第一章
海洋装备总论

海洋是人类生存和发展的重要空间，是人类可持续发展的战略资源宝库，在当今世界政治、军事、经济、社会等领域的地位与作用越来越突出。海洋环境的特殊性和复杂性，决定了海上的一切活动必须依赖相应的技术和装备。海洋装备作为必要的手段和基础的支撑，对认识海洋、开发海洋和保护海洋起着不可或缺的关键作用。

一、海洋产业及装备的发展历程

人类开发利用海洋资源已有数千年历史，这与海洋装备的发展历史有密不可分的关系。人类对海洋的探索与开发都是伴随着包括造船技术、海洋工程技术等在内的海洋装备技术的进步而不断深化的。

（一）海洋产业的发展历程

海洋装备是人类从事各种海洋活动必不可缺的手段，海洋装备业本身涵盖了海洋产业及海洋相关产业的多个大类。根据《海洋及相关产业分类》（GB/T 20794—2006）的定义：海洋产业，指开发、利用和保护海洋所进行的生产和服务活动，包括海洋渔业、海洋油气业、海洋矿业、海洋盐业、海洋化工业、海洋生物医药业、海洋电力业、海水利用业、海洋船舶工业、海洋工程建筑业、海洋交通运输业、滨海旅游等主要海洋产业，以及海洋科研教育管理服务业。海洋相关产业，指以各种投入产出为联系纽带，与主要海洋产业构成技术经济联系的上下游产业，涉及海洋农林业、海洋设备制造业、涉海产品及材料制造业、涉海建筑与安装业、海洋批发与零售业、涉海服务业等。

根据《第一次全国海洋经济调查海洋及相关产业分类》，目前我国海洋产业包括24个大类（见表1-1）、83个中类、282个小类，海洋相关产业包括10个大类（见表1-2）、45个中类、134个小类。

同时，海洋产业需求的不断升级又推动着海洋装备更新迭代的发展。起初，海洋装备与技术从人类航海、捕捞产生，逐渐形成了海洋渔业、海洋盐业和海洋运输业等传统的海洋开发产业；随后，伴随着科技和认识水平的显著发展尤其是海洋装备的快速升级，海洋运输、海洋捕捞等发展成为成熟海洋产业；随着人类对矿物资源、能源的需求不断增加，新兴的海洋开发产业逐渐形成，催生了海洋油气开发业、海水增养殖业、海水直接利用和盐化工业、航运业、滨海旅游业等产业。而这些新兴的产业需求推动着人类不断深入海洋进行探索，从而不断提升海洋资源利用能力，这也是海洋装备工程与技术迭代升级的源动力。

（二）海洋装备的发展历程

海洋装备的发展与完善不是一蹴而就的，而是与人类开发海洋及海洋产业的发展进程息息相关并相互推动。

早期沿海地区的人们从海中捕鱼、晒盐、采集海菜，随着舟筏浮具和船舶的出现开始了海上航行。可见，早期海洋装备（主要是船舶）发展的动力来自人类生存的需要，人们使用船只捕捞海产品，通过航海认识世界并进行货物运输、开展商品交易。

15世纪开始的世界地理大发现时代，就是通过航海探索海洋、发现世界的，支撑这一事业的是日益强大的造船技术。船舶一直是海洋装备的重要组成部分。在飞机、卫星等技术出现之前，船舶几乎是海洋技术应用的唯一载体，同时也是海洋运输、海洋军事等活动的重要载体，在海洋装备和技术发展中起了巨大的作用。

大航海时代之后，随着科学技术的进步，海洋工程技术也有了很大发展，海洋装备的种类越来越丰富，新兴的海洋装备逐渐形成，能够支撑现代海洋资源开发。1936年，为了开发墨西哥湾陆上油田的延续部分，美国成功开发了第一口海上油井并建造了木质结构生产平台。两年后，美国又成功开发了世界上第一个海洋油田。海洋油气的勘探开发开启了海洋资源利用新阶段，人类开始大规模获取海洋资源，海洋工程装备发展迅速。

如今，人类逐步在深远海持续开发海洋新资源，促使了海洋装备的需求不断更新升级，战略新兴海洋产业的崛起使新兴海洋装备市场不断得到拓展；海上风力发电装备、海洋牧场平台装备、深远海养殖装备、海洋能（潮汐能、波浪能等）发电装备、海水淡化装备、海上核电装备、海上大型浮式结构装置、深海采矿装备等新型海洋装备不断涌现，海洋装备范畴也逐渐扩大。随着信息技术的进步，海洋装备和技术的研究进入了智能化时代。进入21世纪，物联网、云计算、大数据、移动互联、超大规模计算等技术的发展，使海洋装备的智能化发展迈上新的台阶。

二、海洋装备的定义界定

在我国，海洋工程装备由来已久，但海洋装备这一概念在学术领域还是很新的，国务院及相关部委颁布的海洋及装备领域的相关文件，多以海洋工程装备或船舶工业等为对象，尚未统筹出台以海洋装备为主体的国家规划。就目前学术界关于海洋装备的内涵研究来看，存在着对“海洋装备”概念界定不统一，对“海洋装备”分类标准不一致等问题，没有统一的权威定义。

