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科考船

“科學號”--海上移動實驗室

文章來源:文獻信息中心  |  發布時間:2016-02-24  |  【打印】 【關閉

  

    科學號海洋科學考察船由中國船舶及海洋工程設計研究院設計,武昌船舶重工有限責任公司建造,中國科學院海洋研究所作為法人單位;以“專業運行、開放共享”的管理模式運行。科學號在技術和建造方面整合了當前海洋科學考察多學科、多領域的先進裝備和信息技術集成,可進行高精度長周期的動力環境、地質環境、生態環境等綜合海洋環境觀測、探測以及保真取樣和現場分析,被稱為“海上移動實驗室”。

    該船于20101028日開工建造,20111130日下水,2012528日進行了傾斜試驗,2012614~20日進行了海上航行試驗。截至20153月該船已航行逾5萬海里,航次涉及南海成因演化、南海北部冷泉區及沖繩海槽熱液區生態系統調查、西太平洋地質、氣候及海山環境調查。

 

 

1、基本信息

     總    長:99.8

     型    寬:17.8

     吃    水:5.6

     排 水 量:5027.9

     航    速:12

     續 航 力:15000海里

     科考定員:49

  母    港:青島

2、探秘“海上寶馬”的秘密武器

   “科學號”船長隋以勇曾說,“科學號”性能強大,感覺像是在開“寶馬”,這引起了大部人的興趣,下面就讓我們深入“寶馬”內部,一探究竟。

  (1)動力定位系統

        動力定位,可以理解為“動中取靜”,通過不斷地修正自己的位置來保持“定位”。“科學”號上的動力定位系統,依托于差分衛星定位導航系統(DGPS)以及水下定位裝置,給船舶動力定位系統提供信息和指令,通過主推進系統和艏側推裝置,使其自動調整和隨時保持船舶艏向和位置。

  (2)吊艙式電力推進系統

         吊艙式電力推進系統,全稱是“永磁電機吊艙式全回轉無舵漿電力推進系統”。它的推進電機不在船體中而是在水下,與螺旋槳做成一體,也沒有船舵。整個吊艙式推進器可以水平方向旋轉360°,就像現代軍用飛機發動機使用矢量噴口一樣,可以通過旋轉吊艙的方向來調整航行方向。

    吊艙式電力推力系統與傳統的柴油驅動不同,吊艙式電力推進系統是將船舶上所有設備、設施使用的能源都用“電”來控制,形成一個統一的用電系統;同時將這個用電系統與船舶的發電機進行全智能化聯結,就像變頻空調,根據需要用電,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。

  (3)推進器   

    大家肯定會好奇“科學號”這個重達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,抑或是橫向移出碼頭?這完全得益于船尾的兩個巨大的推進器。打破以往船舶舵是舵,槳是槳的常規設計,“科學”號開創性地將兩者相結合,形成舵槳合一的強大推進器,360度自由旋轉的槳與前方兩個艏側推合力,就可以實現“科學”號不受船頭方向的限制,橫向、斜向、進退自如地向任何方向推進,操縱起來如同玩“碰碰船”一樣輕便。

 

 

 

  (4)海洋大氣和海氣通量觀測平臺

    一眼望去,“科學”號船艏部向斜上方伸出的一個部件非常引人注目,它叫船艏桅,也被科學家們稱為“科學桅”。在艏桅上面,是海洋大氣和海氣通量的觀測平臺。海氣通量是指在單位時間內、單位面積上,海洋和大氣之間發生的物質(水汽、二氧化碳等)及能量交換的量。海氣通量平臺是測量垂直方向上數據的觀測設備,它的換能器和水面的距離不能低于15米。這個平臺之所以設計在船的艏部并做成向斜上方傾斜的形式,主要是因為這個位置對海洋大氣和海氣通量觀測的干擾和影響最小。通過這個平臺,科學家們可以向船艏下方放置換能器,實時測量海洋和大氣之間物質、能量交換的參數。

