第三节
科考船总布置要求

一、总布置

作为专用的船舶，科考船在船舶的性能和总布置等多方面较之运输船舶有更高的要求和特殊的考虑。科考船总布置应体现人员流、样品流和数据流的合理布局，应具备较宽敞的工作甲板和实验室空间，能满足包括科学考察人员在内的全船人员长期海上工作和生活的需要。为适应海洋作业的探索性和专业综合性，应尽量考虑模块化转换和可扩展能力。按现代科考船设计原则，在满足法规要求的前提下，做到科学考察功能的最大化，兼顾船舶系统与科学考察系统的平衡，适当考虑船上人员居住的舒适性。甲板和实验室布局应考虑综合利用和互换性，同时使全船的“甲板作业面积/排水量”和“实验室面积/排水量”的单位指标达到先进水平。

船舶科学考察系统是船舶探测实验系统的平台，在设计论证前期，设计单位就应与用户一起就船舶将来所承载的任务使命、船载设备和安装要求、海上作业工况和操作流程、实验室功能和空间划分、模块化设计和未来改装预留等情况进行反复讨论和船型分析，最终为使用单位设计出能充分地实现调查功能和最大限度地提高调查效率、精度和稳性的船型。

科学考察系统的总布置应结合国际上主流科考船的发展趋势，一般采用烟囱左置，右舷L形主流布局，实验室采用干湿通用实验室加专业实验室的方案，此外，艉部作业甲板需预留较大的低干舷作业空间，既有利于科学考察作业的操作和将来的空间扩展，同时甲板预埋的紧固件又能为将来集装箱式实验室上船安装预留空间。科考船提供的船首科学桅及船中部的升降鳍板均为科考船的科学考察作业提供了保证。

科考船上的人员比除客船以外的其他民用船舶都要多，与一些货船相比，科考船的吨位相对较小，还要配设大量的实验舱室。因此，要想在较小的空间里改善众多人员的生活条件和工作条件是比较困难的，与其他船型相比，科考船上的生活条件相对简陋。并且科考船一般在海上航行时间也比较长，在满足科学考察调查需求的前提下，一般采用两种方法来改善人员的生活条件，一种方法是尽量扩大人均住房面积，增加生活中需要的设备配置，以提高人员的生活方便性和舒适性，但这样导致公共场所种类少且面积小，如仅设多面功能厅，不工作时，就在居住舱室内活动；另一种方法是居住舱室面积和设备配备满足《国际海事劳工公约》（maritime labour convention, MLC）规范要求即可，船上设较多公共场所，如健身房、阅览室、咖啡厅、影像室等各种休闲娱乐场所。闲暇时，要求大家到公共场所去放松身心。

二、实验室及其特殊装置

1．实验室

实验室是科考船进行科学实验活动的主要场所，是科学家和科学工作者的工作处所。目前的科研调查趋势越来越着重于现场分析，实验室的种类和功能都已经发生了翻天覆地的变化，海上实验室能够完成的实验种类已经可以和陆上的实验室相媲美，而海上实验室更为紧凑的布置、多单位、多学科的综合交流和数据的“新鲜度”都是陆上实验室所无法比拟的。随着网络技术的日新月异，海上实验室的工作效率和成果的准确性都已经有了飞跃式的发展，在不久的将来，海上实验室将会超越陆上实验室成为海洋学术成果的主要诞生地。

1）实验室布置

实验室是船上进行各种室内实验的集中场所，这些实验室一般配有为各种海洋学科服务的精密仪器。实验室一般尽量集中安置在一层甲板上，通常分布于主甲板中后段。根据支撑系统、作业区域以及科学考察过程中采用不同的作业方式时的样品流、人员流、数据传输流的综合流向，综合考虑样品采集、分发、处理的便捷性、高效性、安全性，实验室所在区域应尽量靠近各自作业点，各流向的路径最短。根据实验室内部功能综合性、通用性和适用性的特点，设计大面积通用实验室，使其使用率达到最优。根据不同科学考察项目的需求，在实验室装备通用和专用实验设备，并划分排他性的工作区域，使实验室的空间综合利用率达到最大。

2）实验室分类

实验室可分为通用实验室、专用实验室和集装箱实验室。通用实验室一般面积较大，适应多学科科研需求，内部布置具有可替换性，可根据不同科学考察航次灵活布置。专用实验室一般是针对特定学科、特定研究内容设置的实验室。集装箱实验室是为不常用调查项目和实验仪器设置的实验室。

