“科學(xué)號(hào)”--海上移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室
文章來(lái)源：文獻(xiàn)信息中心 | 發(fā)布時(shí)間：2016-02-24 | 【打印】 【關(guān)閉】
科學(xué)號(hào)海洋科學(xué)考察船由中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，武昌船舶重工有限責(zé)任公司建造，中國(guó)科學(xué)院海洋研究所作為法人單位；以“專業(yè)運(yùn)行、開(kāi)放共享”的管理模式運(yùn)行。“科學(xué)”號(hào)在技術(shù)和建造方面整合了當(dāng)前海洋科學(xué)考察多學(xué)科、多領(lǐng)域的先進(jìn)裝備和信息技術(shù)集成，可進(jìn)行高精度長(zhǎng)周期的動(dòng)力環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境等綜合海洋環(huán)境觀測(cè)、探測(cè)以及保真取樣和現(xiàn)場(chǎng)分析，被稱為“海上移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室”。
該船于2010年10月28日開(kāi)工建造，2011年11月30日下水，2012年5月28日進(jìn)行了傾斜試驗(yàn)，2012年6月14~20日進(jìn)行了海上航行試驗(yàn)。截至2015年3月該船已航行逾5萬(wàn)海里，航次涉及南海成因演化、南海北部冷泉區(qū)及沖繩海槽熱液區(qū)生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查、西太平洋地質(zhì)、氣候及海山環(huán)境調(diào)查。
1、基本信息
總 長(zhǎng)：99.8米
型 寬：17.8米
吃 水：5.6米
排 水 量：5027.9噸
航 速：12節(jié)
續(xù) 航 力：15000海里
科考定員：49人
母 港：青島
2、探秘“海上寶馬”的秘密武器
“科學(xué)號(hào)”船長(zhǎng)隋以勇曾說(shuō)，“科學(xué)號(hào)”性能強(qiáng)大，感覺(jué)像是在開(kāi)“寶馬”，這引起了大部人的興趣，下面就讓我們深入“寶馬”內(nèi)部，一探究竟。
（1）動(dòng)力定位系統(tǒng)
動(dòng)力定位，可以理解為“動(dòng)中取靜”，通過(guò)不斷地修正自己的位置來(lái)保持“定位”。“科學(xué)”號(hào)上的動(dòng)力定位系統(tǒng)，依托于差分衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)（DGPS）以及水下定位裝置，給船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)提供信息和指令，通過(guò)主推進(jìn)系統(tǒng)和艏側(cè)推裝置，使其自動(dòng)調(diào)整和隨時(shí)保持船舶艏向和位置。
（2）吊艙式電力推進(jìn)系統(tǒng)
吊艙式電力推進(jìn)系統(tǒng)，全稱是“永磁電機(jī)吊艙式全回轉(zhuǎn)無(wú)舵漿電力推進(jìn)系統(tǒng)”。它的推進(jìn)電機(jī)不在船體中而是在水下，與螺旋槳做成一體，也沒(méi)有船舵。整個(gè)吊艙式推進(jìn)器可以水平方向旋轉(zhuǎn)360°，就像現(xiàn)代軍用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)使用矢量噴口一樣，可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)吊艙的方向來(lái)調(diào)整航行方向。
