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7月11日，江南造船建造的我國第一艘自主建造的極地科學(xué)考察破冰船“雪龍2”號在上海順利交付。這標(biāo)志著我國極地考察現(xiàn)場保障和支撐能力取得了新的突破。自然資源部總工程師張占海，中國船舶工業(yè)集團有限公司黨組成員、副總經(jīng)理南大慶，中國極地研究中心主任楊惠根，江南造船黨委書記、董事長林鷗以及有關(guān)單位負(fù)責(zé)人出席交付儀式。
全球首艘采用雙向破冰極地科考破冰船
“雪龍2”號由中船集團第七〇八研究所與芬蘭阿克北極公司聯(lián)合設(shè)計，船長122.5米，型寬22.32米，設(shè)計吃水7.85米，設(shè)計排水量13996噸，航速12—15節(jié)，續(xù)航力2萬海里，自持力60天，能以2—3節(jié)的航速在冰厚1.5米+雪厚0.2米的條件下連續(xù)破冰航行。
據(jù)介紹，“雪龍2”號是全球第一艘采用船艏、船艉雙向破冰技術(shù)的極地科考破冰船，具備全回轉(zhuǎn)電力推進功能和沖撞破冰能力，可實現(xiàn)極區(qū)原地360°自由轉(zhuǎn)動。雙向破冰均具有以2~3節(jié)船速連續(xù)破1.5米冰加0.2米積雪的能力，艉部破冰能實現(xiàn)在20米當(dāng)年冰冰脊（含4m堆積層）加20厘米雪層不被卡住，可實現(xiàn)無限航區(qū)包括極區(qū)航行和作業(yè)。
“雪龍2”號是全球第一艘采用船艏、船艉雙向破冰技術(shù)的極地科考破冰船
“雪龍2”號具備全球航行能力，能滿足無限航區(qū)要求，在極區(qū)大洋安全航行。該船融合了國際新一代考察船的技術(shù)、功能需求和綠色環(huán)保理念，采用國際先進的船艏船艉雙向破冰船型設(shè)計，具備全回轉(zhuǎn)電力推進功能和沖撞破冰能力，可實現(xiàn)極區(qū)原地360°自由轉(zhuǎn)動，并突破極區(qū)20米當(dāng)年冰冰脊。
“雪龍2”號船裝備了國際先進的海洋調(diào)查和觀測設(shè)備，實現(xiàn)科考系統(tǒng)的高度集成和自洽，進而成為我國開展極地海洋環(huán)境與資源研究的重要基礎(chǔ)平臺。科研人員可在船上開展極地海洋、海冰、大氣等環(huán)境基礎(chǔ)綜合調(diào)查觀測，進行有關(guān)氣候變化的海洋環(huán)境綜合觀測取樣，在極地冰區(qū)海洋開展海底地形、生物資源調(diào)查。新船基本具備“摸邊探底、潛力評估”的調(diào)查能力。
“雪龍2”將是全球第一艘獲得智能船舶入級符號的極地科考破冰船。該船入級符號i-ship(Hm,M)，包括了智能船體和智能機艙功能標(biāo)志。智能船體是指該船具有船體監(jiān)測系統(tǒng)及輔助決策系統(tǒng)，對船體具有全生命周期管理功能，對船體結(jié)構(gòu)厚度進行監(jiān)控和強度評估等，保障船體結(jié)構(gòu)安全；智能機艙是對主、輔機運行系統(tǒng)的實時監(jiān)控，對機艙內(nèi)機械設(shè)備的運行狀態(tài)、健康狀況進行分析和評估，用于機械設(shè)備操作決策和維護保養(yǎng)計劃的制定,確保在極地環(huán)境下機艙運行和維護的可靠。
值得一提的是，“雪龍2”號的建造和裝修都堅持綠色環(huán)保的原則。不論煙囪排氣、污水和垃圾排放控制，還是空調(diào)、采暖實時調(diào)節(jié)，裝備小型化和材料輕質(zhì)化的研制，以及環(huán)保無污染涂料的應(yīng)用，都使新船足夠環(huán)保，以此保護極地純凈脆弱的生態(tài)環(huán)境。
“雪龍2”號建造由自然資源部所屬的中國極地研究中心組織實施。該船采用了“國內(nèi)外聯(lián)合設(shè)計、國內(nèi)建造”的原則?！把?”號總設(shè)計師吳剛表示，“中方針對該船的長航程特點以及中國科考隊員的生活習(xí)慣、作業(yè)模式貢獻了大量的技術(shù)經(jīng)驗。通過‘雪龍2’號的積累與實踐，表明我國已完全具備自主開發(fā)設(shè)計科考破冰船的技術(shù)能力。”
交付前，“雪龍2”號于5月31日-6月15日在東海試航。
“雪龍2”號交付后，將正式加入我國極地考察序列，開展船載科考設(shè)備調(diào)試等工作，計劃今年下半年和“雪龍”號極地考察破冰船共同執(zhí)行我國第36次南極考察任務(wù)。
復(fù)雜的“雪龍2”號和高精度建造
自2016年11月同船東簽訂新船建造合同開始，江南造船當(dāng)即從極地破冰、大洋科考以及總體要求三個方面進行關(guān)鍵技術(shù)分解，組建冰區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計建造、低溫服役鋼材加工及焊接工藝研究、電磁兼容與抗諧波干擾工藝研究等17個關(guān)鍵技術(shù)團隊，開展技術(shù)攻關(guān)、精準(zhǔn)設(shè)計，制定解決方案，保障生產(chǎn)建造有序運行。
