相关数据：

• 中文名

• “实验1”科考船

• 外文名

• “Shiyan 1” SWATH Form Synthetic Scientific Research Vehicle  

• 建造国家

• 中国

• 建造单位

• 渤海船舶重工有限责任公司 

• 船舶类型

• 综合海洋科学考察船

• 船型设计

• 小水线面双体设计 

• 法人单位

• 中国科学院声学研究所 

• 运营托管单位

• 中国科学院海南研究所 

• 正式入役

• 2009年4月27日 

• 船舶现状

• 在役运行 

• 类    型

• 科技基础设施 

建造背景

• 国际趋势

20世纪80年代初，随着人类对海洋的不断认识和开发，海洋科技迅猛发展，小水线面双体船（SWATH）作为一个新的高性能船型出现。小水线面双体船与常规的单体船不同，其船体由3部分组成：两个水下潜体、连接水下潜体与上船体的狭窄小水线面双支柱体和高出水面的上层船体。由于小水线面双体船与水线（海面）接触的双支柱体面积远比同吨位排水量的常规单体船小，因此，小水线面双体船兴波阻力小，受波浪扰动小，在大风浪中船的失速率少，在零航速下具有平缓的运动响应，拥有优良的耐波性。而利用首尾鳍控制系统操控可确保小水线面双体船在波浪中具有良好的船舶平台稳定性和船舶航姿可控性，能平稳执行海上作业，有效降低晕船率。此外，由于小水线面双体船主要机器大部分位于水面以上的舱室，所以水下辐射噪声大大低于常规单体船，是海洋声学等多学科研究的先进平台。

自上世纪70代初至2000年末，全世界共有12个国家已经成功研究、开发和拥有小水线面双体船57艘。其中美国有26艘，日本有14艘，是开发最早、拥有量最多、技术水平最高的两个国家。

20世纪90年代小水线面双体船开始广泛用于海洋科学研究和国防海洋的各个领域 [15]  。

• 中国启动

从上世纪70年代初，中国船舶科学研究中心便开始了对小水线面双体船技术的跟踪研究，对基础理论做了广泛并有相当深度的探索。80年代中期开始向研制实用船型过渡，90年代后期开始进行200吨级实船试制，通过验证小水线面双体船各项性能，为建设更大吨位的小水线面双体船提供了理论和实船依据。

根据中国国家中长期发展战略并结合中国科学院重点涉海学科的需要，中国科学院声学所等单位联合提出建造新型小水线面双体船的申请。

2002年1月，新型综合科学考察船“实验1”获中国科学院立项批准。

2003年10月，“实验1”科考船完成立项审查 [15]  。

建造进程

“实验1”科考船，是中国第一艘2500吨级入CCS船级的远洋小水线面双体科考船（SWATH），是根据中国国家中长期发展战略并结合科学院重点涉海学科的需要建造。

2006年7月，中国科学院声学研究所签订“实验1”科考船建造合同，船厂负责科考船生产设计和建造 [3]  。

2007年12月，“实验1”科考船在辽宁葫芦岛市开工建造。

2008年9月12日，中国科学院副院长阴和俊亲手挥斧砍断了“实验1”号的缆绳，“实验1”号成功下水 [8]  。

2009年4月15日，“实验1”号在葫芦岛市渤海船舶重工公司码头顺利交付。4月27日，中国第一小水线面双体综合科考船“实验1”号在广州珠江新洲码头靠岸，标志着该科考船正式入列 [2]  [9]  。同年10月13日，中国科学院在广州市新洲码头“实验1”号船上召开了“中国科学院新型综合科学考察船项目验收会”，对中国第一艘大型小水线面双体科学考察船“实验1”号建设项目进行了验收 [5]  。

探测运行

2009年投入使用以来，“实验1”科考船作为中国国内仅有一艘高性能水声调查船，承担中国国家近90%的重大水声专项任务，国家“973”、“863”、“XXX”专项调查及每年基金委东印度洋、南海综合科学考察航次等 [1]  。

