海洋技术▏中美海洋科考船对比分析

溪流的海洋人生 2020-11-21 14:27:27
【摘要】海洋科考船作为人类认识海洋的重要手段之一,尤其是对中远海海域的科考发挥着不可替代的作用。本文通过中美海洋科考船统筹规划、运营管理、船龄分布以及规模、性能设计和搭载科考设备等方面的对比,分析了我国海洋科考船发展中存在的不足,为我国海洋科考船提出了参考性建议。
厦门大学3000吨级科考船“嘉庚”号
认知海洋是进行海上资源开发、发展海洋经济、保护海洋生态环境、维护国家海洋权益的基础,是推进我海洋强国战略顺利实施的前提。长期以来,海洋科考船一直都是人类认知海洋的重要手段之一,尤其是对中远海海域的科考发挥着不可替代的作用。因此,一个国家科考船的发展及运行使用管理水平,直接关系到一个国家对海洋的认知程度。美国作为世界上拥有科考船数量最多、装备最先进的国家,其科考船在航率高、船舶更新速度快、资源共享机制完善,其对全球海洋的认知也远远领先于他国。因此,对美国科考船发展及运行管理体制进行研究,对我国具有重要参考借鉴意义。
一、国家层面统筹规划
美国设立有内阁级(部级) 专设机构从国家层面统筹规划海洋科考船发展,而我国国家层面的统筹规划仍属空白。为统筹协调海洋事务管理,美国于2004年正式成立海洋政策委员会(内阁级),负责全美海洋科技发展、海洋政策研究、海洋资源利用、海洋基础设施建设等事宜。该委员会的下设机构——跨部门基础设施工作组(IWG-FI)(由美国国防高级研究计划局(DARPA)先进技术办公室、能源部(DOE)、环保局(EPA)、美国国家航空与航天管理局(NASA)、美国国家海洋与大气管理局(NOAA)、美国国家科学基金会(NSF)、海军海洋局、海军研究局( ONR)、美国海岸警卫队(USCG)、美国地质调查局(USGS)等机构人员组成)负责定期对全美所有海洋科考船(包括军用和民用)进行评估,分析当前海洋科考船的使命任务和运行状态,研究海洋科考船在未来的现代化改装、市场机遇和预期数量,从国家层面对海洋科考船发展进行统筹规划,定期向社会公布《联邦海洋科考船队发展报告》,阐明美国科考船发展现状与规划。
2012年,通过涉海机构调整,我国成立国家海洋委员会(正部级,具体工作由国家海洋局承担),负责研究制定国家海洋发展战略、统筹协调海洋重大事项,改变了过去海洋管理由“海警”、“海事”、“渔政”、“海监”等9个部门分而治之,管理职责重复、责任主体不明确、分散难以形成合力的局面。但由于国家海洋委员会成立时间短,需要协调解决处理的问题多,目前尚未对海洋科考船发展给予统筹考虑,导致国家层面统筹规划仍属空白。
图1 美国海洋政策委员会组织结构
二、运行管理机制
美国跨部门基础设施工作组统筹全美海洋科考船使用管理,其运营机制完善、资源共享充分。20世纪80年代起,为了更好统筹协调海洋研究基础设施使用管理,美国就成立了跨部门基础设施工作组,该工作组每年召开多次会议,促使各机构间进行海洋调查船信息沟通、设备共享、专家库建设,以及讨论各机构用船需求、船舶更新计划、近期规划等工作。各机构的用船计划和调度通常由大学-国家海洋科学实验室系统(UNOLS)统筹协调,或直接由各机构间通过协议和备忘录的形式协商制定。美国海洋科考船的这种管理模式,使得海洋科考船全年科研任务安排紧凑,平台利用率高,海洋科考船在航率一般可达240天,部分高达300天。
大学-国家海洋科学实验室系统是一个由62个涉海学术机构和国家实验室组成的联盟组织,主要致力于统筹协调美国学术研究用船。该组织设置有主席、全体委员会、船舶调度委员会、船队更新委员会、调查船运营委员会等部门,组织管理体系完善。
2012年,我国为统筹协调海洋科考船使用,国家海洋局组建了国家海洋调查船队。该船队致力于统筹协调我国海洋科考船使用,提高平台使用率,促进信息开放与资源共享。但由于成立时间较短,船队的调度、更新、运营、资源共享、发展路线等各方面管理机制尚不完善,导致海洋科考船在航率低。根据国家海洋调查船队统计数据显示,2014年船队26艘海洋科考船总在航天数为4062天,平均每艘科考船在航率156天,不到美国海洋科考船在航率的2/3。
三、船龄与规模
美国海洋科考船数量多、系列全,而我国海洋科考船总数少、船龄老。美国为支撑其全球海洋战略,拥有世界上数量最多的海洋科考船。据不完全统计,美国联邦海洋科考船队拥有70余艘海洋科考船( 船长大于30m,另有小型海洋科考船数百艘未统计),其海洋科考船呈系列化(涵盖全球级、大洋级、区域级和近岸级)发展,可满足近、中、远海的海洋调查需求。
此外,美国海洋科考船每年按照规划及时更新,船龄分布合理。以大学-国家海洋科学实验室系统船队为例,总共24艘船中,船龄10年以下海洋科考船5艘,船龄10~20年11艘,船龄20~30年5艘,船龄30年以上3艘,船龄小于20年的占总数的2/3。
