一、引言
海洋占地球表面積的71%，不僅是資源的寶庫，還是人類認識并了解地球奧秘、探索生命起源、發(fā)展科技的前沿領域。深邃廣袤的海洋空間是一個國家的戰(zhàn)略資源邊疆和外延腹地，提供了國家安全的防御縱深。海洋還是世界貿易的主要通道，也是各國海上兵力部署的舞臺。但迄今為止，我們對海洋資源分布、海底地形、水文氣象條件、海洋聲學特性等方面的認識仍不夠。而對海洋的研究是維持海洋經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的條件，也是保障國家海洋安全的基礎。
海洋調查船是專門用來在海上從事海洋調查研究的工具，涉及海洋氣象學、水聲學、海洋物理學、海洋化學、海洋生物學、海洋地質學、水文測量學等諸多學科。海洋調查船與海軍作戰(zhàn)活動和海軍武器裝備發(fā)展密切相關，可為反潛戰(zhàn)、登陸戰(zhàn)、水雷戰(zhàn)、水面作戰(zhàn)提供環(huán)境預報。為潛艇、水面艦艇的安全航行和兩棲登陸作戰(zhàn)提供各種海圖資料，為海軍武器裝備的研制提供各種海洋環(huán)境參數(shù)等。
近年來，隨著海洋科學和海洋戰(zhàn)略的重要性日益凸顯，各國將海洋調查船的建設視為海洋戰(zhàn)略與科學發(fā)展的重要舉措。我國對高性能海洋調查船的需求也持續(xù)增長。黨的“十八大”報告中明確提出我國要建設海洋強國。而認識海洋，進行海洋調查是海洋開發(fā)、利用以及國家海洋安全的基礎工作，也是建設海洋強國的前提條件之一。提高我國海洋調查船整體研發(fā)和裝備配套實力，對合理利用海洋資源、維護海上安全、建設海洋強國有著重要的意義。
二、國外海洋調查船發(fā)展現(xiàn)狀
海洋調查船發(fā)展至今已有140年歷史。目前全球共有40多個國家擁有近千艘海洋調查船，其中美國最多，其次為日本、俄羅斯，其他擁有海洋調查船主要國家還包括德國、英國、法國、挪威、西班牙和荷蘭等歐洲國家。
⒈ 國外典型海洋調查船簡介
?、儆瓶即琑RS Jems cook：見圖1。船名：RRS Jems cook；船廠：挪威Flekkefjord Slipp＆Maskinfabikk AS；總長：89.5m；型寬：18.6m；吃水：5.5～5.7m；總排水量：5800t；巡航速度：12節(jié)；自持力：50d；定員：54人。
?、谟瓶即琑RS Discovery：見圖2。船名：RRS Discovery；船廠：西班牙C.N.P.Freire Vigo shipyard；總長：99.7m；型寬：18.0m；吃水：6.5m；總排水量：6075t；巡航速度：12節(jié)；自持力：50d；定員：52人。
?、廴毡緲O地海洋調查船“白瀨（SHIRASE）”號：見圖3。船名：Shirase Glacier；船廠：日本Hitachi Zosen Maizuru Works；總長：138m；型寬：28m；吃水：9.2m；總排水量：20000t；巡航速度：19.5節(jié)；破冰速度：3節(jié)（1.5m破冰厚度）；自持力：175d；載客：80人。
?、苋毡竞Ｑ笳{查船“地球（CHIKYU）”號：見圖4。船名：CHIKYU；船廠：日本Mitsui Engineering＆Ship-building and Mitsubishi Heavylndustries；總長：210m；型寬：38m；吃水：9.2m；總排水量：57087t；巡航速度：12節(jié)；自持力：200d；載客：100人。
?、菝绹Ｑ笳{查船Sikuliaq：見圖5；船名：Sikuliaq；船廠：美國Marinette Marine Corporation，Wisconsin；總長：80m；型寬：15.8m；吃水：5.8m；總排水量：4065t；巡航速度：11節(jié)；自持力：45d；載客：46人。
