原標(biāo)題：探訪國(guó)內(nèi)首艘集成多種船用節(jié)能技術(shù)的試驗(yàn)船“創(chuàng)智”號(hào)——

“移動(dòng)海上實(shí)驗(yàn)室”到底有多“能”

風(fēng)高浪急的連云港港灣內(nèi)，1500噸的中尺度試驗(yàn)船靜靜停泊。走近一看，一根高達(dá)10米、直徑達(dá)1.8米的圓筒在風(fēng)中急速轉(zhuǎn)動(dòng)。這是由中國(guó)船舶科學(xué)研究中心和深海技術(shù)科學(xué)太湖實(shí)驗(yàn)室共同研制的“創(chuàng)智”號(hào)試驗(yàn)船，作為國(guó)內(nèi)首艘集成多種船用節(jié)能技術(shù)的試驗(yàn)船，自6月16日抵達(dá)連云港以來(lái)，已在連云港附近海域開展了近4個(gè)月的科研試驗(yàn)。

“創(chuàng)智”號(hào)不僅是一艘試驗(yàn)船，更是一個(gè)集創(chuàng)新節(jié)能技術(shù)、智能航行系統(tǒng)、遠(yuǎn)程駕控技術(shù)于一體的高科技平臺(tái)。未來(lái)，越來(lái)越多的科研成果將從這艘小船駛向遼闊大海。近日，記者登上“創(chuàng)智”號(hào)近距離感受，探秘這座“移動(dòng)海上實(shí)驗(yàn)室”的科技亮點(diǎn)。

節(jié)能——

能“乘風(fēng)”可“踏浪”，首創(chuàng)綠色節(jié)能新技術(shù)

“創(chuàng)智”號(hào)總長(zhǎng)55米，型寬10米，型深5米，排水量約1500噸，由中國(guó)船舶科學(xué)研究中心和太湖實(shí)驗(yàn)室共同投入建設(shè)，蓬萊中柏京魯船業(yè)有限公司建造，可用于船舶創(chuàng)新節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用驗(yàn)證、船舶基礎(chǔ)水動(dòng)力性能的研究。

登上船身，首先映入眼簾的是一根大圓筒在“乘風(fēng)”轉(zhuǎn)動(dòng)?！斑@個(gè)大圓筒其實(shí)是風(fēng)力助推轉(zhuǎn)子，它的工作原理類似于帆船，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)，利用逆風(fēng)側(cè)氣壓增大和順風(fēng)側(cè)氣壓降低產(chǎn)生的升力，為船舶提供推進(jìn)力。”中國(guó)船舶科學(xué)研究中心研究員陳京普介紹說，這個(gè)轉(zhuǎn)子利用海上的風(fēng)能為船舶航行提供一定助推力，面對(duì)中國(guó)船舶工業(yè)節(jié)能降碳，更加有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

而能夠“踏浪”節(jié)能的，是船底的氣層減阻技術(shù)?！袄每諝馀c水在密度和枯性上的巨大差異，通過一套特殊設(shè)計(jì)的氣層減阻系統(tǒng)，向船底噴入適當(dāng)氣體，在船底形成并保持薄氣層，將船底與水有效分離，減少船舶航行中的濕表面積，顯著降低船底摩擦阻力?！标惥┢昭a(bǔ)充道，經(jīng)過多次測(cè)試統(tǒng)計(jì)，在三級(jí)風(fēng)況時(shí)，借助風(fēng)力助推轉(zhuǎn)子和氣層減阻技術(shù)，可以為船舶節(jié)省7%的能量，并提升約0.3節(jié)的平均航速，“這就是綠色航運(yùn)所需要的新技術(shù)”。據(jù)悉，新技術(shù)裝備已在“長(zhǎng)航洋山2”輪和“凱輝”輪上運(yùn)行，將逐步推廣。

此外，船在動(dòng)力輸出部分還使用了消渦鰭。陳京普拿出“創(chuàng)智”號(hào)制造時(shí)拍到的螺旋槳照片告訴記者，通過在螺旋槳后方安裝帶有鰭葉的新型槳帽，能夠有效降低螺旋槳轂渦能量損失，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、安裝方便、安全實(shí)用。無(wú)論在新船還是舊船上安裝，均可收獲2%—5%的節(jié)能效果。

與傳統(tǒng)動(dòng)力形式船不同，“創(chuàng)智”號(hào)試驗(yàn)船還配置3臺(tái)200千瓦發(fā)電機(jī)組。在工作時(shí)，這3臺(tái)發(fā)電機(jī)組可以驅(qū)動(dòng)1臺(tái)450千瓦的雙繞組推進(jìn)電機(jī)，采用一體化高效全電力推進(jìn)系統(tǒng)，并借助風(fēng)力助推轉(zhuǎn)子、氣層減阻等多種創(chuàng)新節(jié)能裝置驅(qū)動(dòng)船舶高效航行。

