探索海洋的秘密

——记“向阳红10”号远洋调查船研发设计团队

大海,雄浑而瑰丽,在碧海之滨巍然屹立着雄伟壮观的“向阳红10”号万吨级科学调查船,那洁白的巨轮身躯,微微高昂的船首,似那欲腾空飞翔的“巨龙”。这条“巨龙”曾为完成重要使命,为我国远程运载火箭试验、探寻海洋秘密、建立南极站等作出了贡献。

1985年4月7日,文汇报记者以“冲破万里浪,方显构思功”为题,报道了设计“向阳红10”号调查船的七〇八研究所。文内说:“‘向阳红10’号建成后,曾参加过我国首次发射运载火箭、同步通信卫星试验等重大任务,令人信服地表明,船的设计建造达到了世界一流水平。”

“向阳红10”号远洋调查船

勇挑重担 欣然受命

20世纪60年代我国研制成功“两弹”(原子弹、氢弹)后,为了实现国防现代化,继续进行人造卫星、洲际导弹、航天飞行器的研制,需要在海上建立试验平台。

1965年周恩来总理主持召开中央专门委员会会议,决定建立远洋考察船队承担运载火箭飞行试验的海上落点测量及数据舱打捞回收的工作;负责试验海域及航线的远洋水文气象调查等任务。

国家海洋局根据上级要求,1971年下达远洋调查船研发设计任务,并将该船命名为“向阳红10”号远洋调查船。

“向阳红10”号远洋调查船由七〇八研究所设计,江南造船厂建造,经过数百名科技人员的精心设计和上万名职工的精心施工,经过多次试验与试航,历时8年,于1979年10月建成交船。因其总体设计优良,1980年获国防科委颁发的重大科研成果一等奖。

海上巨龙 身手不凡

“向阳红10”号远洋调查船与当时那些新建的船型如美国的“海洋学者号”、苏联的“库米托夫院士号”、日本的“白凤丸”相比,无论是吨位或规模上都略胜一筹。

该船要求高,设计难度大,除双层底外,共有10个平面层,露天甲板以下4层,露天甲板以上6层,有9道水密横舱壁,将船划分成3个防火区。上层建筑位于船的中部,首柱前倾,配以水滴型球鼻,巡洋舰式船尾。主辅机舱设在船的中部,主动力装置为两台船用低速柴油机,双螺旋桨、双舵。设有主动舵两台,以适应低速推进需要。在船的舭部设减摇鳍一对,在前后桅顶上高高托着一对鱼骨状通信天线,桅顶距基线高38米,两桅相距约80米,天线直耸云端,蔚为壮观。在船的前甲板上设有吊放深潜器用起重机一架,吊重28吨,吊臂如巨人手臂一样高高抬起。在船的后甲板上设有机库一座,紧挨着的是一片开阔的停机坪,面积有500多平方米。船内除工作舱室外,还有较完善的公共生活舱室。船上一次补足粮食和供应品,足够全体人员食用4个月。如果船的燃料充足,可绕地球航行一周。

1976年4月“向阳红10”号完工下水

每当夜晚,远远望去,船上灯火通明,桅杆上、船舷边的红黄绿色信号灯交相辉映,真可谓一个不夜城。

“全海空”作业能手

“向阳红10”号设有先进的导航通信及海洋考察设备,可在极区以外各大洋进行水文、气象、水声、物理、化学、地球物理和海洋生物等多学科的综合考察。可收集有关海洋的众多资料,对包括海洋气象、海面波浪、潮汐、海流、冰层、海水的理化性质、海深、海底地形、矿物、地质、沉没物体、海底资源、地壳构造等进行广泛的考察。