2010年4月12日，“实验1”科考船首次科学考察从广州母港起锚，主要调查印度洋及南海西部海区。5月29日，“实验1”科考船航行7900海哩，经48天海上调查，完成南海海洋所首次印度洋综合科学考察任务，返回广州新洲码头 [10]  。

2012年，“实验1”科考船加入“国家海洋调查船队”，成为“国家海上遥感验证工作站” [1]  。

2012年6月14日，“实验1”科考船执行首个开放航次出发，历时26天，航程2150海里，各项试验取得成功。7月9日，“实验1”科考船返回广州新洲码头基地。该开放航次实验内容包括：深海信道特征与远程水声通信试验、浅海混响试验、多普勒流速剖面仪（ADCP）试验、多普勒计程仪（ADL）试验、声相关计程仪（ACL）试验、深海水下滑翔机试验、水文调查试验及XBT试验等 [11]  。

截至2015年底，“实验1”科考船已完成科考航次48个，海上作业1057天，安全航行11万多海里，为中国国家海洋科学考察活动提供了安全良好的海上实验/试验平台 [1]  。

2019年12月22日，“实验1”科考船完成“AUV及相关设备规范化海试航次”，历时43天，累计航程3570海里。

该航次针对中国国家海洋技术领域的海洋仪器装备研发需求，开展规范化海上试验验证任务。试验设备包括300kHz移动平台ADCP、海气界面观测浮标、水下滑翔机和CTD与XCTD系列温盐深仪、船载S波段测波雷达等。该航次的调查海域为珠江口以及南海北部海域，采用走航与定点作业结合的方式开展了9个课题的海上试验、评估、测试等 [7]  。

后续任务

2021年5月18日，“实验1”科考船起航前往中国南海西部海域执行科考任务。该航次由南海所牵头组织，参加单位包括厦门大学、天津科技大学等科研单位，利用船载拖体、CTD、ADCP、XCTD和水下滑翔机等多种观测设备，采用大面站定点观测和走航观测结合的方式，对西沙海域目标涡旋进行水文与生态要素的高分辨率观测，研究中尺度涡的垂向结构及其生物地球化学效应 [12]  。

项目目标：

• 科学目标

由于声波是迄今为止人类知道的仅有能在海中远距离传播的能量形式，所以在深海高技术的发展中，水声学（海洋声学，声学海洋学）具有重要的作用，并担负重要的使命。

20世纪60年代，中国著名物理学家、国防水声学的开拓者、中国科学院院士汪德昭先生提出了发展水声事业的战略方针：由浅入深，由近及远。经过半个多世纪的努力，中国已经到达了向深海进军的关键时刻。水声信号在浅海和深海传播具有很多相似性，又有一些非常不同的规律。在发展深海高技术的过程中，水声物理，水声工程将会发挥巨大的作用。它在水声遥测、遥感、通信水下有人/无人载器，水下滑翔器、深海资源勘探等领域都可以得到广泛应用。

2006年中国《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》中提出要加快发展空间和海洋技术。而海洋技术又被列为重点发展的六大前沿技术之一。深海高技术则是重点关注的领域。中国的国家安全和国民经济的发展都需要走向印度洋和太平洋的深海   。中国科学院将建造新型海洋声学科学考察船的项目提上日程。

项目组成：

总体设计

“实验1”科考船采用小水线面双体船型设计 [1]  。小水线面双体船（SWATH）由深置水下提供大部分浮力的鱼雷状下潜体（一般成双配置，称为双体）、高出水面的上船体平台和连接***与上体的流线型支柱三部分组成。由于支柱水线面面积比相同吨位的单、双体船水线面面积要小很多 [4]  。

“实验1”科考船根据工作特点，将全船布局分为3个独立区域，后部为露天甲板作业及实验室区、中部为全船动力区（发电站）、前部为生活服务区。围绕独立区域从控制重量、结构特点、减振降噪、分舱稳性等综合考虑，寻求平衡点，实现科考船的技术特点 [14]  。