?、薨拇罄麃喓Ｑ笳{查船Investigator：見圖6；船名：Investigator；船 廠：Teekey Shipping Australia＆SembawangShipyard of Singapore；總 長：93.9m；型寬：18.5m；吃水：5.7m；總排水量：4575t；巡航速度：11節(jié)；自持力：60d；載客：60人。
?、叩聡Ｑ笳{查船Maria S.Merian：見圖7；船名：Maria S.Merian；船廠：德國Krger-Werft，Schacht-Audorf；總長：94.76m；型寬：19.2m ；吃水：6.5m；總排水量：5573t；巡航速度： 15節(jié)；自持力：60d；載客：45人。
?、?國外海洋調查船發(fā)展思路
?、琶绹菩腥蚝Ｑ笳箲?zhàn)略，發(fā)展成系列、高性能海洋調查船。美國以控制全球海洋為目標，全面實施“海洋安全戰(zhàn)略”和“海洋科技戰(zhàn)略”。突出特點之一是實施全球海洋控制，強化海上霸權地位；二是爭奪海上戰(zhàn)略物資，重視海洋油氣開發(fā)；三是加強海洋環(huán)境保護。實施這些需要有豐富準確的海洋數(shù)據(jù)作為支撐。為此，美國特別重視海洋調查船的發(fā)展，以掌握各大洋的氣象、水文等情況，為海上軍事和經(jīng)濟活動提供基礎數(shù)據(jù)，目前美國現(xiàn)役47艘海洋調查船。
?、圃谌蚋鞣N調查船中，只有美國發(fā)展成系列的海洋調查船。美國海洋調查船分為“全球級”、“大洋級”、“區(qū)域級”和“近岸”級。只有發(fā)展這種成系列的船只，才能滿足美國在全球范圍活動的需要。其中“區(qū)域級”和“近岸級”主要用于近海區(qū)域的海底地形、資源等方面的探測；“大洋級”主要用于美國本土毗鄰的兩個大洋，即大西洋和太平洋；“全球級”主要用于印度洋等跨洋區(qū)域。
⑶在全球各國中，美國海洋調查船性能最強。美國海洋調查船配備了多種先進的海洋環(huán)境觀測、海洋目標探測設備，另外美國的海洋調查船，還率先配備了無人潛航器。這是由于美國海洋調查船需要勘探的區(qū)域有相當大一部分屬于別國的領海區(qū)域或爭議海區(qū)，需要配備探測范圍更遠和精度高的系統(tǒng)設備。
?、热毡就菩?ldquo;海洋立國”戰(zhàn)略，注重發(fā)展中遠海海洋調查船。日本是一個資源貧乏嚴重的國家，向海洋要資源、要空間是日本發(fā)展的一貫主張。為此，日本重視發(fā)展海洋調查船，更主要的原因是為了更好地勘探海洋資源，目前現(xiàn)役38艘。由于中遠海和極地蘊藏的資源更為豐富，近年來日本重點發(fā)展能在兩個區(qū)域作業(yè)的海洋調查船，比如2007年，總噸位高達57087t的大型大洋鉆探船Chikyu號服役，以及研制了新Shirase號南極科考船。
⑸蘇聯(lián)冷戰(zhàn)時期實行與美國爭霸的海上戰(zhàn)略，發(fā)展遠海型的海洋調查船。目前俄羅斯所擁有的海洋調查船有33艘，絕大多數(shù)是蘇聯(lián)時期建造的，其中20世紀60年代服役的占6.1%，70年代服役的占18.2%，80年代服役的占72.7%，90年代服役的僅有1艘，只占3%。冷戰(zhàn)時期蘇聯(lián)與美國爭奪海上霸權，需要發(fā)展大量的海洋調查船，獲取全球各大洋的氣象水文等環(huán)境信息。