（一）海洋装备的定义

1. 与海洋装备相关的概念

要对海洋装备的内涵做出比较科学的界定，必须先了解“海洋工程”“海洋工程装备”等相关概念，了解它们之间的联系和区别，才能更好地把握海洋装备内涵定义和分类标准。

海洋工程，是一个主要为海洋科学调查和海洋开发提供一切手段与装备的新兴工程门类，指以开发、利用、保护、恢复海洋资源为目的，且工程主体位于海岸线向南一侧的各类新建、改建、扩建工程，包括海岸工程和离岸工程。海洋工程属于多学科高新技术工程，具有很强的综合性、配套性和知识与资本密集性，与其他学科诸如机械工程、电子工程、环境工程、材料工程、化学工程、航海工程等密切相关。海洋资源开发技术、工程设施和装备的技术研究、开发和实现都属于海洋工程范畴。联合国教科文组织认为海洋工程一般包括以下几类：一是海洋资源开发，包括海底矿物资源、生物资源、自然可再生能源和化学资源；二是海洋勘探和测量，包括海洋资源和环境及其各种活动的调查研究；三是海洋环境保护，包括防止海洋及其边缘环境恶化和人造装置损坏的措施；四是海岸带开发，包括海陆交接地带、200米等深线内的浅海区和滩涂、港湾等区域的建设和利用等。

海洋工程装备，是指“海洋工程”中所涉及的装备，在国家发改委2011年发布的“海洋工程装备产业创新发展战略（2011—2020）”文件中，海洋工程装备主要指海洋资源（特别是海洋油气资源）勘探、开采、加工、储运、管理、后勤服务等方面的大型工程装备和辅助装备。而在工信部2012年发布的《海洋工程装备制造业中长期发展规划》中，将海洋工程装备界定为人类开发、利用和保护海洋活动中使用的各类装备的总称，是海洋经济发展的前提和基础，处于海洋产业价值链的核心环节。这一定义听起来更像是海洋装备的定义，实际上海洋工程装备的范围比海洋装备要窄，主要是指海洋装备中的运输和开发装备。

2. 本书对于海洋装备的定义

通过梳理发现，国内目前就“海洋装备”定义提出界定的不多，且对于用“设备”“工具”还是“装备”来界定海洋装备的含义并未达成共识，例如，有学者认为，海洋装备是指与蓝色经济有关的各类海洋仪器设备，包括海洋动力环境监测设备、海洋生化环境监测设备、海洋生物资源调查设备、海洋灾害预报预警系统设备、海洋生物资源综合利用设备、海洋矿产资源开放利用设备、海洋能源综合利用设备、海水养殖监控设备、海洋捕捞辅助设备、海洋运输辅助设备、海洋旅游资源开发利用装备、船舶制造维修关键技术设备、港口装卸控制设备、深远海洋探测开发技术设备和海洋国防装备等。还有学者认为，海洋装备是支撑和服务于人类进行海洋及海洋资源探查、开发、利用与保护的工具。其他学者认为，海洋装备是使用海洋技术所形成的装备。

在本书中，海洋装备的定义是人类在从事各项海洋活动中使用的各类装备及配套设备的总称（注：在本书中海洋装备以民用为主，不涉及军用）。海洋装备产业包括传统海工装备和战略新兴海洋装备，涵盖各类海洋装备制造业、海洋装备配套业及海洋装备生产性服务业。当然，从时代发展的角度来看，海洋装备大“家族”远不止现有的海洋工程装备与高技术船舶类别，未来随着技术水平的提升，将会有更多种类的海洋装备产生和实现运用。因此，海洋装备的内涵和概念是一个不断修正和壮大的过程，要用动态和发展的视角去认识海洋装备及其产业。

（二）海洋装备分类

海洋装备种类繁多、分类不一，目前尚未有机构公开提出统一的海洋装备分类标准。国际上将海洋工程装备分为三大类：海洋油气资源开发装备、其他海洋资源开发装备和海洋浮体结构物，海洋油气资源开发装备是海洋工程装备的主要部分。按照应用领域的不同，又可以分为六大类：海洋矿场资源开发装备、海洋可再生能源装备、海洋化学资源开发装备、海洋生物资源开发装备、海洋空间资源开发装备和通用及辅助装备。

中国船舶界将海洋装备分为四大类：海洋安全装备、海洋科考装备、海洋运输装备和海洋开发装备。海洋安全装备主要是指各类海洋军事装备和海上执法装备，海洋科考装备主要是指各类专门用于海洋资源、环境等科学调查和实验活动的装备，海洋运输装备主要是指各类海洋运输船舶，海洋开发装备主要是指各类海洋资源勘探、开采、储存、加工等方面的装备。

