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驶向大海,中华夏族民共和国中医药高校最新浓郁海综合科学考察实习船

作者:通信科技    来源:未知    发布时间:2020-04-30 10:37    浏览量:

1月16日,中国海洋大学新型深远海综合科学考察实习船“东方红3”船下水暨命名在江南造船有限责任公司举行。该船由中国船舶工业集团公司第七〇八研究所负责基本设计和详细设计,江南造船负责生产设计、工艺工法和建造,于2016年10月26日开始连续生产,2017年6月26日上船台。

日前,由中国船舶工业集团有限公司第七〇八所自主研发设计、江南造船集团有限公司为中国海洋大学建造的新一代海洋综合科考船“东方红3”船交付,标志着我国科考船设计、建造水平获得了新跨越,也将进一步增强我国海洋科考数据成果在国际上的话语权。

“东3”是一艘5000吨级新型深远海综合科考实习船,在“巨船林立”江南造船中着实不算起眼。不过,这艘“小船”有着“大名堂”。“东3”创下了国内科考船设计、建造的诸多“最”——它是国内目前排水量最大,定员最多,经济性、振动噪声、电磁兼容等指标要求最高,作业甲板和实验室面积最大,综合科考功能最完备的国际顶级深远海综合科考实习船。该船总长103米、型宽18米,全球无限航区航行,海上自持力长达60天,可连续航行15000海里;载员110人,作业甲板600平方米,实验室面积600平方米;采用双轴双桨全电力推进模式,满足无人机舱、一人驾驶的要求,具备动力定位DP-1能力。此外该船将获得挪威船级社水下辐射噪声最高等级 Silent-R级的认可证书,以及中国船级社防污染洁净设计Clean船级符号。

建造难度大

“小船”也给江南造船带来了“大挑战”。“东3”副总监造师李向纲表示,船舶的建造质量直接关乎未来船上的实验环境和实验数据,因此,船东对该船的质量要求非常高。“我们不能仅仅将‘东3’看作是一艘船,而是要将其视为一座海上移动实验室。”李向纲坦言,在两年多的项目研造过程中,通过与船东、设计院所等方面的沟通,江南造船的建造理念也发生了变化。针对“东3”高新尖的建造要求,江南造船重点围绕减振降噪、电磁兼容、重量重心三大核心技术难点展开攻关,随着“东3”的下水,重头戏还在后头。

“东方红3”船是一艘5000吨级新型深远海综合科学考察船,以培养深海大洋创新型人才为首要任务,融合科学研究、科学考察、高新技术研发应用为一体。该船总长103.8米、宽18米,海上自持力长达60天,可连续航行1.5万海里;载员110人,甲板作业面积和实验室工作面积均超过600平方米。该船是目前世界上最安静,定员最多,经济性、振动噪声、电磁兼容等指标要求最高,作业甲板和实验室面积利用率最大、综合科考功能最完备的新一代海洋综合科考船。

3问“东3”

作为高技术船舶,科考船的设计和建造难度较大,设计建造周期通常在4到6年,有的甚至达到10年,是常规商船的好几倍。从2013年可研批复至今,“东方红3”船项目走过了6年时间。投入使用后,该船可以在除了两极的海域进行全年作业,尤其是可以满足深远海的科考要求。

1 造什么船?

引人关注的是,在交船仪式上,“东方红3”船正式获颁DNV GL船级社水下辐射噪声最严苛的SILENT—R证书,成为国内首艘、国际上第4艘获得SILENT—R证书的海洋综合科考船,也是世界上获得这一等级证书的排水量最大的海洋综合科考船。

造中国科考船“旗舰”

“东方红3”船总设计师、中国船舶工业集团有限公司第七〇八所研究员吴刚表示,该船多项指标国际领先,特别是低噪声控制指标达到全球最高级别,“当船行驶时,水下20米以外的鱼群都感觉不到”。

“从教育系统到中国海洋大学的领导、专家和教授,都是带着很强的使命感在做这艘船。”“东3”副总工艺师宋凯雷说。

一般的船舶只关注舱室的噪声,主要是为了让船员获得舒适的工作环境,并能在休息时不受干扰。科考船不只关注船上环境的舒适程度,还要保证自身噪声最小地向水下传播,这是由科考船的任务和性质决定的。

现代化的深远海综合科学考察实习船是深远海科技发展、创新团队和高端人才培养的战略平台。中国海洋大学在前期就“想要造什么样的船”进行了充分的研讨。在概念设计阶段,该校与国内外海洋科学家、科考专家、科考船设计专家、船舶设备集成商、科考设备供应商,以及船舶设计单位和造船厂进行了广泛深入的沟通,并花了近一年半的时间,考察了英国的“DISCOVERY”号、澳大利亚的“INVESTIGATOR”号、德国新的“SONNE”号等国际先进科考船。在充分吸取国内外新建和在建科考船先进设计理念、借鉴不足和前瞻未来的基础上,“东3”船建设方案最终确定。作为中国海洋大学乃至中国海洋科学考察船的“旗舰”,“东3”通过装备先进的探测与实验分析等系统,能够进行大范围、多学科、多种海洋要素的综合观测和“大气——水体——海底”的立体探测,可实现船基与陆基信息网络一体化,促进海洋多学科交叉、科学与技术融合和科教协同发展。