⑹歐洲海洋戰(zhàn)略局限于某個區(qū)域，以發(fā)展近岸作業(yè)的小型調查船為主。歐洲主要國家，比如英國、法國、德國等，采取區(qū)域性的海洋戰(zhàn)略，以發(fā)展近岸作業(yè)的小型調查船為主。歐洲中的27個國家目前擁有調查船238艘，船長小于55m的近岸調查船164艘，近70%。此外，這些海洋調查船主要集中在英、法、德、意、挪威、西班牙、荷蘭等7個強國，共擁有調查船152艘，占到總數(shù)的近80%。
三、國外海洋調查船技術特征分析
?、?船型仍以單體船為主，僅水聲監(jiān)聽船采用小水線面雙體船
現(xiàn)有海洋調查船絕大部分是采用常規(guī)單體船型，只有少數(shù)水聲監(jiān)聽船采用小水線面雙體船型，如美國在役的Victorious和Immaculacy共5艘海洋監(jiān)聽船。海洋監(jiān)聽船主要用于收集聲學信息和聲監(jiān)聽，采用小水線面雙體船型，能夠使聲學設備在水面以上工作，受到水下噪聲影響小，有利于創(chuàng)造良好的聲學環(huán)境。
⒉ 船上實驗室采用模塊化設計
對科考任務需求的不斷增加，使海洋主要國家新開發(fā)的調查船配制了更多更為精良的船載探測設備，逐漸向多功能化、大型化方向發(fā)展。俄羅斯于2012年建成并投入適用的“特列什尼科夫院士”號調查船，排水量16800t，該船設計有8個現(xiàn)代實驗室模塊，可針對不同任務進行替換，船上裝備大量現(xiàn)代化科考測量設備，可保障海洋學、地球物理學、氣象學、海冰等大范圍研究工作；日本2009年服役的新Shirase調查船排水量約20000t，該船將物資運輸、裝載直升機和海洋觀測多種功能融為一體，裝備新型海洋觀測器、多載波段回聲探測器，建有海洋、大氣科學、地球物理和生物等多個實驗室；英國2007年3月投入使用的James Cook號也有5800t，適用于多個海域的調查研究，船上設有8個集裝箱型模塊化實驗室，分別從事不同領域研究，可根據(jù)不同研究任務在后甲板搭載相應模塊。
?、?動力采用以柴油機為原動力的電力推進系統(tǒng)
國外海洋科考船的動力系統(tǒng)采用以柴油機為原動力的電力推進系統(tǒng)，尤其是近期新建船。如美國Sikuliaq號調查船采用柴電推進系統(tǒng)，4個柴油發(fā)電機組，2臺電動機，持續(xù)功率4290kw。俄羅斯“特列什尼科夫院士”號采用瓦錫蘭柴油機，6300kw2臺，4200kw1臺；電力推進裝置，2臺，7100kw。德國Maria S.Merian號海洋調查船柴電推進，2臺吊艙推進器，每臺2050kw；1臺噴水推進器，1900kw。韓國Araon號極地海洋調查船主動力系統(tǒng)：柴電推進裝置，2臺柴油機，總功率10MW。螺旋槳：2部方位推進器，2部首推進器。
采用電力推進，一方面便于船舶總體的靈活布置，且噪音較小，另一方面兼顧了海洋考察船動力定位系統(tǒng)的要求。目前原動機仍以柴油機為主。
?、?新建科考船大部分采用良好的功力定位技術
海洋調查船雖然對高航速沒有太高的要求，但受海洋風、浪、流等復雜環(huán)境的影響，通常需要動力技術輔助精確定位，便于進行數(shù)據(jù)采集、深潛器布放等作業(yè)，因此對動力定位的技術要求較高。一些新建的調查船如美國Sikuliaq號、德國Maria S.Merian號、英國James Cook號、澳大利亞Investigator號、西班牙Sarmiento deGamboa號均采用了動力定位技術。
?、?部分新建海洋調查船具備冰區(qū)航行能力
由于各國對極地區(qū)域蘊含豐富資源的高度重視，不斷開發(fā)出具有極地航行能力的調查船，如近年來新服役或新建的美國Sikuliaq號、俄羅斯“特列什尼科夫院士號”、德國Maria S.Merian號、日本新Shirase號、韓國Araon號等調查船，均具備破冰和冰區(qū)航行能力，可在兩極地區(qū)進行科學考察。
