揭秘:“东方红3”船如何实现超高科技的“安静”?

  “东方红3”船是中国海洋大学的新型深远海综合科学考察实习船。5月9日,它作为“全球最大静音科考船”被CCTV-1《晚间新闻》栏目报道。昨天,“东方红3”船交船仪式隆重举行!这标志着“东方红3”船即将正式开始它的海上科考之旅。

  “东方红3”可以进行除南北极之外全海域全水深的综合科考。

  “东方红3”船是由中国自主创新研发的5000吨级新型深远海综合科学考察实习船。它长103米,宽18米。根据来自江南造船(集团)有限责任公司的资料,该船是国内目前排水量最大,定员最多,对经济性、振动噪声及电磁兼容等指标要求最高,作业甲板和实验室面积利用率最高,以及综合科考功能最完备的新一代海洋综合科考船。借助船身的特殊设计及在其上和内部安装的先进科考设备,“东方红3”船可以完成对海底地形地貌、海洋生物及大气和气象等的精确考察。

  正式投入使用后,“东方红3”船将与中国海洋大学现有的“东方红2”船和“天使1”船等船只共同组成覆盖近岸、近海及深海大洋的综合考察实习船队。通过与无人机和其他观测仪器等形成观测阵列,“东方红3”船将成为人类在海洋的“眼睛”与“耳朵”,为探索那片未知的蔚蓝做出贡献。

  从2016年3月起,西门子携手江南造船(集团)有限责任公司,为“东方红3”船提供了包括发电机、低压配电板、功率管理系统、变频器和驱动电机等在内的船舶电力推进系统解决方案,不仅帮助“东方红3”船成功达到了严格的水下噪声标准,还助其实现了高效的空间利用,并提高了能效。

  安静又精巧

  作为一艘科考船,“东方红3”船在作业时需要严格控制自己的水下辐射噪声。过大的噪音不仅会影响观测仪器收集到的海洋数据的质量,还会打扰海洋生物,对环境造成不利影响。因此,在正式出航前,“东方红3”船需要取得由挪威DNV-GL船级社签发的船舶水下辐射噪声最高等级——静音科考级(SILENT-R)认证证书。SILENT-R证书对水下噪声控制要求非常严格。它覆盖从10赫兹到10万赫兹的全频率范围,要求整船进行全面噪声控制,并且在大部分情况下还需要安装特别静音设计的机械设备。

  驱动电机是船上的主要噪声源之一。为了达到水下噪声标准,西门子为“东方红3”船提供了两台全球领先的静音电机——1TC系列三相感应电机。它采用西门子特有的定子悬浮技术,大大降低了设备运作时的噪声和振动,助力科考船成功取得SILENT-R证书。根据来自中国海洋大学及CCTV-1《晚间新闻》的资料,“东方红3”船是国内首艘及国际上第四艘成功获得SILENT-R证书的海洋综合科考船。它将是未来一个时期内,全球船载科考仪器设备受船舶振动与噪声影响最小、获取科考数据最为真实可靠的海洋综合科考船之一。

  “东方红3”船是国内首艘及国际上第四艘成功获得SILENT-R证书的海洋综合科考船。

  此外,在一般的科考船中,工作人员需要为电机安装弹性底座以降低噪音和振动。但是,“东方红3”船可以在刚性底座上安装静音电机但仍达到SILENT–R要求。

  西门子为“东方红3”船提供的静音电机

  由于科考船需要配备许多科考设备,船上的空间非常“金贵”。如何让每一寸空间都发挥最大作用是船只设计时的一大课题。为应对这一挑战,西门子为“东方红3”船的两个主推电机和两个侧推电机配备了先进的eSidrive Sinamics S120 AFE变频器。在大多数情况下,船只动力系统中的变频器需要配备相应的隔离变压器来起到滤波等作用,但西门子的AFE变频器内置滤波器,因此无需再单独安装隔离变压器,节约了船上空间。

  动力强劲,灵活定位

  高效、灵活的动力供应是科考船长期海上航行的基础。这意味着船上的动力系统不仅需要保证较高的能效,还要能够灵活调整动力输出,以适应船只在科考过程中对精准定位的要求。

  在西门子电力推进系统中,发电机为船只源源不断地提供稳定的电力。电力到达配电板后,功率管理系统会将电力高效分配到船上最需要能源的部分,提高了能效。而两台主推变频器与两台侧推变频器则与驱动电机完美协同,通过灵活调整电机转速,帮助科考船抵抗海上风、浪和水流等的干扰,实现精准定位。

  西门子为“东方红3”船提供的发电机

  西门子制造工程中心有限公司为“东方红3”船提供的AC690V/AC400V配电柜

  中国探索海洋的脚步从未停止。从全球作业水深和钻井深度最深的半潜式钻井平台“蓝鲸1号”到“东方红3”船,中国正进一步关心海洋、认识海洋和经略海洋,向着“蓝色中国梦”进发。