船上设有各种学科的实验室和电子计算机室、辅助舱室80多间,配置各种科研仪器设备数百台,可以进行海洋科学考察和调查以及数据的现场分析和整理。在船的两舷设有为数众多的吊杆和绞车,通过绕在绞车上的钢丝绳或电缆,从海水中取样或进行试验。例如投放颠倒式采水器,可以采集两百米到六千米深的各种水样,并记录其温度和盐度;也可以进行深水拖网以捕捞底栖生物;还可以采用柱状取样管从地壳表面捞取几米深的沉积物;如要了解深海地形,则可用万米测深仪测出一万多米深的海底地形。至于地球物理学科的探索,例如对地球重力加速度的了解,则可采用重力仪。重力实验室设在上甲板中部最平稳的地方。洲际运载火箭落点的位置取决于地球上该点的重力加速度值。要精确了解地球上某地重力加速度值,需要较大范围内连续测量。

“向阳红10”号是一项庞大的系统工程。参加研发设计建造的各单位密切配合、协同作战攻克难关、确保任务的完成,该船除了上述所列的调查考查作业外,尚设有一些比较完整的大型专业系统,主要有:气象系统,本船按气象中心的功能要求,设置完整的气象体系,有气象火箭发射、氦气球探空,有测风、测雨雷达,卫星云图接收,气象传真,高空气象观察等;通信系统,本船按通信中心的职能要求,分成船岸通信、船间通信、气象传递通信和转信等任务;水声系统,本系统设有水声发射、接收测试、数据处理和水下通信以及水声电源、水声器材和弹药贮存等各部分的舱室和仪器设备;深潜系统,本船将深潜系统集中设在船的艏部,设有28吨起重机和千米级深潜器,在艏部球鼻罩内和舱底设有瞄准声呐和搜索声呐,在大舱内设有存放、系固等措施以及贮存间、检修间等;直升机系统,本直升机装船系统包括直升机飞行员住舱和起居舱、机库、航空煤油的储存和输送、直升机系留、直升机导航指挥塔、停机坪结构和甲板防滑、直升机下降时甲板标识、夜间灯光照明和导航、防直升机落水的甲板围栏等,“直升机装船系统设计”曾获国防科委重大成果奖,此项成果也用到了以后设计中和许多舰船上;船的总体性能,船舶是否具有各种良好的性能是能否有效工作的关键,在本船设计过程中,对船的稳性、抗沉性、操纵性、快速性、适航性等方面进行了综合考虑和细心研究,以确保其具有良好的性能。

该船的稳性好,能抗12级风,相应风速为53米/秒。万一船遇到意外危险而遭受破坏进水,也能保持任何两个相邻舱室进水而不沉,其下沉水线均不超过安全限界线。

铸成巨龙的设计团队

“向阳红10”号远洋调查船,从1971年开始设计起至1979年交船,经过了8个寒暑。它的完成是使用、设计、建造部门及领导干部与科技人员相结合的产物。七〇八研究所在设计伊始即同国家海洋局和江南造船厂组成先后250多人的研发设计团队,他们朝夕相处,群策群力。若没有使用单位的使用经验指导、工厂的施工工艺配合以及上万人的施工队伍数年如一日地艰辛劳作,是很难获得如此满意的成果的。

七〇八研究所先后有90多人参加。领导干部深入科研第一线,副所长陶子杰、所总工程师许学彦、室党委书记唐世泉;以及主要科技人员总设计师张炳炎、总体主任设计师(后为总设计师)葛兴国、轮机主任设计师陈忠良、室主任工程师邓兴全、电气主任设计师江德祥、舾装主任设计师练金泉、舱室主任设计师曹慧君、船体主任设计师鲁彭年、冷藏通风主任设计师王品泉。他们与设计团队一起,为“向阳红10”号船的成功研制作出了贡献。

成功,源于集体智慧和力量。

奋力拼搏 解决难题

“向阳红10”号远洋调查船似海上巨龙,是当时世界上同类型船中最大、进行科学考察最为完善的一艘船舶。面对这样高难度的海洋调查船,在设计上有很多的技术难题。

首先要解决的是电磁干扰和通信试验难题。30千瓦大功率短波发信机产生的强射频磁场会引起非线性宽带射频干扰,确保通信信号保持良好运行,即船上的电磁兼容性问题成为一大技术难题。设计团队和协作厂共同努力,保证了试验区的中短期天气预报、通信频率预报、危险天气报警、船岸通信转发、信息传输、水文测量和重力调查以及机载遥测等各项工作协调一致。得到的评价是:“气象保障可靠,通信联络没有差错,达到百分之百的准确”。