?、?國外新服役或新建的海洋調查船開始裝備無人潛航器
國外新服役或新建的海洋調查船，如英國James Cook號、印度Sagar Nidhi號、以及美國 的Neil Arm-strong號、英國的Discovery號、澳大利亞的Investigator號都已經(jīng)或即將裝備無人深潛器，并應用最新計算機和人工智能技術，智能化程度高，布放之后可獨立在水下執(zhí)行探測和識別水下目標，取樣、或完成各種人力無法勝任的水下環(huán)境和目標數(shù)據(jù)采集工作。未來，調查船無人潛器將能執(zhí)行更為復雜的工作，在環(huán)境發(fā)生難以預料的變化時，還能夠自行調整，克服障礙。此外，新一代無人潛器減少了通信和人員監(jiān)控需要，采用導航幫助和通信中繼可進行多個無人潛器協(xié)作作業(yè)，爭強水下環(huán)境感知能力。
?、?裝備功能齊全的探測設備，實現(xiàn)綜合作業(yè)功能和多用途
目前，國外海洋調查船普遍裝備了用于大氣邊界層、海氣界面氣象進行探測的大氣剖面儀等大氣探測設備；用于對海洋生態(tài)環(huán)境參數(shù)進行探測的溫度傳感器、鹽度傳感器、電導率傳感器、溶解氧傳感器、聲學多普勒流速剖面儀等海洋生態(tài)環(huán)境探測設備；用于對海洋資源、海底地形地貌進行探測的魚探儀、水下精確定位的超短基線定位系統(tǒng)、多波束探測系統(tǒng)、分裂波束探測系統(tǒng)、淺層剖面儀、海底照相、可視多管采樣器等海底探測與取樣設備；用于對重力、磁力、地震進行探測的重力儀、磁力儀、地震儀等地球物理與取樣設備；從而使其實現(xiàn)了對海洋水文氣象、海洋生物與漁業(yè)資源、海洋地質地貌、海洋地球物理等的綜合作業(yè)功能和多用途化。
四、國外海洋調查船的管理模式
各國海洋調查船中，尤以美國的數(shù)量最多，技術最為先進，體系最為完善，最能代表世界海洋調查船發(fā)展的趨勢和方向。美國海洋調查船的管理從頂層謀劃，有效地保障了調查船隊的規(guī)模與技術水平。
成立跨部門合作組織，制定海洋科學研究設施實用、更新與投資的政策、程序和計劃。為了推動個聯(lián)邦機構在海洋科學研究與教育方面的合作，美國海軍于１９９７年建立了多家海洋科學合作機構（NOPP），該機構中有一個跨部門機構基礎設施組織（IWG-FI），由美國國防高級研究計劃局（DARPA）先進技術辦公室、能源部（DOE）、環(huán)保局（EPA）、礦物管理局（MMS）、美國國家航空與航天管理局（NASA）、美國國家海洋與大氣管理局（NOAA）、美國國家科學基金會（NSF）、美國海洋海洋局、美國海軍研究局（ONR）、美國海岸警衛(wèi)隊（US-CG）、美國地質調查局（USGS）等機構人員組成，支撐美國海洋科技聯(lián)合委員會（JSOTC）制定美國海洋科學研究設施使用、更新與投資的政策、程序與計劃。
大型調查船普遍由政府部門出資建造，研究院所使用管理。美國是世界上擁有調查船數(shù)量最多的國家，船長超過40m的調查船有40艘（2007年），其中只有3艘由研究所或大學自己出資建造；其余所有調查船均由政府機構的環(huán)保局（EPA）、美國海軍、美國國家海洋與大氣管理局（NOAA）、美國國家科學基金會（NSF）、美國海岸警衛(wèi)隊（US-CG）出資建造。這些國家政府機構出資建造的調查船，除部分由出資機構自己使用外，大部分都投放到各海洋科學研究院所，由研究院所使用管理。