通用实验室的定位是一个多功能工作空间，可用于临时存放、分样和处理来自工作甲板的样品，包括地质样品、沉积物、捕获的浮游生物和鱼类等。

科考船上的实验人员来自大气、水体、生物、地质等不同的学科，在同一航次同一时间段内不大可能出现各个学科同时利用实验室的情形，每个学科都保留一定面积的实验室，会造成面积浪费，实践证明，多学科共享大面积的实验室是比较高效的做法。所以目前科考船上除了一些特定功能的实验室之外，都会设置面积较大的通用实验室或综合实验室，对于较大吨位的科考船还会设置多个大型通用实验室，这类实验室的内部并没有安装特定的仪器设备，却预留了可以安装各类设备的接口，真正做到即插即用。有些科考船的实验室面积很大，实际使用时会使用软隔断分成不同的工作场所，以供不同小组和不同专业使用，避免相互干扰。

通用实验室还可以分为通用干式实验室和通用湿式实验室，或者不做严格区分合并为通用干湿实验室。通用干性实验室和通用湿性实验室的最大区别是通用湿性实验室会处理带有水分的海洋样品，所以其地面、家具和电气都应该考虑防水的要求。通用实验室内一般要留有走道并设置净开口尺寸较大的门以保证大件样品便利进出。图2-13是我国近年建造的综合科考船“科学”号上的通用实验室。

由于通用实验室存在人员和环境杂乱等缺点，所以承担特殊实验任务、安装精密实验仪器的场所会被独立出来单独设置一间实验室，即专用实验室。这些实验室主要有：大气实验室、走航海水分析实验室、温控实验室、地球物理实验室、重力仪室、电子实验室（见图2-14）、洁净实验室等。

大气实验室的主要功能是进行大气科学实验，是所有大气传感器的终端，也是气象采集装置的终端，一般还兼做卫星遥感的终端。有些科考船将大气实验室细分为海气通量实验室，大气环境实验室或大气探测实验室等。

走航海水分析实验室的主要功能是在船舶走航状态下测量表层海水的特征，是表层多要素测试仪器的终端和分析中心。

重力仪是测定重力的专用仪器，重力仪室的温度、湿度有一定要求，重力仪室一般布置在船舶漂心附近。

集装箱实验室是一种临时装船的实验室，科考船在不同航次要执行的科学考察任务是不同的，有的任务需要一些特殊的实验仪器，如果对船上实验室进行反复改装显然得不偿失。集装箱实验室可以适应特殊任务、特殊设备上船的需求，集装箱实验室由于成本低、使用方便，因此在大部分科考船上都预留了一些集装箱实验室的空间，集装箱实验室上船固定好后即可使用。当然，集装箱实验室需要与科考船有一定的接口，如冷/热淡水、海水、压缩空气、电力、网络等接口。

2．实验室的特殊装置

1）地脚螺栓

地脚螺栓是一种嵌入甲板的螺栓底座，在开阔的工作甲板、车间或者实验室内呈矩阵状布置，具有很强的通用性，可以用来安装、固定、绑扎临时上船的科学考察仪器设备（见图2-15）。

地脚螺栓如果仅仅用来临时绑扎、固定普通轻型仪器设备的话不会受到特别大的力，就不需要特别进行受力计算。如果地脚螺栓用于固定跨舷作业的重型设备，就需要进行相关的计算校核工作。

2）C形槽

设置在实验室内舱壁和天花板上的一种类似于轻钢龙骨的筋条，可以用于临时挂、装仪器设备，方便实验室功能切换（见图2-16）。

C形槽主要承担的负载有显示器、主机箱等，负载不大，但考虑到船舶在高海况下的摇摆会带来惯性力，所以在安装C形槽时，应尽量将C形槽和内装板的安装龙骨连接在一起并焊接到结构骨材上，这样可以增加C形槽的强度和刚度。

3）飞缆托架

由于科考船的可扩展性，不同的航次会增加不同的科学考察任务，不同的区域会增设不同的仪器设备，而这些仪器设备都需要电源、信号等电缆，由于未来装船设备的不可预知性，这些电缆不能事先预埋，飞缆托架就是为了方便固定临时拉缆而设置的托架（见图2-17）。

三、作业甲板布置

作业甲板是在科考船上进行室外作业的主要场所，一般分为艉部作业甲板、罗经甲板和艏部甲板作业区。

1．艉部作业甲板

艉部作业甲板是船上露天科学考察作业的主要场所，绝大部分的收放系统布置于此。一般按左右分区的原则布置。科学考察作业一般在右舷，将所有排水、排气等管路尽量集中布置于左舷，左舷一般用于常规船舶操作（如工作艇收放）、ROV及拖曳式声学设备的收放。艉部作业甲板应宽敞无阻碍、尽量减少凸出物。系泊设备通常采用紧凑的立式绞盘，甚至可拆式。有些船的舷墙、带缆桩等也采用可拆式。