吊艙式電力推力系統(tǒng)與傳統(tǒng)的柴油驅(qū)動(dòng)不同，吊艙式電力推進(jìn)系統(tǒng)是將船舶上所有設(shè)備、設(shè)施使用的能源都用“電”來(lái)控制，形成一個(gè)統(tǒng)一的用電系統(tǒng)；同時(shí)將這個(gè)用電系統(tǒng)與船舶的發(fā)電機(jī)進(jìn)行全智能化聯(lián)結(jié)，就像變頻空調(diào)，根據(jù)需要用電，這樣極大地減少了柴油的消耗，又降低了船舶的噪聲和震動(dòng)。
（3）推進(jìn)器
大家肯定會(huì)好奇“科學(xué)號(hào)”這個(gè)重達(dá)5000噸的“鋼鐵巨人”為何能夠在不借助外力的條件下，僅依靠自身能力輕盈地在原地旋轉(zhuǎn)，抑或是橫向移出碼頭？這完全得益于船尾的兩個(gè)巨大的推進(jìn)器。打破以往船舶舵是舵，槳是槳的常規(guī)設(shè)計(jì)，“科學(xué)”號(hào)開(kāi)創(chuàng)性地將兩者相結(jié)合，形成舵槳合一的強(qiáng)大推進(jìn)器，360度自由旋轉(zhuǎn)的槳與前方兩個(gè)艏側(cè)推合力，就可以實(shí)現(xiàn)“科學(xué)”號(hào)不受船頭方向的限制，橫向、斜向、進(jìn)退自如地向任何方向推進(jìn)，操縱起來(lái)如同玩“碰碰船”一樣輕便。
（4）海洋大氣和海氣通量觀測(cè)平臺(tái)
一眼望去，“科學(xué)”號(hào)船艏部向斜上方伸出的一個(gè)部件非常引人注目，它叫船艏桅，也被科學(xué)家們稱為“科學(xué)桅”。在艏桅上面，是海洋大氣和海氣通量的觀測(cè)平臺(tái)。海氣通量是指在單位時(shí)間內(nèi)、單位面積上，海洋和大氣之間發(fā)生的物質(zhì)（水汽、二氧化碳等）及能量交換的量。海氣通量平臺(tái)是測(cè)量垂直方向上數(shù)據(jù)的觀測(cè)設(shè)備，它的換能器和水面的距離不能低于15米。這個(gè)平臺(tái)之所以設(shè)計(jì)在船的艏部并做成向斜上方傾斜的形式，主要是因?yàn)檫@個(gè)位置對(duì)海洋大氣和海氣通量觀測(cè)的干擾和影響最小。通過(guò)這個(gè)平臺(tái)，科學(xué)家們可以向船艏下方放置換能器，實(shí)時(shí)測(cè)量海洋和大氣之間物質(zhì)、能量交換的參數(shù)。
（5）升降鰭板—獲取更精確的水下測(cè)量數(shù)據(jù)
“科學(xué)”號(hào)的最大亮點(diǎn)，就是安裝了國(guó)內(nèi)首次研制的升降鰭板裝置。
在船的中心位置，有兩個(gè)可以升降的鰭板，可以通過(guò)“通海井”直接到達(dá)船底下方的海水中。鰭板里面裝了魚(yú)探儀、海流探測(cè)器、淺海多波束聲學(xué)探測(cè)器等設(shè)備。船在正常航行時(shí)，鰭板收回到與船底平齊的位置，以減少航行阻力。同時(shí)，有了這個(gè)升降鰭板，在出海后也可以很方便地進(jìn)行換能器的維修和更換，而不必回船塢修理，由此節(jié)省了大量的維護(hù)成本。
（6）水下纜控潛器
為了滿足海上綜合科考的需求，“科學(xué)”號(hào)在設(shè)計(jì)建造時(shí)就為不同領(lǐng)域的學(xué)科提供了必要裝備。總面積達(dá) 670 平方米的實(shí)驗(yàn)室，為科學(xué)家們提供例如地質(zhì)、化學(xué)、生物等樣品的現(xiàn)場(chǎng)處理場(chǎng)所及設(shè)備。在科考船船底安裝有可置放探測(cè)儀器的升降鰭板，以及準(zhǔn)確測(cè)量海底地形地貌的多波束深海探測(cè)系統(tǒng)；船左側(cè)搭載可深入 4500 米深的 ROV 水下機(jī)器人；船右側(cè)可吊潛水樣采集器，船尾可以布放各種海底探測(cè)設(shè)備，它們之間互不干擾，可以同時(shí)操作，可謂十八般兵器樣樣俱全。