为了研究海洋科学,科考船会安装大量精密的声学仪器,向水中发射和接收声波来看清几千米甚至万米以下水深的地质地貌,这些声学设备越精密就越“娇贵”,外界干扰越小越好。

“大量的前期工作,是为了更好地把我们的需求翻译成设计语言,再翻译成生产语言。”中国海洋大学“东3”建设工程部主任、总工程师赵军表示,只有把需求输入到船舶设计和建造的全过程中,在每一个环节生根结果,才能最终确保“东3”的设计前瞻性处于国际先进水平。

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2 怎么设计?

新一代海洋综合科考船“东方红3”船。

CATIA V6初试牛刀

自主研发强

船东的需求转换成生产语言后,再来看江南造船要造的这一艘5000吨级综合科考船:由于功能特别齐全,所有海洋科考相关学科的试验都能在船上进行,因此科考设备特别多,相关的管系和电缆纵横交错,综合放样布置平衡难度巨大。“东3”的房舱和实验室多,内装精细化设计和施工要求高;全船薄板数量多,薄板变形控制难;高精尖设备多,安装调试挑战巨大。“整个实验室的总面积在国内的科考船中也是最大的,仅实验室的通风和设计也是一个很大的难点。”宋凯雷说。

在概念设计阶段,船东中国海洋大学花了近一年半的时间,考察了多艘国际先进科考船后,参照各船指标,希望能够建造一艘“能够保持长时间行业领先地位”的船舶,并结合自身需求,提出了个性化方案,特别提出需满足DNV GL水下辐射噪声SILENT—R的要求。

为了在这样一艘空间有限的科考船内实现其丰富的功能,江南造船首次应用了CATIA V6三维设计软件平台。“CATIA V6能够提供体验式设计,所有专业都在同一个模型里,你可以在模型里模拟操作、行走和工作,这样也可以清晰地反映出所有管系和电缆布置的情况,减少干涉,对后续建造会有比较好的指导作用。“宋凯雷表示。面对船舶设备、管系、通风、工作环境、舒适度等多方位的要求,江南造船在船东、708所支持下,做了很多实验室工作和居住的精细化的效果设计,这对第一次尝试全新设计软件的对江南造船设计人员而言,也是一次难得的大练兵的机会。

水下辐射噪声的要求是全船系统性、全面性的要求,会对船舶线型及附体形式、推进系统、船体结构设计、设备选型和布置、空船重量重心控制、船厂生产放样和建造工艺等产生影响,每一个环节都必须精益求精。

3 怎么造?

七〇八所的设计师们一方面加强自身技术钻研,一方面联合DNV船级社、国内外各优质设备/系统供应商,从方案设计初期就进行减振降噪顶层规划、全程把控。“船的总布置讨论前前后后进行了几十次,仅会议纪要就有厚厚一本。”吴刚说。

重点突破三大核心技术

七〇八所的设计师们总结出低噪声螺旋桨设计、主发电机组双层隔振设计和低速超静音推进电机选型三大关键技术。减振降噪关键要素“低噪声高效螺旋桨”和“防气泡船体一体化多波束导流罩”完全自主研发设计。

要给海上科学考察提供一个优良的工作环境,江南造船需要重点解决减振降噪、电磁兼容、重量控制三大核心技术难点,以满足“东3”号世界一流级的技术指标。

螺旋桨辐射噪声是全船最主要的水下噪声源,能否设计出静音螺旋桨对全船噪声控制起着决定性作用。“而且排水量越大,螺旋桨静音设计难度就越大。”吴刚说。七〇八所螺旋桨设计组经过5年多技术攻关,终于成功研发出静音螺旋桨,不仅是国内首创,也达到了国际领先水平。

减振降噪实际上是一个环境场的概念。其实现的好坏决定了未来船上的实验环境。“东3”船虽小,但设备多、功能要求全面,对水下辐射噪声要求非常高,而要取得DNV GL的Silent-R证书并非易事。据悉,Silent是DNV GL全球性的一个水下辐射噪声的静音等级,分为5个层级,Silent-R排在第二位,是针对科考船的静音等级,目前,全球仅有5艘船舶获得了Silent-R证书,国内尚属空白。“有了这个证,‘东3’在国际一线科考船领域就具有了旗舰地位和话语权,很多培训、持证上岗,深海、远洋的科考就可以进行了,‘东3‘上的科考数据就是国际科考届的了。”“东3”总质量师乐美鑫说。

科考船的排水量一般有几千吨,空船重量的调整空间较小,因此对每一项设备的重量控制指标要求都很严。通过反复试验研究,设计团队掌握了空船重量重心控制技术。最终,“东方红3”船具备了尽可能多的可扩展功能,5000多吨的排水量可完成7000吨科考船的任务。