艉部作业甲板一般全甲板设置地脚螺栓。常用的集装箱实验室位置处设专用箱脚，临时上船的集装箱采用地脚螺栓系固。工作区应设置必要的水（海水/淡水）、电（电力及传输信号）、气（压缩空气/特种气体）的接口。

艉部作业甲板自前向后一般布置如下：

（1）主吊：起吊能力最强、吊臂覆盖范围最大的吊机，用于工作艇收放、科学考察备品备件及集装箱实验室吊运等。

（2）艉操控室：因其外形经常是八角形带八面玻璃结构，又称“八角楼”。在艉操控室作业操控台上设置了船上所有绞车、A型架、重力活塞取样等设备的控制装置，墙壁上悬挂显示屏，显示和监控绞车舱内的绞车、甲板上起吊设备的运转工况，以及入水设备的姿态。艉操控室一般拥有360度的观察范围。有的科考船，在艉操控室里还会安装一套船舶驾控系统，可以直接操纵船舶。艉操控室已成了综合性科考船的“标配”。图2-18为科考船“嘉庚”号上的艉操控室。

（3）艉部A型架：吊架可承受的负荷最大，可用于深海低速时拖曳大型拖体。A型架收藏状态时一般处于与工作甲板垂直的直立状态，只有在作业（舷外）或检修（舷内）时才处于与甲板接近齐平的状态。

2．罗经甲板

罗经甲板主要用于大气作业和天空遥感，一般设地脚螺栓，备有水、电、气等接口。罗经甲板一般设置用于海洋生物观察用的遮蔽区、大气采样设备、移动式绞车、各种天线及雷达等。一般情况下，罗经甲板面积尽可能大，方便今后加装电子设备。如有可能，在罗经甲板上设观察室，为大气生物等学科的科学考察人员观察创造有利条件。在罗经甲板两舷侧也可设置支架以满足一些仪器设备对海面、冰面等观察的需求。图2-19为“东方红3”号的罗经甲板天线布置。

3．艏部甲板作业区

艏部甲板作业区具备存放和布置无人机起降、放置生物培养槽、可移动实验室等功能，甲板上应设置地脚螺栓和集装箱箱脚以及水、电、气等接口。对于有大气采测作业的科考船，前桅（又称为科学桅）顶部应设置采样平台（见图2-20）。由于此位置最先接触海上的气流，并远离上层建筑，所以海气通量、大气采样、海浪波高等采样测量设备均布置在采样平台上。在桅体内或下层甲板内布置相应的气象或大气实验室。因艏部甲板作业区没有大型吊架和设备，也没有像罗经甲板上的众多天线，所以艏部甲板作业区还是无人机起降的优良处所。

四、科考船辅助舱室

科考船辅助舱室主要有绞车舱、科学考察设备间、声学设备舱、工作间等。

绞车舱主要用来布置不需要设置在露天甲板上的科学考察绞车，除绞车外，一些作业支撑系统的附件，如变频器、刹车电阻、液压泵站等也会布置在这里。庞大而又笨重的机械类设备布置在舱内带来的好处是不占用船上作业甲板有效使用面积，提高了甲板使用面积和安全性，同时也使得船舶的外观更加美观。

科学考察作业中除大型绞车外，存放地震空压机、科学考察采水泵等设备的舱室统称科学考察设备间。这类舱室大都布置在机舱或者辅机舱附近。

声学设备舱内布置有将水下换能器的声信号转化为可以远距离传输电信号的设备。因声学设备与换能器的电缆越短，声信号的品质越好，所以声学设备舱距离换能器不应太远。

工作间又称预处理工作间或遮蔽作业甲板。对于比较注重CTD采水器作业的科考船会单独设CTD采水间，对于设有月池系统的科考船，可以单独设月池系统工作间。

由于工作间是设备存放、样品预处理等的空间，是全船样品流的重要节点，所以要考虑工作间的空间利用率，做到既不能影响设备、样品的移运路线，又不能缺少存放空间。有的工作间还设置维修工作台、配备台钳、台钻等设备，用于对仪器设备、耗材等的加工和组装。 gROyU+Ui5TA+k19nAdxkWyQ/rOQDZ0w++VUQD0zKd3qlU3MjEZYceQFeVZFIgqMx