4    无人设备测试系统

“电科1号”可作为无人机、无人艇在海上试验的母船：（1）针对无人机试验，“电科1号”提供了良好的存储、起降、补给及维护条件，并可通过ADS-B飞机跟踪系统接收飞机位置、速度等参数;（2）“电科1号”还提供了一套完整的无人艇试验保障系统，可实现无人艇海上油水补给、吊放与回收、视频监控与追踪、以及试验数据处理分析等功能，解决了以往无人艇仅能在近岸开展试验的局面，实现了无人艇远海试验，可以更好的测试无人艇在外海执行任务的可靠性（见图8）。

3.5    综合船桥系统

“电科1号”搭载了集导航、控制、探测、感知、显示、监视、管理和通信功能于一体的综合船桥系统，充分保障试验任务高效安全的开展。通过集成机舱、航海设备以及试验设备输出的电子信号，构建了以计算机服务器为中心的智能网络，同时可通过卫星通信与其它海洋科考船舶和陆岸实验站的计算机联网，实现海上试验数据的实时卫星双向传输和处理（见图9）。

在试验过程中，综合船桥可以将电子设备的试验数据与船上电子设备的感知数据进行实时对比，并能实现多任务多流程顺畅无干扰执行，保证试验过程中的信息共享。

3.6   直升机系统

为更好地在海上试验中，实现超视距指挥、人员物资快速运输、设备及实验标本的海上布放等功能，“电科1号”设置了一套直升机保障系统。参考GJB543A-1999《舰船直升机舰面系统通用要求》对第三类保障的要求，设置了满足Z9型直升机的起降平台、快速系留装置、目视助降系统、通信系统及相关服务舱室。起降平台区域设置可倒栏杆单元，可在直升机起降时放倒，在不执行直升机任务时竖起兼做栏杆使用，防止甲板工作人员失足落水。

虽然本船因主尺度的限制未设置机库，但针对一些要求较高、需要直升机配合的试验，本船能够充分满足短期的直升机保障，大大提高了海上试验的灵活机动、超视距综合指挥等能力。

4    服务保障能力

“电科1号”有完善的航行保障、海上试验作业保障能力及任务电子保障能力。

4.1     航行保障能力

（1）试验航区：航行及无线电通讯，满足A1+A2+A3海区要求;

（2）自持力：食品满足全船人员45天饮食、淡水需求;

（3）续航力：满载排水量巡航距离不小于5000 n mile;

（4）稳性与不沉性：满足抗8级风和一舱不沉的能力;

（5）操纵性：设有首侧推，具有良好的进出港回转能力;

（6）通导能力：配置X波段与S波段导航雷达，配置中高频电台、甚高频电话、航行警告接收机、卫通C站、北斗短报文通信，短波通信有效距离大于1000 km;

（7）风速风向仪：风向测量范围360°、风速测量范围0～50 m/s;

（8）AIS：输出功率12.5 W;处理目标批数350个。

4.2   海上作业能力

（1）提供15名船员与30名科研人员的生活与工作空间，包括两间实验室、两间餐厅、病房、图书室、健身室、娱乐室等;

（2）搭载7.5 m工作艇，可配合进行海上试验及人员物资通勤;

（3）配有船舶水平基准平台，为全船高精度设备提供统一的基准度量;

（4）搭载8个各种规格的科学方舱，提供冷却水、电源、地线、电话、网络和信号接口，每个航次可根据不同任务更换;

（5）羅经甲板设有各种碟状、鞭状天线的预装结构接口;

（6）设有4路冷却水管路至高频舱和甲板方舱处，流量3 m3/h;

（7）设有克令吊机、尾部A架、工作艇吊、拖曳绞车及声呐吊杆等甲板机械;

（8）设有淡水外输系统，输出能力为50 m3/h;可对外供给淡水370 m3。

（9）直升机系统，具备针对Z9 型直升机的第三类保障能力。

4.3    任务电子保障能力

（1）电力供应能力：为船载电子设备提供水电及网络保障，共可为其他任务电子提供200 kW供电能力;

（2）超视距雷达探测 ：搜索雷达的超视距探测能力，同时跟踪32批海空目标;

（3）光电侦查系统 ：可对重点目标捕捉与测量，红外/可见光观测距离3～5 km;

（4）ADS-B飞机跟踪系统：可接收飞机位置、速度等参数，精准跟踪监视300 km内的飞机;

（5）LTE通信：满足全船覆盖范围;

（6）卫星通讯：KU波段有效带宽不小于2 m;

（7）搜索雷达：搜索距离不小于40 km、范围360°;

（8）核心交换机：主干网1 000 m、支网100 m;双冗余设计;用户容量100人的文化生活网;数据存储能力24 TB;

（9）管控中心：管控节点数512个（可扩展）;

（10）光纤惯导：姿态精度0.01°、自寻北精度0.06°。

5      结束语

“电科1号”是一艘针对电子产品试验的专业保障性船舶，在船型开发与功能上实现了较多的技术突破，弥补了以往电子设备试验工作条件差、环境恶劣、数据处理速度慢、试验周期长等诸多不足。作为国内首艘由工业部门投资建造的专业试验船，极大地加快了国产海洋电子信息设备开发的步伐。

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）[S].

[2] 庄乐亭，付国伟，一种新型声呐吊杆收放装置[J]. 广东造船2017（3）.