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海洋测量船:
0 t) \3 T; K) h' h; d) N) B 海洋测量船是一种能够完成海洋环境要素探测、海洋各学科调查和特定海洋参数测量的船只。凡是能够完成海洋空间环境测量任务的舰船,均可称为海洋测量船。早期的测量船仅仅完成单一的海洋水深测量,主要用于保障航道安全。随着社会的进步和科学技术的发展,海洋测量从单一的水深测量拓展到海底地形、海底地貌、海洋气象、海洋水文、地球物理特性、航天遥感和极地参数测量。现代海洋调查船综合作业能力很强,不同学科、不同专业领域的任务互相交叉并存,在完成主要使命任务的平台上,同时也具备相当的通用海洋参数测量能力。
2 B* k I& y+ B 海洋测量船的发展: 0 p- V( }5 q; P
早期:
& _: f3 a2 C {8 _6 V% ~6 V 早期的海洋测量船是应海上航行运输安全的需要而产生的,世界上第一艘海洋测量船是英国海军用"挑战者"号军舰改装的,于1872~1876年首次进行环球海洋测量,其测量成果在当时产生了巨大的影响。 7 h# S/ T( W7 [8 b+ q3 x# l5 g
为了更有效地交流、应用海上航行安全信息,推动海洋测量事业的发展,首届国际海道测量大会于1919年6月在英国的伦敦召开。1921年建立国际海道测量局(IHB)以后,基本上每隔5年召开1次国际海道测量大会。会议交流测绘成果资料和最新探测技术,介绍最新海洋测量船的创新技术,大大刺激了各海洋国家建造新型测量船的积极性。 . k7 C# @1 J* R z Z
二战期间: , V6 k p! s7 f |; |" U0 V
二战期间,由于战争的影响,测量船的建造一度处于停滞状态。战争结束后,由于世界经济的复苏及航海事业的发展,美国海军率先推出了海洋测量船的中长期建造规划。二次大战前,测量船主要是由海军其他辅助舰船改装的;二次大战后,人们发现,测量船作业成果不仅是航行安全的可靠保障,更是海上作战环境侦察、尖端武器试验、海洋资源开发和科学研究考察的宝贵资料。因此,美国、苏联、英国和日本都针对专门任务大力建造各种测量船。 9 t5 ^& p0 K' u$ |
近代: ) `5 z8 f, G/ E: }
50~60年代建造的测量船大都功能单一,测量范围以近海为主。从70年代美国海军作战部长发布“蓝皮书”开始,海洋战略竞争的范围扩展到全球。到90年代,美国海军又发布了“白皮书”,把作战范围延伸到世界各国的沿岸海域。围绕着世界海洋竞争战略的变化,各国主体测量船的建造吨位也由1000吨、3000吨向5000吨发展,特殊舰船甚至超过万吨;使命功能由专项单一发展到多项综合,作业方式由人工手动变为自动化操作,测量范围由近海扩大到全球海域,探测空间由平面拓展到立体全方位。
! t/ I; w9 V8 f/ r$ H 现代:
3 N( U% s. H1 k5 u3 l0 T 现代海洋测量船有坚固的船体,较高的适航性、稳定性、耐波性和变速航行操纵性,具备全球海域的续航力与自给力。多数采用柴油机动力装置,特殊测量船配置电力推进系统。为了保证测量效果,多数测量船都装有自动舵、侧推装置、可调距螺旋桨和减摇鳍,动力部分实施浮筏和减振降噪工程。测量船都装备有先进的全球导航定位系统,有足够面积的试验室。测量船的核心机构是综合测量系统,由各种先进的测量设备、控制系统和处理系统组成。视任务需要还可搭载直升机、深潜器、探空器、专用测量艇、测量浮标,完成全要素测量任务。 1 |! N/ l0 y; g3 g
海洋测量船的分类: [! l. o" P7 X2 L& d" y
按照任务划分,海洋测量船主要包括海道测量船、海洋调查船、科学考察船、地质勘察船、航天测量船、海洋监视船、极地考察船等。 5 `2 ^8 B9 {! H% s