其次是解决船舶稳性难题。调查船时常要在恶劣的海况下工作,对稳性要求特别高,要求船的稳性能抗12级风浪。设计团队经多种方法计算比较,并研究了国外规范有关规定和计算方法及其发展演变的情况和趋势,找出了比较适当的风压计算值及其计算公式和初始横倾角的修正公式。

再次是解决船的振动难题。根据任务要求,船上装有大量的精密仪器设备和大型天线及高大桅杆,船的任何振动都会对仪器设备和船上设置产生很大的危害。

经过研发设计团队的奋力拼搏,刻苦钻研,这些难题都迎刃而解。

接受考验 巨龙腾飞

1980年4月,“向阳红10”号船首次远航,参加远程运载火箭全程飞行试验。该船进行了高空、海面气象观测,气象预报准确,通信畅通无阻,航海作业准确无误,机电设备运行正常,船舶操纵安全稳妥。

“向阳红10”号船在航行中

在参加我国首次进行的地球同步定点通信卫星发射试验中,“向阳红10”号船三次进入太平洋,确保了通信转发和信息传输畅通、准确、及时;完成了海区重力调查、水文测量及试验海区12小时、48小时、72小时的天气预报,准确率高达83%以上,两次荣获集体二等功。

国家科学技术进步奖特等奖

为了实现国家海洋局提出的“查清中国海、进军三大洋、登上南极洲”这一宏大战略目标,“向阳红10”号船多次驶向南极。1984年12月“向阳红10”号首航南极,在南极考察和建站中发挥了极为重要的作用,在南大洋考察历时142天,总共航行两万六千海里后,安全返回上海港,荣获集体一等功。

1985年1月26日,正在南极圈附近进行大洋调查的“向阳红10”号遇到了12级以上的南极强烈风暴,最大风速达34米/秒,海面上像山似的涌浪一座接一座,浪高达11~12米,长一百多米。一阵阵浪花水沫从三十多米高的驾驶台上方呼啸而过,考察船前后甲板不时被滔滔巨浪所覆盖,当船身被涌浪托起时,螺旋桨露出水面,船体最大倾角达31°,并产生了很大的震动和响声。

一些考察队员冒着风浪奋不顾身地抢救和保护考察设备、仪器和标本,接连被涌上甲板的一米多高激流所冲倒,但都被后面的同志抢救了出来。全体考察队员和船员众志成城,与风浪顽强搏斗了二十多个小时,终于脱离险境安全返回。考察船经受了12级以上风暴的考验,这在中国科学考察史上还是第一次。

经过7天严密的检修,证实船的操纵系统、动力系统、消防系统、船的结构、总体性能良好。

“向阳红10”号建成后,经过各种试验,满足使用要求,因其总体设计优良,1980年获国家防科委颁发的重大科研成果一等奖;1980年4月,参加我国首次向太平洋海域发射远程运载火箭全程飞行试验获得成功;1984年4月,参加我国国首次发射地球同步定点试验通信卫星,获得成功;1984年11月,首航南大洋考察,队员在乔治岛上建立了中国南极长城站,五星红旗首次在南极洲飘扬。这一壮举再次向全世界展示,中华民族有自立于世界民族之林的能力,将为世界人民作出更多的贡献。

1985年5月,经国家科学技术进步奖评审会评定,“向阳红10”号远洋调查船荣获国家科技进步特等奖。该奖是新中国成立以来并列于原子弹、氢弹、核潜艇等23个项目中的一项,表征本船为国防事业作出重大贡献;鞭策舰船研发设计科技人员再接再厉,再铸辉煌。2006年,“向阳红10”号被评为“中国十大名船”之一。