表1 美国海洋科考船分级
性能/船级
全球级
大洋级
区域级
近岸级
自持力/天
50
40
30
20
续航力/km
25000
20000
15000
10000
船长/m
>70
55~70
40~55
<40
搭载科研人员数量/人
30~35
20~25
15~20
<15
图2 大学-国家海洋科学实验室系统船队船龄分布图
我国自20世纪50年代即开始建造海洋科考船,先后经历了改造、自主设计建造阶段,在20世纪70、80年代形成了一个海洋科考船发展高峰,使我国拥有了相当数量的海洋科考船。进入新世纪以来,我国又进入一个新的海洋调查船发展历史高峰,船舶建造数量和技术水平都是前所未有的。但是截至2015年10月,我国海洋调查船队现役海洋科考船才仅仅30余艘,适合中远海调查船舶仅18艘(美国适合中远海调查船舶39艘),总数和中远海科考船数量均不足美国的一半,且在这仅有的30余艘海洋科考船中有近40%服役已超过30年。
四、性能设计
近年来,美国新型科考船设计重点突出综合调查能力的整体优化,设计趋向安静化、模块化和信息化,三化性能已成为新型海洋科考船整体性能的一个标志。美国科考船在设计之初,严格按照相关标准进行水下噪声控制,保证船载声学设备的工作性能,兼顾保护海洋生态系统及生物多样性;在模块化方面,依照相关规范进行设计,使得全球级海洋调查船一般可携带10~20个集装箱,实现不同航段搭载不同模块,提高科考船综合作业效率;在信息化方面,美国科考船均具有现代化的信息综合集成系统和较好的船-岸网络通信系统,可实现船载探测设备的集中操控、管理和监控与记录,实现全船公用信息的实时分发。
在国内,我国新建海洋科考船在设计中还没有综合全面的进行安静化、模块化和信息化考虑,或者说设计是零散的、无序的。例如我国最新建造的“科学”号海洋科考船,在安静化方面,已经开始采取措施进行机舱减振降噪,但并没有严格按照相关国际通用标准进行。在模块化方面,还仅是功能模块化的5个分系统,还不能算严格意义上的模块化集装箱。同样在信息化方面,还无现代化的全船信息综合集成系统,探测设备基本还处在“各自为政”状态,科考船公用信息不能实现全船实时分发。
五、科考设备
美国依托自身强大的科技实力和成熟的技术转化体系,掌握有大量海洋科考设备的核心传感器技术,几乎实现了所有科考设备的产品化和系列化。而我国海洋装备经过多年发展,虽有了长足发展,但核心传感器研发和技术转化进展缓慢。基于可靠性、稳定性等方面考虑,我国科考船配套常用甲板作业辅助设备(绞车、门吊、折臂吊等)、声学设备(侧扫声呐、多波束、水声定位、声学通信机、声学释放器、浅地层剖面仪、高度计等)、深水通用设备(深水摄像头、深水照明灯、深水照相机、深水水密缆、深水接插件等)和海洋科考设备(重力仪、磁力仪、震源、地震数据采集系统、声学流速剖面仪等),几乎全部依赖国外进口,其中很大一部分来自美国。
六、我国科考船发展启示
①建立健全国家海洋委员会下设组织机构,统筹进行国家海洋科考船顶层规划论证
建立健全国家海洋委员会下设组织结构,成立跨国家海洋局、中国科学院、教育部等涉海研究单位和部门的机构,组织进行国家海洋科考船顶层规划论证,支撑国家海洋委员会对我国海洋科考船的使命任务、运行状态、现代化改装、市场预期、规模数量等进行评估和统筹规划。促进我国海洋科考船发展趋于合理,加快我国海洋认知步伐。
②完善国家海洋调查船队运营机制,加强资源共享
借鉴国外先进经验,尽快完善国家海洋调查船队运营机制,特别是船队调度、更新、运行和资源共享等方面,提高我国海洋科考船的在航率,加强资源共享。
③贯彻安静化、模块化和信息化理念,开发新型海洋科考船
我国作为世界第一大造船国,在安静化、模块化和信息化方面具有丰富的技术储备,应集合国内主要技术力量,开发新型海洋科考船,从船舶设计之初就贯彻安静化、模块化和信息化理念,实现海洋科考船调查功能综合化、环境友好化、综合作业高效化以及科考数据信息化。
④集智聚力攻关,重点发展海洋科考设备核心技术
长期以来,由于我国海洋技术研发力量薄弱,海洋科考设计几乎全部依赖进口,因此我国应加强国内相关技术力量合作与整合。一方面,通过设立国家重大专项来促进相关部门的合作,另一方面,国家海洋局、中国科学院、教育部、国防科工局等单位应加大内部力量整合,集智聚力攻关,重点发展海洋科考设备核心技术。
美国“Sikuliaq”号科学考察船
【作者简介】本文作者苏振东 余军浩 王凯 黄金星,第一作者苏振东,1974出生,男,工程师,主要研究方向为海洋领域军民融合专项管理。本文来自《舰船科学技术》(2016年第1期),用于学习与交流,参考文献略,版权归杂志社与作者共同所有
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