海道测量船 : ?) }, @* n4 w3 a
这是一种最传统的测量船,按测量工作范围可分为沿岸、近海、中远海测量船及航标测量船。沿岸测量船的作业范围在沿岸海域和航道,测量水深一般在100米以内,测量船吨位大都在100吨左右,主要完成航道水深测量、排查水下障碍物和其他有关航行安全的作业。近海测量船的测量范围在200海里以内,测量水深一般在1000米以内,吨位一般为600~2000吨。由于作业空间较大,除水深测量外,还可以完成海底地形、海底地貌、海洋磁力和海洋重力测量。中远海测量船的测量范围是全球海域,测量水深超过11000米,吨位在3000吨以上,比较典型的是5000吨。中远海测量船的抗风能力为12级,续航力大于12000海里,自给力超过60天。它有足够的空间搭载海洋测绘、海洋气象、海洋水文、地球物理和其他特定任务的测量装备,能够在全球任何海域完成全要素的测量任务。 * b% \1 E6 l0 `4 R# `/ {8 E) E
海洋调查船
8 Y( F G$ X% d: M) S, H% z 现代的海洋调查船和海洋测量船的作业装备基本相同,只是海洋调查船的核心任务是海洋环境监测。因此,它的调查测量系统布局和科学家的编制是按照海洋水文、海洋气象、海洋物理和其他海洋环境的测量要求进行设计的。主要完成海洋水温、盐度、海流、波浪、潮汐、海洋气温、湿度、大气波导、风速、风向、红外等海洋环境,以及海底底质、重力、磁力等海洋物理参数的测量。
( G) Z6 y5 s% V3 j1 ~ 科学考察船
1 h( m6 m9 S$ [) A/ N 它与海洋测量船和海洋调查船的功能布局基本相同,只是增加了海洋生物和科研专项实验室,具备更长的自给力,拥有海洋生物采集器等特殊科研装备。早期的科学考察船为追求操作空间,多选择双体船型。美国海军“海斯”号是其中的杰出代表,它标准排水量3420吨,主尺度75.1×22.9×7.3米,经济航速15节,续航力7500海里,自给力20天,乘员70人(含25名科学家)。
+ n3 y$ n. |( X# w 地质勘察船
3 y& x: _! o0 H J 它与海洋测量船、海洋调查船的功能布局基本相同,核心任务是海洋资源开发,测量对象是地球物理信息。它通常具有很强的拖曳作业能力,主要是操作庞大的拖曳地震系统,获取丰富的地质资源信息,同时具有深海海底表层底质取样和近海钻井取样的能力。
8 m$ B; |1 J5 Y 航天测量船 + x5 ^( H* a) y3 h+ _: d9 r
它的主要任务是跟踪和遥测各种中、远程导弹、卫星和飞船,精确测定其落点,回收弹头锥体、卫星仪器数据舱和飞船座舱等。航天测量船的活动范围大,工作时间长,所以吨位比较大。目前世界上在航的航天测量船的排水量基本上是1~5万吨级,续航力为16000~20000海里,自给力高达90天以上。航天测量船的显著特点是装载庞大的航天测量系统,直径9米、12米和25米的对空搜索和遥测遥感雷达天线林立,是航天测量船最明显的外部标志。导航、通讯、控制指挥等系统都集中了各专业的前沿技术,核心的遥感测量系统、信息处理分析系统更是应用了尖端技术。
& x% o& C' g. `; ]2 O; U6 G4 C 当前只有中、美、俄、法等国建造了航天测量船,其中美国最多(先后有23艘)。但俄罗斯“尤里?加加林”号航天测量船规模最大、最负盛名。该船为常规船型,满载排水量53500吨,主尺度231.6×31×8.5米,经济航速18节,续航力20000海里,自给力210天。共有船员136人(另有212名科学家),实验室86间,装备有探空雷达、卫星通信、稳定控制、导航定位和数据处理等八大系统。 # g( I6 A5 v) z1 e. P
海洋监视船
