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揭秘:“東方紅3”船如何實現超高科技的“安靜”?

“東方紅3”船是中國海洋大學的新型深遠海綜合科學考察實習船。5月9日,它作為“全球最大靜音科考船”被CCTV-1《晚間新聞》欄目報導。昨天,“東方紅3”船交船儀式隆重舉行!這標誌著“東方紅3”船即將正式開始它的海上科考之旅。

“東方紅3”船是由中國自主創新研發的5000噸級新型深遠海綜合科學考察實習船。它長103米,寬18米。根據來自江南造船(集團)有限責任公司的資料,該船是國內目前排水量最大,定員最多,對經濟性、振動噪聲及電磁兼容等指標要求最高,作業甲板和實驗室面積利用率最高,以及綜合科考功能最完備的新一代海洋綜合科考船。借助船身的特殊設計及在其上和內部安裝的先進科考設備,“東方紅3”船可以完成對海底地形地貌、海洋生物及大氣和天氣等的精確考察。

正式投入使用後,“東方紅3”船將與中國海洋大學現有的“東方紅2”船和“天使1”船等船隻共同組成覆蓋近岸、近海及深海大洋的綜合考察實習船隊。通過與無人機和其他觀測儀器等形成觀測陣列,“東方紅3”船將成為人類在海洋的“眼睛”與“耳朵”,為探索那片未知的蔚藍做出貢獻。

從2016年3月起,西門子攜手江南造船(集團)有限責任公司,為“東方紅3”船提供了包括發電機、低壓配電板、功率管理系統、變頻器和驅動電機等在內的船舶電力推進系統解決方案,不僅幫助“東方紅3”船成功達到了嚴格的水下噪聲標準,還助其實現了高效的空間利用,並提高了能效。

安靜又精巧

作為一艘科考船,“東方紅3”船在作業時需要嚴格控制自己的水下異塵餘生噪聲。過大的噪音不僅會影響觀測儀器收集到的海洋數據的質量,還會打擾海洋生物,對環境造成不利影響。因此,在正式出航前,“東方紅3”船需要取得由挪威DNV-GL船級社簽發的船舶水下異塵餘生噪聲最高等級——靜音科考級(SILENT-R)認證證書。SILENT-R證書對水下噪聲控制要求非常嚴格。它覆蓋從10赫茲到10萬赫茲的全頻率範圍,要求整船進行全面噪聲控制,並且在大部分情況下還需要安裝特別靜音設計的機械設備。

驅動電機是船上的主要噪聲源之一。為了達到水下噪聲標準,西門子為“東方紅3”船提供了兩台全球領先的靜音電機——1TC系列三相感應電機。它採用西門子特有的定子懸浮技術,大大降低了設備運作時的噪聲和振動,助力科考船成功取得SILENT-R證書。根據來自中國海洋大學及CCTV-1《晚間新聞》的資料,“東方紅3”船是國內首艘及國際上第四艘成功獲得SILENT-R證書的海洋綜合科考船。它將是未來一個時期內,全球船載科考儀器設備受船舶振動與噪聲影響最小、獲取科考數據最為真實可靠的海洋綜合科考船之一。

此外,在一般的科考船中,工作人員需要為電機安裝彈性底座以降低噪音和振動。但是,“東方紅3”船可以在剛性底座上安裝靜音電機但仍達到SILENT–R要求。

由於科考船需要配備許多科考設備,船上的空間非常“金貴”。如何讓每一寸空間都發揮最大作用是船隻設計時的一大課題。為應對這一挑戰,西門子為“東方紅3”船的兩個主推電機和兩個側推電機配備了先進的eSidrive Sinamics S120 AFE變頻器。在大多數情況下,船只動力系統中的變頻器需要配備相應的隔離變壓器來起到濾波等作用,但西門子的AFE變頻器內置濾波器,因此無需再單獨安裝隔離變壓器,節約了船上空間。

動力強勁,靈活定位

高效、靈活的動力供應是科考船長期海上航行的基礎。這意味著船上的動力系統不僅需要保證較高的能效,還要能夠靈活調整動力輸出,以適應船只在科考過程中對精準定位的要求。

在西門子電力推進系統中,發電機為船隻源源不斷地提供穩定的電力。電力到達配電板後,功率管理系統會將電力高效分配到船上最需要能源的部分,提高了能效。而兩台主推變頻器與兩台側推變頻器則與驅動電機完美協同,通過靈活調整電機轉速,幫助科考船抵抗海上風、浪和水流等的干擾,實現精準定位。

中國探索海洋的腳步從未停止。從全球作業水深和鑽井深度最深的半潛式鑽井平台“藍鯨1號”到“東方紅3”船,中國正進一步關心海洋、認識海洋和經略海洋,向著“藍色中國夢”進發。

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