智能——

粒子測(cè)速智能航行，引領(lǐng)智能化發(fā)展新趨勢(shì)

海試的這幾個(gè)月，“創(chuàng)智”號(hào)先后完成了實(shí)船流場(chǎng)PIV測(cè)量、自主航行功能測(cè)試驗(yàn)證、創(chuàng)新節(jié)能組合應(yīng)用等多項(xiàng)科研試驗(yàn)，其中實(shí)船流場(chǎng)PIV測(cè)量、轉(zhuǎn)子與氣層組合應(yīng)用實(shí)船試驗(yàn)均為國(guó)內(nèi)首次。

什么是PIV測(cè)量？陳京普解釋，PIV測(cè)量是一種智能粒子圖像測(cè)速技術(shù)，這在國(guó)內(nèi)實(shí)船試驗(yàn)中是首次應(yīng)用，為船舶基礎(chǔ)水動(dòng)力性能研究提供了一個(gè)全新的基礎(chǔ)平臺(tái)。

在尾部舵機(jī)艙，記者看到了船內(nèi)部設(shè)置了PIV測(cè)量試驗(yàn)觀察艙。“通過水下拍攝設(shè)施，把水流流動(dòng)方向變成可視化的線，精準(zhǔn)描繪水流流向?！标惥┢照f，這一精心設(shè)計(jì)的科研空間可用于船舶基礎(chǔ)水動(dòng)力性能的研究，涵蓋實(shí)船流場(chǎng)精細(xì)測(cè)量、氣層流態(tài)觀測(cè)等前沿領(lǐng)域。而試驗(yàn)獲取的數(shù)據(jù)為船舶水動(dòng)力節(jié)能裝置設(shè)計(jì)、尺度效應(yīng)影響研究、創(chuàng)新節(jié)能裝置集成應(yīng)用等提供了寶貴的數(shù)據(jù)支撐，將促進(jìn)綠色智能技術(shù)實(shí)船試驗(yàn)考核標(biāo)準(zhǔn)的制定。

此外，“創(chuàng)智”號(hào)的尾部特別設(shè)計(jì)了大型玻璃窗?！伴_這個(gè)玻璃窗，難度非常大！”陳京普回憶，因?yàn)榘踩?，每開一個(gè)窗子，都要通過船級(jí)社的考察評(píng)估和許可。經(jīng)過多次改進(jìn)，這個(gè)透明的玻璃窗，為水動(dòng)力性能研究提供了一個(gè)直觀的窗口，它使得研究人員能夠直接觀測(cè)尾部流場(chǎng)，包括流場(chǎng)空泡等現(xiàn)象，有助于科研人員深入研究船型設(shè)計(jì)、提升船舶快速性能。

如今，汽車已進(jìn)入智能駕駛時(shí)代，船舶也不例外。在智能航行系統(tǒng)方面，“創(chuàng)智”號(hào)同樣展現(xiàn)出卓越的性能?！啊畡?chuàng)智’號(hào)全身上下有成百上千個(gè)監(jiān)測(cè)傳感器，相關(guān)的數(shù)據(jù)都匯總到了駕駛室當(dāng)中。”陳京普說，這些傳感器，充當(dāng)船員的眼睛和耳朵，感知周邊環(huán)境的變化。智能航行系統(tǒng)還能夠根據(jù)實(shí)際海況自適應(yīng)調(diào)整轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向，實(shí)現(xiàn)船舶的智能控制。同時(shí)，“創(chuàng)智”號(hào)還配備了先進(jìn)的感知避碰系統(tǒng)，確保在復(fù)雜海況下的航行安全。

“我們還構(gòu)建了智能遠(yuǎn)程控制駕駛實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制這條船，可以開動(dòng)螺旋槳，開動(dòng)大舵，可以在航線上航行，這些遠(yuǎn)程航線的試驗(yàn)都正在進(jìn)行中。”陳京普說。“創(chuàng)智”號(hào)的無(wú)人駕駛技術(shù)支撐包括雷達(dá)、視覺感知系統(tǒng)和自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）等多種信息的融合，這些技術(shù)的結(jié)合使得船舶能夠?qū)χ苓呎系K物進(jìn)行準(zhǔn)確感知和識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)自主航線規(guī)劃和目的地到達(dá)。目前，船舶智能駕駛的研究正在推進(jìn)，未來(lái)能在復(fù)雜的水域和惡劣的海況實(shí)現(xiàn)自主航行、自主感知。

全能——

彰顯國(guó)產(chǎn)船舶自主創(chuàng)新，為科研提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