2 \$ B- `+ Q* W4 H7 q' W5 s+ [4 h 它用于海洋声学环境监测,主要测量手段是拖曳声学线阵列。为了降低测量的背景噪声,海洋监视船采用电力推进,特殊情况下也采用蓄电瓶供电。海洋监视船的测量成果主要用于军事上反潜、探潜和敌我目标识别。 6 ~- p! j) q! N: F4 V3 A$ C: M6 e
极地考察船
0 w+ V, }4 v- V5 ? 它是执行特定海域环境调查和科学研究的测量船,具有抗御超低温恶劣环境和破冰作业的能力,强大的后勤补给系统能够支持极地考察的长期作业。极地考察船是具有破冰能力的综合测量船,随船搭载有极地考察和建站必需的工程机械、运输工具和各种支援设备。俄、美、加、日等国拥有,俄罗斯的数量最多,日本的功能最全。日本于1982年建成“白濑”号南极考察船,该船为单体破冰型,满载排水量17600吨,主尺度134×28×9.3米,经济航速15节,续航力20000海里,自给力38天,乘员230人(含60名科学家)。船上设有海洋测绘、水文气象、水声物理、地质生物等多种学科的研究室,配有绞车和起重设备,可搭载2架CH-53运输机、1架OH-6侦察机和1000吨极地建站用货。 ! X. Y T+ A8 r$ s8 ^1 A+ K7 r
综合测量船
( O+ S$ z- B$ ^# a X/ U 随着现代测量船、调查船和考察船的综合效益日益提高,它们之间的专业功能相互覆盖、差别越来越小,于是出现了综合测量船。美国海军T-AGS60系列测量船是当代最具代表性的综合测量船。1993~2000年,美国海军相继建成下水6艘(T-AGS60~T-AGS65)。该船采用常规船型,满载排水量5300吨,主尺度为75.1×22.9×7.3米,经济航速16节,续航力10000海里,自给力60天。船上有总面积370米2的海道测量、水文气象、水声物理、海洋生物等实验室,配有2艘专业测量艇和1艘深海作业遥控潜水器。该船的综合测量系统由美国海军和罗德岛大学联合设计,后者还编写操作软件。 ) o. C$ \$ V, x, `
几种特殊船型的测量船:
* f! @; G2 B+ r7 _ 海洋测量船大都采用单体常规船型。随着舰船技术的发展,目前已经建成不少采用特殊船型的新型测量船,主要有: ; N% e! R {9 `, T q6 y
小水线面测量船 / l5 @# J, Z5 B
美国海军于70年代研制,到1999年全世界建造了44艘,大部分用于海洋测量、科学考察和水声监听。
% L0 s h7 M$ B- j6 T. V. [" X3 o 小水线面船由水下的鱼雷状潜体提供浮力,通过细薄流线型支柱,将船体抬离水面之上。它的优势很多。第一是耐波性。船体在水中摇摆的程度与水线面密切相关,一个200吨的小水线面船在5级风浪中的摇摆幅值仅为千吨级常规单体护卫舰的1/6,在遭遇5.5~6.1米的巨浪时,船舱桌面上的酒杯几乎不会移动。第二是快速性。由于小水线面船的兴波阻力小、水下螺旋桨的推进效率高,航速可高达30节。第三是稳定性。小水线面船水下船体的流线好,保证了很高的运动稳定性。第四是操纵性。小水线面船有优良的回转性,航行回转直径约为5.5倍船体长度,可以零航速原地回转。第五是甲板面积大,便于装载测量器材、搭载测量专用飞机。比较著名的小水线面测量船有美国的“阿戈”号测量科考船、“有效”号水声测量监听船、日本的“响”号水声测量监听船、德国的751测量科研试验船和欧洲的“联盟”号科研试验测量船。 ' ^) }" Z' `+ `
气垫测量船 3 r6 k9 x8 y% x( U" K' ] v5 y- L
它以风冷柴油机为动力,一方面驱动垫升风扇在船体与载体介质之间形成高压气层,产生垫升力消除海水的阻力;另一方面通过空气导管螺旋桨产生强大的推动力,推动船体高速运动。常规测量船的水下探测设备全部安装在船底,在接近船体吃水的浅水区就无法获得测量数据;而气垫测量船可以在浅海、沙滩和滩涂上自由穿行,进行自动化测量作业。法国和比利时的海军就是在气垫船上加装了激光测深系统,大大提高了海岸潮间带和海岸地形的测量作业效率。