为了满足Silent-R的要求,在设计阶段,江南造船对所有在工况下运行的设备进行评估,根据噪声的最低分贝到最高分贝的区间,将每一个指标分解到各个设备。目前,江南造船关于振动和水下辐射噪声、舱室噪声评估工作已基本结束,并已严格按照中国船舶重工集团公司第七一一研究所,DNV GL相关校核进行详细设计和生产设计放样,就关键控制点进行前期策划,制定了18项详细的专项工艺文件,针对这些减振降噪特殊要求的工艺,生产部门进行消化,根据本部门实际运行,编制了针对性的作业指导书和专项计划,作业规程等共37项。船舶建造过程中,严格按照相关工艺工序进行有序生产,并按照作业指导书相关要求,详细记录安装过程,并且按照检验项目,全程安排711所进行检验。“为了降低水下辐射噪声的影响,我们在水线以下的机舱室、基座、壁板敷设了大规模的阻尼。”乐美鑫补充道。

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电磁兼容是“东3”另一重要的环境场。“为了达到电磁场可测可控,在设计之初,江南造船与上海交大合作,对影响船上电磁场的主要设备进行分解、监控,这样可以让我们知道,在做某一个实验室,整船的电磁场是什么样的情况,我们需要关掉那些设备,来达到一个优良的电磁场。”宋凯雷介绍,江南造船根据电磁兼容控制工艺要求,安装阶段各个部门都有专门负责人跟踪落实,已经完成B阶段电磁兼容安装检查;D阶段电磁兼容安装检查正在进行中。每次检查结束后,通过小组成员的讨论对有问题、有风险的区域进行及时整改。后续的电磁兼容工程将继续在系泊试验阶段、航行试验及交船阶段实施。

设计亮点多

“东3”的重心控制深至涂装重量。重心控制方面,针对“东3”重量富裕量较小、重心位置偏离型心的情况,江南造船在建造之初就开始策划重量重心控制工作,在技术协议签订前分解重量指标,对原材料采购指定重量控制标准,外检、开箱过程中严格重量情况。

除了是最安静的海洋综合科考船,“东方红3”船还有哪些设计亮点?科研人员告诉经济日报-中国经济网记者,“东方红3”船是一艘“听得清、跑得远、看得明、探得深、传得快”的科考船。

不少参与该船建造的江南造船员工纷纷表示,“东3”不好造,今日下水只能算迈出了万里长征的第一步,但每个江南人都信心十足,正如下水典礼上江南造船董事长、党委书记、总经理林鸥所言:

听得清,是指降低科学考察船自身的辐射噪声水平,使得探测时能更加清晰不受干扰。

工程有节点,责任无止境。我们有信心,有能力恪守江南的百年信誉,以“自强不息、打造一流”的江南精神,甘于奉献、勇于担当、攻坚克难、敢为人先,全身心投入后续建造任务,确保为中国海洋大学交付一条世界顶尖的科学考察实习船,助力中国深远海科考事业走向深蓝、乘风破浪、再创辉煌! 来源:中国船舶在线

跑得远,是指“东方红3”船是最节油的双桨推进科考船。因“东方红3”船采用一种与船艏型线一体化设计的多波束导流罩专利设计,在确保多波束测量性能的前提下使得全船阻力减少15%至20%,油耗大大减少,在相同的油舱容积下,续航力大大提高,确保本船能航行到更远的深海大洋进行考察作业。

看得明,是指“东方红3”船具有最高精度的全海深地形地貌探测能力。为获得最高精度的全海深地形地貌测量能力,“东方红3”船在国内首次引进两套高分辨率的中浅水和全海深多波束系统,设计单位和船厂联合攻关解决了船舶型线设计和建造安装工艺的关键技术,一举提升了我国在全海深地形地貌的探测能力。

探得深,是指“东方红3”船的作业深度覆盖全球最深的马里亚纳海沟。“东方红3”船装备了目前国际上最先进的水体、大气、海底探测和遥感信息观测与应用系统,可进行海洋空间多学科海洋要素的快速探测与分析,该船配备有2台1万米以上的CTD绞车、1台1万米钢缆绞车、1台1万米光电缆绞车、1台1.2万米纤维缆绞车,大大确保了作业探测的深度和可靠性。

传得快,是指“东方红3”船具有强大的科考数据和船舶数据网络,实现船岸一体化。“东方红3”船配置独立的科考数据网络系统,并配置双万兆核心。时空同步科考数据采集、传输、存储、处理与集成,数据成果可在线显示与远程传输。配置船岸一体化船舶数据信息网络系统,支持WiFi和有线接入,VSAT船岸实时通信。船体与船舶关键设备、船体振动与噪声、水下辐射噪声、各类强弱电与各类线缆电磁兼容以及船舶动态与姿态等各类信息在线监测与报警系统。

这些优点综合在一起,打造出全球顶级科考利器。

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