还有的认为，海洋装备主要包括各类调查、勘探开发施工、生产浮动式海洋平台（TLP、SEMI、FPSO、SPAR、Semi－FPS、FDPSO、LNGFPSO等）、水下生产系统（SUBSEA）、各种运输类装备[海底输油管线系统（细长类结构）、各类运输船舶、海洋工程船、辅助船舶等]和深海勘察作业装备[HOV、ROV、AUV、深海载人工作站（deep sea work station，DSWS）]等，是实现深远海资源的勘探、开发、利用的高科技装备。

由于海洋装备“包罗万象”，体系难以厘清，本书试图从各个分领域装备分类来构建海洋装备体系，主要分析十大重点装备领域：海洋运载装备、海洋油气开采装备、深海矿产资源开发装备、海洋渔业装备、深海生物资源开发与环境生态、保护装备、海洋科考装备、海洋可再生能源装备、海洋施工装备、海洋维权保障装备和配套装备。

（三）海洋装备体系

1. 海洋运载装备

海洋运载装备是指以开发和利用海洋资源、维护海洋权益为目的的运输与作业装备，按照用途和功能可以分为两大类（见图1-1）：以运输为目的的民用商船及装备；以完成特定海上任务和作业为主要用途的特种船舶及装备。下文分析的海洋运载装备仅涉及民用船舶。

2. 海洋油气开采装备

海洋油气开采装备主要是指海洋油气资源和天然气勘探、开采、储存、加工等方面的大型工程装备和辅助性装备。海洋油气资源开发装备是目前海洋工程装备的主体，包括各类钻井平台、生产平台、浮式生产储油船、卸油船、起重船、铺管船、海底挖沟埋管船、潜水作业船等。本书中将海洋油气开发装备分为海洋油气勘探装备、海洋钻井装备、海洋油气生产装备、海洋油气施工装备和海洋油气开发应急保障装备5个部分（见图1-2）。

3. 深海矿产资源开发装备

深海矿产资源开发装备主要是指深海矿产勘探，深海矿床开采、深海矿石转运装备、水面控制与辅助开采、安全监测、环境监测等方面的装备（见图1-3）。

4. 海洋渔业装备

如图1-4所示，海洋渔业装备主要包括海洋捕捞装备（一般指渔业船舶，如远洋渔船、南极磷虾船等）和深海养殖装备（深海网箱和养殖工船、养鱼平台）。

渔业船舶是指从事渔业生产的船舶以及为渔业生产服务的船舶，包括捕捞船、养殖船、水产运销船、冷藏加工船等。远洋渔船是指在公海或他国管辖海域作业的捕捞渔船和捕捞辅助船，包括专业远洋渔船和非专业远洋渔船。海上渔业养殖设施指在海洋设定区域内，直接用于渔业养殖或以渔业养殖为主兼具渔业休闲功能的海洋工程设施。

5. 海洋科考装备

海洋科考装备是人类认知海洋、探测与研究海洋最重要和最有效的平台、基本工具与载体。海洋科考装备从广义上看，主要包括岸基台站、天基、空基和船基（各类海洋科考船、调查船和钻探船等）以及各类深海运载器[载人潜水器（HOV）、无缆自主潜水器（AUV）、缆控潜水器（ROV）]，如图1-5所示；外加各类浮标、潜标、海床基、水下移动平台、深海传感器（声学、光学、电磁学、热学传感器）和深海取样探测设备（生物取样、海水取样、深海岩芯探测）等。

6. 海洋可再生能源装备

海洋可再生能源开发装备指开发和利用海洋可再生能源时所需要和使用的装备与设置，包括海洋风电开发装备、潮流能开发装备、波浪能开发装备、温差能开发装备等（见图1-6）。海洋可再生能源还包括盐差能、生物质能等，由于其装备开发和利用处于概念阶段，本书中暂不予以论述。

7. 海洋施工装备

海上施工装备是海洋开发过程中必不可少的工具，指各类从事海上工程作业的船舶及海洋装备，主要功能是海上的施工建设和运行维护。海洋施工装备从分类来看，有部分装备和船舶既能算作施工装备／工程船，又能算作其他类别的装备，如半潜运输船就有运载装备、开发装备和施工装备多重身份；有的装备在本书的分类体系中会交叉重合，如海上施工装备与海洋油气应急救援装备。总体来看，海上施工装备按功能应用场景不同，可以分为4大类型：航道和港口服务、救助打捞、水域施工及其他。本书会分析海上施工装备中最为典型的三类船型——起重船、挖泥船、风电安装船（见图1-7）。

8. 海洋维权保障装备

海洋维权保障装备指针对海洋安全、海洋权益和领海完整的保障、维权和执法装备，包括海上执法船、海上救助船、多用途保障船、海上保障基地（活动基地、海礁基地、水下安保系统）等，但不包括海军作战装备。

9. 深海生物资源开发与环境生态保护装备

深海生物资源开发装备包括深海微生物原位取样与多级富集装备、深海宏生物主动诱捕原位取样装备、深海生物原位定植培养装备等；深海环境生态保护装备包括深海环境探测装备、深海环境模拟装备、深海原位水下实验室。