“实验1”科考船可容纳72人，其中船员27人，科研人员45人，房间宽敞整齐，配有独立卫生间、浴室。餐厅可供50人同时就餐，配备25人次的会议室、医务室、病房，保障船员及科研人员的基本身心健康。音响设备、影院点唱系统、健身房等生活娱乐设施齐全，同时配备局域网络端口，实现船上人员联网互动，聊天，共享等 [1]  。

“实验1”科考船

动力装置

“实验1”科考船配置先进的交流变频技术的电力推进系统、双机双桨，全船减振降噪、自动化、动力定位性能先进。有力地保障了在海上变幻莫测的恶劣环境下科学实验的成功 [1]  。

科研设备

“实验1”科考船后作业甲板宽敞，配有水文、地质、生物及旁扫声纳绞车，2吨×4米A型门架，8吨×7米可倒式龙门架、3吨电动液压回转、0.5吨电动起升手动回转起重机。还配有万米测深仪、舷侧阵声呐、走航式ADCP、拖曳式主、被动声呐等专业考察设备。

“实验1”科考船设有通用工程、声纳终端控制、ROV操作、信息处理中心、小通海井、干、湿、水文、化学、生物、大气/海洋遥感数据处理等13个宽敞的实验室，同时配备先进的ROV动力分配室和ROV船尾主甲板释放平台，可以进行海底机器人释放及回收操作 [1]  。

科考能力

“实验1”科考船可满足在近海、远洋进行海洋水声、地质、物理、生物、化学、大气环境等多学科和交叉学科的综合科学考察，也可担任大范围、大尺度测量网络的布设、观测、调控、遥感和监视等任务，可进行海洋环境实时立体监测体系和综合信息系统研究。

“实验1”科考船作为中国海洋科学考察活动中的一项重大装备，是中国最专业的水声学科及先进的海洋多学科的海上实验平台 [1]  [14]  。

技术指标

建设成果

技术难点

• 建造难题

一、大型浅吃水小水线面双体船型

大型小水线面双体船世界上只有美国能独立自主研究、设计、建造。日本引进美国技术，德国也是在美国技术基础上开发。中国独立自主开发科考船，还有“浅吃水”的创新，必须限期完成，技术难度和风险很大。

1. “双吃水”优化设计的要求：由于码头泊位与航道的特殊要求，“实验1”科考船在港（淡水）吃水小于5米，出航（海水）吃水6.5米，对于以吃水和荷载敏感著称的小水线面双体船的设计，无论从总体布置、船体结构、浮态调整及荷载变动方面，都提出严酷要求。经过精心设计协调并在建造中严格控制重量后已取得满意结果。

2. “双航速”优化设计的要求：“实验1”科考船最大航速15节，经济航速11节，要求在2个设计点的功率都要优化，前者是为减少装船机器功率，后者是为降低全程燃油消耗；在两者保持不变的前提下，根据总体要求，该船排水体积还增加了60立方米。经过精细的线型优化设计和各专业协调达到了优化目标：最大航速不变而经济航速时推进功率减少并油耗下降2.4% [14]  。

二、标准、法规、规范

“实验1”科考船要实现全球航行必须入船级，必须经过相应法规的检验、认定。为此中国设计方与船东合作，在自有技术基础上吸收美国ABS相关法规理论，编制出“小水线面双体船检验指南”作为设计依据，并经检验后进一步修改、完善相应法规 [14]  。

三、特殊技术要求

“实验1”号是新船型，特殊船舶结构，交流变频电力推进、动力定位、电磁兼容、主动噪声控制、全船自动化、网络化、数字化、观通导航、环境保护、安全保障等系统与现代海洋科学考察研究新装备集于一船，技术系统十分复杂，还要满足国际和中国国内所制定的法规、规范、标准等，因此研究设计解决关键技术难度极大 [14]  。

四、结构设计难点

结构设计依据：“实验1”科考船在中国国内没有合适的设计规范情况下，在综合分析研究基础上，根据21艘船模外载荷试验资料并与CCS规范所沟通后，提出了针对该船的建造规范并上升为中国国内小水线面双体船“设计指南” [14]  。

