海洋科考船与“中山大学”号

花栗鼠

人类从事海洋科考已有100多年历史，虽然只完成不到5%探索，但算上3.61亿平方千米的地球海洋面積，整个探索的工作量还是很可观的。工欲善其事，必先利其器，而人类探索海洋的“器”，就是海洋科考船。前不久，我国最大的海洋综合科考实习船“中山大学”号在上海长兴岛下水。我们就来谈谈关于它的故事。

海洋科考船的历史

海洋科考的开端

1872年12月21日，英国“挑战者”号（HMS Challenger）从朴次茅斯启程，历时713天，航行了近7万海里，进行了492次深海探测，133次海底挖掘，263次水温测定，发现了超过4000种先前未知的物种，这在当时堪称“对我们星球的了解上最伟大的进步”，也是海洋科考的发端。然而当时的“挑战者”号却只是条经过改造，增加了若干实验室的旧军舰。事实上，直到第二次世界大战结束，科学家们都是将其他类型船舶改造后用于海洋科考。

不止于“船”

随着海洋科考的发展，海洋科考者们开始意识到他们所需要的不仅是一艘“船”那么简单。专业的海洋科考船应该是一个综合的海上科学平台，它需要可以对特定海区的水文、地质，生物、气象等进行连续的观测以及实验，改装的旧船已难以满足海洋科考的需求。世界上许多国家在20世纪50年代末，都开始设计制造专门的海洋科考船。英国的“发现”，德国的“太阳”，我国的“科学”和“向阳红”，都是这一时期开始设计建造并入役的，它们共同承担了50～80年代间海洋科考的重任。

新一代的科考船

近年来随着海洋科考工作进一步发展，研究内容包括了诸如海洋在全球气候变化中的回馈交互作用这样的复杂课题，大型电脑、浮标平台、卫星、无人机、深潜艇等新技术成为科考标配手段。但早期科考船在这诸多方面都有所欠缺，以我国早期的科考船为例，船速偏快，动力机组油耗大，减振降噪措施有限，实验设备探测深度和范围较小，制约了远洋科考的数据探测。而缺乏数据处理、整合和传输能力，使得很多实验需要返航后在陆上实验室才能完成，严重影响了实验的精度和效率。在这种情况下，我国20世纪80年代后开始了新一代科考船的设计与建造，而“中山大学”号，便是我国新一代科考船序列中的最新锐产品。

“中山大学”号有啥不同

综合参数更适合科考

下面是我国自行设计并建造的第一艘专业远洋科考船“向阳红09”（1978年出厂/2006年改造）与“中山大学”号的一些参数对比。

如表格中所示，“中山大学”号在吨位以及续航力方面都全面领先老前辈。而考虑到减噪的目的，偏快的航速也被降了下来（作为对照，美国的“罗纳德布朗”号相关参数是12节/15节）。至于显著加宽的船体，使得“中山大学”号的可用空间也明显优于老前辈。

除此之外，根据目前披露的消息，“中山大学”号将搭载大气观测、海洋生物采集、地质调查设备，利用无人机与无人艇的集群式作业，实现海陆空一体化移动探测。船上的固定实验室便有760平方米，艉甲板还有610平方米的作业平台，可搭载十余个移动集装箱式实验模块。这样的资源配置明显优于只有一干一湿两个实验室，且大量实验仪器设备需要科研人员自行携带的“向阳红09”。

搭配多项新锐技术

“中山大学”号在建造过程中，还采用了诸多先进技术。其中被公开报道出来的包括以下几个：

L型全回转低噪推进器

常见的船舶推进器是Z型推进器，其主要结构是安装在水平面上，靠两级锥齿轮传动连接的螺旋桨。而L型推进器，则是将传动轴排成L型垂直安装，还可以进行360°全方向驱动。这种结构移除了额外的机械传动齿轮组和传动轴，构造更加紧凑，传动效率高于传统的Z型结构，工作时也会更加安静。

轮缘永磁侧推

该技术将驱动螺旋桨电机集成在环形导管内，把轴向驱动改成径向驱动，使永磁电机定子固定在环形罩壳上，桨叶（转子）则通过滑动轴承安装在环形罩壳内部。这不仅提升了传动效率，也避免了电机工作时产生空泡、漩涡以及舱室振动噪音，降低了对科考船测量工作产生的干扰。

直流母排+储能蓄电池

它解决的是推进器电机组的联动问题。用铜排母线形式，将电机组在变频器里相互关联，形成直流电公共母线驱动系统，并接入储能蓄电池来充分利用能量。因此不仅尽可能避免多电机传动产生的能量浪费，提高了系统用电效率，还提升了船舶操纵稳定性与安全性。

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“中山大学”号在艏部安装两套轮缘永磁侧推装置，艉部则有两套L型全回转推进器，驱动这些推进器的电机组大多数时间处于不同的工作状态。

全航速主动式减摇鳍

传统固定式减摇鳍①一般对船舶航速有较高要求，其原理是和飞机机翼一致，一旦丧失速度就无法产生升力，因此无法在零航速条件下生效。而全航速减摇鳍可以在任意航速下实现减摇效果。“中山大学”号安装的是哈工大自主研发的全航速收放式减摇鳍，能在最大五级海况（浪高2.5～4米的高海况）下实现船体全航速减摇。

①减摇鳍

安装在船舶上的主动式减摇装置。可以减少90%以上的船舶横向摇晃，保持船身稳定。

“中山大学”号的诞生，不仅为海洋科学事业添砖加瓦，也为国家海疆的安全出力。中山大学从2016年（南海仲裁案发生的时间）开始实施了“南海科学考察”的综合计划，现在已经完成了8个航次，累计航行13000余海里，未来也将继续深入研究南海及周边的气象与地质问题。而“中山大学”号将成为中大海洋学者手中的一把神兵，在科学考察与海洋战略方面两开花。毕竟在这个陆地资源已经接近过度开发的时代，海洋的未来就是全人类的未来，而南海的未来，也必将与我国的未来牢不可分。