制定長遠發(fā)展規(guī)劃，積極推進調查船的長遠規(guī)劃，發(fā)布了一些列未來海洋調查船的發(fā)展報告，如2001年的《美國國家科學研究船隊未來規(guī)劃》，2009年的《海上科學：用強大的海洋科學研究船隊滿足未來海洋科學研究目標》，2013年的《聯(lián)邦海洋科學研究船隊現(xiàn)狀報告》等。美國根據(jù)未來海洋科學發(fā)展的需求，制定了不斷修正其未來海洋調查船的發(fā)展計劃，推進海洋調查裝備和技術的更新?lián)Q代。
五、我國海洋調查船發(fā)展建議
?注重深海、極地海洋調查能力建設，重點發(fā)展大噸位、遠洋綜合、綠色節(jié)能的海洋調查船。2000年以來，國外總共新建約100艘海洋調查船，其中77艘為全球級（船長大約70m）的海洋調查船，調查功能綜合化已成為一種發(fā)展趨勢。另外，近年來，國際海事組織（IMO）、歐洲以及一些國家也都紛紛出臺各種規(guī)范、標準，從制度上確保全球海洋環(huán)境或區(qū)域海洋環(huán)境盡可能都免受污染，綠色、環(huán)保和環(huán)境友好型船舶是當今船舶行業(yè)的發(fā)展趨勢。
為支撐海洋經(jīng)濟發(fā)展，協(xié)調發(fā)展近岸海洋調查船。全球級海洋調查船主要承擔大洋調查任務，對于近海區(qū)域的海洋調查，無論從適航性和經(jīng)濟性的角度來看，都宜采用小型近岸海洋調查船。歐洲海洋調查船中，近岸海洋調查船占據(jù)70%，為海洋開發(fā)和海洋經(jīng)濟的發(fā)展做出了重要貢獻。2012年9月，我國發(fā)布了國家海洋經(jīng)濟“十二五”發(fā)展規(guī)劃綱要，明確提出要重點研發(fā)海洋調查、觀測和監(jiān)測設備與儀器，以滿足海洋經(jīng)濟發(fā)展的需要。
加快舊船改造、提升儀器裝備性能。海洋調查船舊船改造和新船建造相輔相成，對海洋科學調查事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展十分必要。如果船舶更新周期按25年計算，我國目前已有一半以上的調查船面臨老化退役，這種現(xiàn)狀將嚴重制約我國海洋經(jīng)濟和海洋科技的發(fā)展。因此，對現(xiàn)有的調查船不斷充實完善和定期進行現(xiàn)代化改造，形成新老交替的良性循環(huán)，才能為我國的海洋調查事業(yè)提供強有力的保障。對舊船實現(xiàn)現(xiàn)代化改裝，提升相關性能，技能滿足當前海洋調查不斷增長的需求，同時實現(xiàn)資源的充分利用。建議從國家戰(zhàn)略發(fā)展的角度看待并重視我國海洋科考船事業(yè)，制定全國科考船舶更新建造具體計劃，對每艘船的功能定位、設備配置進行系統(tǒng)性的總體規(guī)劃，爭取在5～10年內，明顯改變我國海洋科考船整體落后狀況。
發(fā)展擁有我國自主知識產(chǎn)權的海洋裝備制造技術。采取引進與自主研制相結合的方式，對主要和關鍵裝備性能技術要盡快在引進合作中消化、吸收并實現(xiàn)國產(chǎn)。踏踏實實地做好海洋科考裝備的技術和人才儲備工作，以企業(yè)為主體促進國產(chǎn)海洋科考裝備的發(fā)展。建立國家海洋科考船隊建設專項，緊密跟蹤世界發(fā)展動態(tài)，有針對性開展海洋科考船舶及有關裝備的研究開發(fā)，加快發(fā)展國內海洋科考裝備自主知識產(chǎn)權技術。
文章來源：《綠色科技》；作者：陳劍斌、施建臣、陳菲莉、官瑩；陳劍斌，1978年出生，男，福建莆田人，碩士，高級工程師，中國海洋大學，主要從事海洋科考船建造與管理工作。
文章來源：《綠色科技》；作者：陳劍斌、施建臣、陳菲莉、官瑩；陳劍斌，1978年出生，男，福建莆田人，碩士，高級工程師，中國海洋大學，主要從事海洋科考船建造與管理工作。