技术创新

• 创新成果

“实验1”科考船的建造完成在多方面取得技术创新成果，主要如下：

1. 操纵性能：操纵灵活，航向稳定性好，全速前进时回转半径不大于5.5倍船长，螺旋桨－正－倒时船舶能原地回转。

2. 耐波性能：“实验1”是一艘2500吨级的小水线面双体船，在同样的海况下运动幅度和周期都相当于10000吨级单体船的运动稳定性。

3. 经济性：该船经济航速为10.5节的大部分的情况下仅开一台主柴油发电机组并能满足全船的推进、生活及通讯用电需求，达到最优化的经济性能 [1]  。设计航速的“升阻比”很低，属优秀节能船型；经济航速的推进功率低、节能明显 [14]  。

4. 自动化系统：包括控制系统、安全系统、报警及显示系统。在无人值班周期内，自动化系统应能保证电站、电力推进装置、冷却系统、舱底水系统、遥控阀件、燃油系统等机电设备连续正常运行。

5. 全船网络系统：全船数据资源实现共享及外网接入。

6. 动力定位系统：在满足设计中3级海况，海流1节情况下，可长时间保持在中心点不超过50米范围，有利于定点实验 [1]  。

7. 结构外载荷准确预报：在研制“实验1”科考船进行的外载荷模型试验，并根据已完成的5艘模型外载荷试验结果，结合美国15艘船模试验数据，开展综合分析和回归，提出了小水线面双体船外载荷的确定方法（包括计算公式、载荷组合、加载方式），并为中国船级社制定的《小水线面双体船指南》所采用。

8. 全船的结构布局优化。

9. 全船动力系统优化，包括主机横置、推力轴承后置等，节约空间、简化受力、振动减小。

10. 实现“安静”型目标：该船设计建造过程中，对全船振动噪声系统分析，采用综合技术治理，最终全船振动噪声数值全部优于任务书规定指标。

11. 科考设备创新：中国国内研发的舷侧声阵和大通海井-升降回转装置、ROV水下实验平台可以为海洋声学研究、海洋水声监测、海军舰艇与装备声学性能试验、海洋资源开发提供保障 [14] 。

• 关键技术

1. 小水线面双体船综合优化工程设计技术系统：包括船型优化、结构设计优化、动力-推进系统优化设计、振动噪声控制优化、总体布置优化、全船重量控制等方面。

2. 船体机构的优化设计：“双吃水”技术和“双航速”优化的技术创新。

3. 电力推进系统：该船的设计方与ABB、Siemens、Alston和Sam等该司交流切磋，在对主要设备的技术性能、安全可靠性、适应性等信息资料收集分析基础上，对电力推进系统进行优化。

4. 电磁兼容：基于该船电气电子设备多、电磁兼容难度大，采取抑制、、屏蔽和防干扰等措施实现了电磁兼容 [14]  。

荣誉表彰

“实验1”科考船的大型浅吃水小水线面双体船技术，在“第五届中国国防发明展览会”荣获金奖，并获评“2004年中国船舶科技十大新闻”之一 。

文化特色：

• 国庆升旗仪式

2021年10月1日，在南海海域执行国家科学考察任务的“实验1”“实验3”全体科考船员在海上举行国庆升旗仪式等活动，庆祝中华人民共和国成立72周年。“实验1”“实验3”科考船全体人员共唱国歌，向国旗敬礼，祝福祖国繁荣昌盛。

价值意义

编辑 播报

“实验1”科考船是中国第一艘2000吨级以上大型小水线面双体船，也是中国第一艘小水线面综合科学考察船，设计起点高，建造难度大，在船舶设计和建造等方面在中国国内具有标志性意义和技术先导作用。该船是中国国内最先进的综合科学考察船之一，达到了21世纪初期国际先进水平。

“实验1”号科考船的建成，是中国科考船建设和海洋科***究的一个重大里程碑，将为中国在近海、远洋进行水声学、海洋学等多学科和交叉学科综合科学考察提供重要的支撑平台 [5]  。（中国科学院声学研究所 评）

“实验1”科考船出航