2018年5月30日

海洋科學研究與科技研發的基礎平台−勵進研究船

楊文昌/臺灣大學造船暨海洋工程研究所博士,現職國家實驗研究院台灣海洋科技研究中心研究員兼副主任,專長高頻測流雷達觀測、計算流體力學、海洋工程。

臺灣四面環海,位處最佳的海洋地緣戰略位置,且特殊的地理與地質環境使得臺灣海域成為全球海洋生物多樣性最高的海域。臺灣除了四周海域蘊藏豐富的海洋資源,但也必須面臨頻繁天然災害的襲擊,如颱風與地震,以及衍生的暴潮與海嘯等。自從1994年11月6日「聯合國海洋法公約」施行以來,世界各國積極推展海洋事務,無非在於爭取海洋的資源,因而衍生繁多的海洋紛爭。

圖一:勵進研究船海上航行的影像。(台灣海洋科技研究中心)
臺灣研究船發展
臺灣目前正值積極推動海洋興國政策之際,該如何掌握自身豐富的海洋資源優勢,以落實海洋興國政策,進而發展臺灣獨特的海洋產業,實乃當前之重要課題。深耕海洋科技研發是海洋興國政策的基石,而海洋資源的探勘亦成為藍海經濟的命脈,然而在此發展過程中,海洋研究船扮演不可或缺的研發與探測平台功能。

研究船是海洋科學研究與海洋科技研發的主要工作平台,目前國內海洋研究探測的執行主要仰賴20~30年前建造的海研一、二、三號研究船,然而隨著海洋研究與探測儀器的日益更新,該三艘研究船已經不敷使用,且海研一號(800噸級)早已超過船齡使用年限;海研二、三號(300噸級)也極近使用年限。科技部所屬之國家實驗研究院(下稱國研院)的台灣海洋科技研究中心(下稱海洋中心)在2013年正式啟用2700噸級研究船「海研五號」,在投入臺灣海洋的科研探測後已彌補過去海洋研究對遠洋探測能力的不足,與海研一、二、三號有互補的作用。海洋研究船藉由海洋環境調查,除了可有效提供國家海域災害的防治與海洋資源開發的有效資訊;另一方面,海洋研究船的活動不但是國力的展現,更是展示海上主權延伸的主張。然而,海研一、二、三號船體日漸老化,以及海研五號於2014年10月10日在澎湖海域因故失事沉沒後,我國海洋研究船能量的重建已刻不容緩。基此,在科技部的全力支持下,國研院海洋中心積極打造嶄新的遠洋研究船──勵進研究船,該船是由新加坡造船公司Triyards Marine Services Pte. Ltd.建造,於2016年1月正式開工,而於2018年3月31日交船。勵進研究船是臺灣深藍全方位探測之鑰,開啟了臺灣海洋科技發展的新篇章,希冀從此臺灣的海洋研究峰迴路轉,勇往直前邁向海洋新紀元!

勵進研究船檔案
勵進研究船之船長76.23公尺、船寬16公尺、總噸位2629噸,以及最大吃水深為5.56公尺;巡航船速為10節(1節=1.852 公里 ∕ 小時),最大航行速度可達12節,滿載船況下能滿足海上30天的作業要求,如圖一所示。勵進研究船進行海上作業時,總計可搭載人數43位人員,其中配置19位專業船員,其餘24位人員屬科研團隊。與現今臺灣海洋研究船的噸數相較下,勵進研究船猶如一座海上移動城堡,近海與遠洋任其航行,如下將分別敘述其研究船本身的特性與平台支援的功能,讓國人能夠清楚瞭解,並善加應用以發揮海洋的科研探測能量。

勵進研究船的一般特性
圖二:勵進研究船後主甲板之機械系統佈置。(台灣海洋科技研究中心)

1.安全與穩定的提升:雙層船殼、減搖水櫃與高乘載量救生救難艇的設計
海上航行過程中,船舶本身隨時受到海風、洋流或波浪等搖晃擺動,特別是遭逢惡劣天候時,不僅容易造成人員暈船等身體不適的現象外,船身擺動幅度過大,更可能危及船上人員與設備的安全。有鑑於此,徹底實踐「安全的海上作業環境」是勵進研究船的首要設計理念。因此,在船舶設計時已提高安全標準,船體的設計跳脫一般研究船單層殼體的設計框架,而改採船身與船底雙層船殼高規格打造。同時,為了追求更高的航行穩定度,船艙設計加入減搖水櫃,當船發生搖晃時,櫃內的水位會隨之變化,進而抵消船身的搖動,以盡量確保船體行進之平衡,提升船上人員登船作業時的穩定與舒適度。為了防患未然,萬一遭遇海難事件時能減少災損,雙層船殼已多了一層損害保障,同時亦設計高規格逃生設備,左右船舷各配一艘具有高乘載量之全包覆式救生救難艇,可提供超過170人逃生使用,這相當於全船搭載總人數的4倍人數。

2.高品質的操作配備:電推系統、全迴轉式推進器、動態定位系統,以及精密定位系統
不同於一般交通船或運輸船,海洋研究船常需要執行特殊的科學研究任務,因此,除了能靈活操縱船身外,動力來源亦必須盡量安靜,以減少對聲納探測系統之干擾。勵進研究船裝備有先進的全迴轉式推進器、電力推進系統及動態定位系統,不但遠較於一般使用柴油引擎的船隻安靜,更能提供全方位推進力,並可於原地迴轉或定點於海面上固定位置,具備這類優異且靈活的操縱性,將能大幅提升海洋調查工作的能力與效率。電力推進系統配備2具全向式推進器與2具管道式側推器,主要推進器使用2部AZIMUTH THRUSTER全電力推進馬達,最大總輸出功率為1600瓩,可有效減少碳排與空污。動態定位系統採用DP1等級,一般海況下船可以在海面上定住且不偏移。精密定位系統採用DGPS衛星,可使船隻達到釐米級的定位,同時藉此系統亦得以對船體進行姿態修正。駕駛台採用360度環景視窗,使船隻的操控具有絕佳的視野,增進對船隻操控性的掌握。

3.充裕的作業空間與吊掛能量
勵進研究船考量不同航次與設備的作業需求,採用擴大甲板作業面積,如圖二所示,後主甲板有510平方公尺,約略等於1.2個國際籃球場尺寸大小,可容納安置6個20尺的實驗貨櫃;同時,後主甲板配有850個的繫固螺絲孔,貨櫃模組或儀器設備均可任意且安全地固定於後主甲板的繫固螺絲孔,大幅增加空間運用的靈活度,縮短航次間的運補與轉換時間。勵進研究船所配置的甲板機械用以支援海洋探測研究作業,包括吊掛機具與纜線收放絞機。吊掛機具分佈配置於後主甲板,包括:(1)船艉A架,其安全荷重於靜態時為16噸,而於動態時為10噸,另外其前後作動的角度可達170度,作業時更為方便且安全;(2)右舷A架,其安全荷重為20噸;(3)左舷大吊車,其安全荷重在工作半徑為12 公尺時為15噸,而在工作半徑20公尺時為6噸;(4)右舷小吊車,其安全荷重在工作半徑12公尺時為6噸。配合深海探測的需求,亦配置有兩種絞機,即(1)深海絞機,其安全荷重為15噸,搭配直徑1吋、長度8000公尺的Dyneema纖維纜線,置於主甲板下面空間;(2)活動式多功能絞機,其安全荷重為2.5噸,搭配直徑11.7 釐米、長度6000公尺的鍍鋅鋼纜,並配有6芯的信號線。......【更多內容請閱讀科學月刊第582期】

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