) ?% K. s* X* M7 u 掠海地效翼测量船
; P3 k0 \) W7 D+ r4 z, L' k9 P 它利用机翼贴近水面时升力增大、诱导阻力减小的原理飞行,是一种能贴着水面飞行的特殊船型。它与水上飞机不同,飞行高度一般不超过10米;它比飞机有更大的升阻比,气动效率高;它可以在海上随时起落,安全性高,具有飞机无法达到的载重量;它与普通船只相比,有速度快、耐波性好的优势。在掠海地效翼测量船上可以安装激光测深、激光测高、红外测温、立体光学测量等设备,在短时间内测取大范围的水深、波浪、表温和海岸地形等海洋要素。这种船目前处于研制阶段。
2 o7 j Y& `3 |2 j# { 海洋测量船的技术特点:
% S* ?5 ^" D3 E' [* e 与军事斗争密切相关
" [8 [ U* C. F& n; Y 航海事业发展的初期,各个国家都把航海安全的使命赋予行动有效的军事部门。从1921年至今,历届的国际海道测量组织的主席和局长共计48人,有42人是美国、英国等西方国家的海军中将、少将。当前国际海道测量组织成员国中,有62.5%的国家注册的主管部门是国防部和海军。由于涉及到国家安全,各国之间的测量成果交流均经过海军审定。尽管测量船的作业成果可以广泛地应用于海洋资源开发、海洋环境保护和科学考察领域,但第一位的仍然是服务于军事斗争。测量船的设计、建造和技术配置,主要是针对海上作战和尖端武器的发展需要。
8 s1 u! y) A% W6 a' W8 y2 P. W r 综合作业能力强
" [ J+ y( s$ t$ @+ \. J. c' N" s 经过几十年的海上测量,各海洋国家都把国家沿岸浅海领域的海洋环境搞得清清楚楚,没有必要重复测量,于是功能单一、技术落后的小型测量船相继淘汰。21世纪是海洋世纪,海洋资源开发、环境调查、科学考察和相关的军事活动都由近海向远海扩展,对测量船的建造提出了新的技术要求。另外由于科学技术的进步,在有限的测量平台上有可能集中多种专业的测量设备,单船的综合作业能力得到提高。一艘综合测量船一个航次下来,可以同时获取海洋测绘、海洋气象、海洋水文、地球物理和科学考察等不同领域的多项成果,效益相当于多艘功能单一专业船的总和。目前,各个海洋国家的测量船的数量逐年减少,单船的综合作业能力却是日益提高,总吨位变化不大。 + m- H" A# Q2 U2 \
高技术密集 # X" \5 k6 P% C
现代科学技术的发展使得大量高新技术融入综合测量系统,使测量船的工作效益直线上升,主要体现在:①测量精度不断翻升。海上测量要素的定位精度由70年代的1海里跃升到90年代的100米,到目前,卫星差分定位精度已达分米级;海底地貌测量的分辨率可达15厘米,浅层剖面的测量分辨率已达厘米级;②作业效率成倍提高。过去单波束测深仪一次航行只能取得一条测线,现在的多波束测深系统可同时发射200多个波束,信息获取量提高了200多倍;③开发出新的海洋要素。从70年代开始,海洋重力、海洋磁力、海底地形、海底地貌、声学分层测流、雷达分层测风和大气波导等新兴测量项目不断涌现;④综合测量系统智能化控制各测量设备同步作业、协调操作过程的自动化流水作业、实时处理测量数据、现场提交成果资料,因此大大缩短了测量周期,测量成果的质量也不断提高。 海洋知圈知晓海洋;探知海洋 拓展海洋知识视拓展海洋知识视野;引领海洋科研前沿;* ]& J1 b4 p+ F' v% [7 `; y
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: n" q. g' t' B% }5 |( F 本文内容来源:现代军事:海洋测量与海洋战场准备。 0 ?9 d( m, I7 J. h# c2 W
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