 

 

  (5)升降鰭板獲取更精確的水下測量數據

   “科學”號的最大亮點,就是安裝了國內首次研制的升降鰭板裝置。

          在船的中心位置,有兩個可以升降的鰭板,可以通過“通海井”直接到達船底下方的海水中。鰭板里面裝了魚探儀、海流探測器、淺海多波束聲學探測器等設備。船在正常航行時,鰭板收回到與船底平齊的位置,以減少航行阻力。同時,有了這個升降鰭板,在出海后也可以很方便地進行換能器的維修和更換,而不必回船塢修理,由此節省了大量的維護成本。

  (6)水下纜控潛器

    為了滿足海上綜合科考的需求,“科學”號在設計建造時就為不同領域的學科提供了必要裝備??偯娣e達 670 平方米的實驗室,為科學家們提供例如地質、化學、生物等樣品的現場處理場所及設備。在科考船船底安裝有可置放探測儀器的升降鰭板,以及準確測量海底地形地貌的多波束深海探測系統;船左側搭載可深入 4500 米深的 ROV 水下機器人;船右側可吊潛水樣采集器,船尾可以布放各種海底探測設備,它們之間互不干擾,可以同時操作,可謂十八般兵器樣樣俱全。其中ROV 是“科學”號設計之初最重要的“武器”裝備之一,是專為科考船量身定制的無人纜控水下機器人,名為“發現號”。母船“科學”號會用一根類似臍帶一樣的電纜將“發現號”安全護送到海底4500米以內的任何地方。通過機器人身上裝載的六臺高清分辨率的“大眼睛”,我們可以從不同角度近距離觀察海底的模樣;利用它那對靈活的“手臂”,可以幫助科學家們采集所需的各種深海樣品。

    面對瞬息萬變的海洋氣候,一艘先進安全的船舶必不可少。 “科學”號因超前的設計理念,卓越的船舶性能,盡顯了綜合考察船的獨特魅力,為海洋科技工作者提供了大展拳腳的舞臺。

 3、光輝事跡

  (1)首航大捷        

         2014512日,“科學”號海洋科學綜合考察船完成首航,順利返回青島奧帆基地 碼頭。“科學”號此行對熱液區及鄰近區域地形地貌信息、水體、沉積物、生物等樣品以及水文和流場數據進行了系統采集。共完成25個站位的地質采水和生物采水作業,獲得了水體不同層位的深度、溫度、鹽度、溶解氧、甲烷、濁度等理化環境參數;獲取熱液噴口及鄰近區域大型海洋生物樣品1400余頭,種類超過50種,并從熱液區底層水、沉積物、巖石及大型生物樣品中現場分離培養超過300株微生物;采集硫化物、巖石和沉積物等地質樣品30多個??瓶缄爢T對西太平洋熱液區海域物理化學環境進行了全面調查,成功在沖繩海槽區域找到活躍的熱液噴口(海底“黑煙囪”),并利用深海ROV對熱液噴口近海底進行了現場原位觀測和取樣分析,對深海極端環境生態和生命過程進行了探索。

   (2)給海底量體溫  

    科學"號科考船201529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"是一根7.5米長、自重965千克的熱流探針。從"科學"號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"可以豎直插入洋殼表層,也就是億萬年來形成的海底沉積層中。

    當熱流探針的姿態滿足條件時,探針上的22個溫度傳感器會被自帶電源瞬間加熱,并記錄降溫過程中每秒溫度值?;厥蘸?,根據傳感器獲得的海底沉積物原位溫度梯度和熱導系數,可以推算出海底熱梯度的分布情況。

  (3)開創世界紀錄         

         20151115日,“科學”號完成了熱帶西太平洋主流系和暖池綜合考察航次,該航次開創了單一科考航次布放、回收深海潛標套數和觀測設備數量最多的世界紀錄,并在熱帶西太平洋“科學”號初步建成熱帶西太平洋潛標觀測網

 

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