其中ROV 是“科學(xué)”號(hào)設(shè)計(jì)之初最重要的“武器”裝備之一，是專為科考船量身定制的無(wú)人纜控水下機(jī)器人，名為“發(fā)現(xiàn)號(hào)”。母船“科學(xué)”號(hào)會(huì)用一根類似臍帶一樣的電纜將“發(fā)現(xiàn)號(hào)”安全護(hù)送到海底4500米以內(nèi)的任何地方。通過(guò)機(jī)器人身上裝載的六臺(tái)高清分辨率的“大眼睛”，我們可以從不同角度近距離觀察海底的模樣；利用它那對(duì)靈活的“手臂”，可以幫助科學(xué)家們采集所需的各種深海樣品。
面對(duì)瞬息萬(wàn)變的海洋氣候，一艘先進(jìn)安全的船舶必不可少。 “科學(xué)”號(hào)因超前的設(shè)計(jì)理念，卓越的船舶性能，盡顯了綜合考察船的獨(dú)特魅力，為海洋科技工作者提供了大展拳腳的舞臺(tái)。
3、光輝事跡
（1）首航大捷
2014年5月12日，“科學(xué)”號(hào)海洋科學(xué)綜合考察船完成首航，順利返回青島奧帆基地 碼頭。“科學(xué)”號(hào)此行對(duì)熱液區(qū)及鄰近區(qū)域地形地貌信息、水體、沉積物、生物等樣品以及水文和流場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了系統(tǒng)采集。共完成25個(gè)站位的地質(zhì)采水和生物采水作業(yè)，獲得了水體不同層位的深度、溫度、鹽度、溶解氧、甲烷、濁度等理化環(huán)境參數(shù)；獲取熱液噴口及鄰近區(qū)域大型海洋生物樣品1400余頭，種類超過(guò)50種，并從熱液區(qū)底層水、沉積物、巖石及大型生物樣品中現(xiàn)場(chǎng)分離培養(yǎng)超過(guò)300株微生物；采集硫化物、巖石和沉積物等地質(zhì)樣品30多個(gè)。科考隊(duì)員對(duì)西太平洋熱液區(qū)海域物理化學(xué)環(huán)境進(jìn)行了全面調(diào)查，成功在沖繩海槽區(qū)域找到活躍的熱液噴口（海底“黑煙囪”），并利用深海ROV對(duì)熱液噴口近海底進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)原位觀測(cè)和取樣分析，對(duì)深海極端環(huán)境生態(tài)和生命過(guò)程進(jìn)行了探索。
（2）給海底量體溫
科學(xué)"號(hào)科考船2015年2月9日在西太平洋雅浦海溝附近海域投放熱流探針，以獲取海底熱流信息。科研人員將其比喻為給海底"量體溫"。
“量體溫”所使用的"體溫計(jì)"是一根7.5米長(zhǎng)、自重965千克的熱流探針。從"科學(xué)"號(hào)后甲板處由鋼纜放入海底后，憑借額外增加的500千克配重，這支"體溫計(jì)"可以豎直插入洋殼表層，也就是億萬(wàn)年來(lái)形成的海底沉積層中。
當(dāng)熱流探針的姿態(tài)滿足條件時(shí)，探針上的22個(gè)溫度傳感器會(huì)被自帶電源瞬間加熱，并記錄降溫過(guò)程中每秒溫度值。回收后，根據(jù)傳感器獲得的海底沉積物原位溫度梯度和熱導(dǎo)系數(shù)，可以推算出海底熱梯度的分布情況。
（3）開(kāi)創(chuàng)世界紀(jì)錄
2015年11月15日，“科學(xué)”號(hào)完成了熱帶西太平洋主流系和暖池綜合考察航次，該航次開(kāi)創(chuàng)了單一科考航次布放、回收深海潛標(biāo)套數(shù)和觀測(cè)設(shè)備數(shù)量最多的世界紀(jì)錄，并在熱帶西太平洋“科學(xué)”號(hào)初步建成熱帶西太平洋潛標(biāo)觀測(cè)網(wǎng) 。
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