除了節(jié)能和智能，“創(chuàng)智”號(hào)試驗(yàn)船還很全能，船上的動(dòng)力系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)、推進(jìn)電機(jī)等核心部件，均采用了國(guó)產(chǎn)化設(shè)備。這些設(shè)備的應(yīng)用彰顯了我國(guó)在船舶制造領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力，為國(guó)產(chǎn)化設(shè)備提供了寶貴的實(shí)踐檢驗(yàn)機(jī)會(huì)。

“創(chuàng)智”號(hào)不僅為全船國(guó)產(chǎn)化設(shè)備的集成聯(lián)調(diào)、算法應(yīng)用提供綜合驗(yàn)證平臺(tái)，也為高校及科研機(jī)構(gòu)提供了難得的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。陳京普介紹，目前高校很多先進(jìn)的理念和技術(shù)研究還停留在實(shí)驗(yàn)室層面，在真實(shí)的環(huán)境下進(jìn)行實(shí)際測(cè)試和驗(yàn)證能更快地推動(dòng)研究成果的迅速轉(zhuǎn)化，“比方說高校一些智能算法過去都在仿真系統(tǒng)里進(jìn)行調(diào)試，如今他們的一些先進(jìn)算法能夠迅速移植到實(shí)船平臺(tái)上，在真實(shí)的海洋環(huán)境下進(jìn)行實(shí)船檢驗(yàn)?！?/p>

在具體的智能算法實(shí)驗(yàn)中，“創(chuàng)智”號(hào)主要提供全數(shù)字化的數(shù)據(jù)底座，可通過集成船上的各種設(shè)備，如雷達(dá)、電子海圖、自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）以及氣象水文設(shè)備等，打破傳統(tǒng)船舶中的數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象。這種集成化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使得船上的信息流和控制流暢通無(wú)阻，像中央“大腦”一樣為船舶的操作控制提供智能支持，從而更好地輔助實(shí)驗(yàn)。

海上“移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室”的技術(shù)支撐，是位于無(wú)錫市濱湖區(qū)的中國(guó)船舶科學(xué)研究中心和太湖實(shí)驗(yàn)室。陳京普介紹，太湖實(shí)驗(yàn)室與太湖實(shí)驗(yàn)室連云港中心以系列試驗(yàn)平臺(tái)為創(chuàng)新載體，打造從連云港出發(fā)的高能級(jí)海上移動(dòng)試驗(yàn)設(shè)施群，為海洋裝備領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究提供強(qiáng)大技術(shù)支撐，持續(xù)通過原始創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新推動(dòng)船舶配套等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)煥發(fā)新質(zhì)生產(chǎn)力，推動(dòng)深海裝備等未來(lái)產(chǎn)業(yè)加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力。目前，“創(chuàng)智”號(hào)已與知名高校開展合作，共同推動(dòng)智能船舶技術(shù)的發(fā)展。

“創(chuàng)智”號(hào)試驗(yàn)船的科研試驗(yàn)也是中國(guó)邁向海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的重要一步。“未來(lái)，連云港中心將加快建成深遠(yuǎn)海綠色智能技術(shù)試驗(yàn)船，完成‘創(chuàng)智’號(hào)系列科研試驗(yàn)，啟動(dòng)海邊試驗(yàn)與保障基地規(guī)劃建設(shè)等，集中力量推進(jìn)省重大科技基礎(chǔ)設(shè)施預(yù)研，同時(shí)爭(zhēng)取承擔(dān)更多國(guó)家重大科研任務(wù)，加大科技創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，扎實(shí)推動(dòng)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新深度融合，因地制宜發(fā)展海洋新質(zhì)生產(chǎn)力?！碧?shí)驗(yàn)室連云港中心相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

“創(chuàng)智”號(hào)為船舶的智慧航行、遠(yuǎn)程駕駛和節(jié)能行駛提供了試驗(yàn)和驗(yàn)證平臺(tái)，而更大更先進(jìn)的深遠(yuǎn)海綠色智能技術(shù)試驗(yàn)船正在醞釀中。陳京普透露，深遠(yuǎn)海綠色智能技術(shù)試驗(yàn)船相比“創(chuàng)智”號(hào)船舶噸位更大、功能更廣、試驗(yàn)?zāi)芰Ω鼜?qiáng)，該船設(shè)計(jì)充分考慮艙室空間、甲板面積、設(shè)備接口的冗余和模塊化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)船舶綠色智能設(shè)備的便捷加/換裝和動(dòng)態(tài)測(cè)試功能，充分考核裝備在實(shí)際海洋環(huán)境、實(shí)船應(yīng)用工況下的性能、功能、效能及可靠性。該船已于5月10日出塢下水，正在開展碼頭舾裝，計(jì)劃2025年初交付。（張宣 楊頻萍 楊易臻）