“雪龍2”號采用總段建造法，將船體分為131個分段，再將分段總組成11個總段，11個總段按照從艉向艏、從下往上的順序進行合攏。趙振華所在的團隊通過數(shù)字樣船的構(gòu)建、人機工學(xué)體驗設(shè)計和艙室VR體驗設(shè)計等先進生產(chǎn)設(shè)計理念，融合基本設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計方案，在三維生產(chǎn)設(shè)計過程中逐步細(xì)化落實，同時在船舶建造過程中時刻跟進，確保圖紙落實到實物過程中毫無失誤。回顧整個建造歷程，趙振華表示：“可以說，每位團隊成員都將創(chuàng)新、嚴(yán)謹(jǐn)融入設(shè)計和建造的工序中。通過無數(shù)個不眠的日夜，完成了本船17項關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用，完成7891份設(shè)計圖紙編制、287份技術(shù)協(xié)議與70多份專項工藝材料撰寫。”
“雪龍2”號滿足PC3要求，能在1.5米厚冰層上以2～3節(jié)的破冰速度作業(yè)，配備全回轉(zhuǎn)電力推進系統(tǒng)，具有艏艉雙向破冰能力。為滿足上述破冰能力，“雪龍2”號配備了國內(nèi)最大功率的電力推進系統(tǒng)，采用兩套全回轉(zhuǎn)吊艙式推進器，每臺推進電機功率7500千瓦。同時配備4臺中速主發(fā)電機和1臺停泊發(fā)電機，為極地破冰狀況下提供了良好的動力輸出?！捌票腿剞D(zhuǎn)機艙是當(dāng)前國際最先進的設(shè)備，我還是頭回接觸感到非常興奮，這兩年的工作主要就撲它身上了?！薄把?”號副總建造師張文龍說。
要破1.5米厚冰層， “雪龍2”號底盤一定得穩(wěn)，這需要過硬的結(jié)構(gòu)、鋼板及焊接質(zhì)量。根據(jù)“雪龍2”號船體強度要求，該船在船艏、船艉和船底內(nèi)部都需要進行冰區(qū)結(jié)構(gòu)加強；為滿足破冰需要，船艏冰刀、船艉2個分水舯都與冰區(qū)結(jié)構(gòu)相連；為保證重要聲學(xué)設(shè)備使用，船底還采用了箱型龍骨設(shè)計。“雪龍2”號冰區(qū)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)密度非常高，肋位距離僅350毫米左右，僅為一般船舶的一半，該船冰區(qū)結(jié)構(gòu)使用的鋼材板厚、線性曲率大，加上焊材的特殊性，對焊接工藝要求極高。據(jù)介紹，該船艏部冰刀區(qū)域板厚達到了100毫米，相比之下，21000TEU超大型集裝箱船最厚的板也就85毫米?！斑@艘船冰區(qū)結(jié)構(gòu)的特點導(dǎo)致現(xiàn)場施工難度極大，而這又可能會影響施工質(zhì)量。”“雪龍2”號總質(zhì)量師杜曄浩說。
在低溫鋼焊接方面，江南造船雖然通過建造超大型液化氣船（VLGC）已積累了豐富經(jīng)驗，但該公司對低氣溫環(huán)境下服役鋼材的焊材適配、焊接技術(shù)應(yīng)用并無基礎(chǔ)?！把?”號總建造師陳建新介紹，為保障焊縫低溫沖擊韌性和力學(xué)性能，江南造船突破常規(guī)及船級社規(guī)范要求，選用更高等級焊材去適配；通過參考特種鋼焊接工藝研究方法，進行42項焊接摸底試驗，遴選出適配焊材；通過46項覆蓋全船焊接方法和節(jié)點的正式焊接工藝評定試驗，形成WPS工藝文件指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)；在跟蹤現(xiàn)場生產(chǎn)過程中補充8項工藝文件（吊艙焊接工藝、吊艙角焊縫大間隙處理工藝、返修、艏柱冰刀打磨等）后，最終形成了一套完整的焊接指導(dǎo)工藝文件。
“雪龍2”號建造團隊
隨著“雪龍2”號正式交付，“雪龍2”號與“雪龍”號并肩南征北戰(zhàn)的情景仿佛就在眼前，即將創(chuàng)造一個又一個奇跡。值得一提的是，目前我國極地重型破冰船項目正緊密推進中，未來，“中國紅”將在南北極的茫茫冰雪中更加絢麗奪目。
極地科考“利器”設(shè)計亮點頻頻
“雪龍2”號小檔案
總長: 122.5米
滿載排水量：15000噸
載人：90人(41個船員+49個考察隊員)
直升機：可載1架KA32+1架H425
五大創(chuàng)新
創(chuàng)新一：船型設(shè)計創(chuàng)新 全球第一艘采用船首船尾雙向破冰技術(shù)的極地科考破冰船，采用破冰艏式的雙向破冰船型，能在極地1.5米厚冰環(huán)境中以2-3節(jié)的航速連續(xù)破冰航行，遇到很難“拱”的冰脊時，船舶吊艙推進器轉(zhuǎn)動180度，把船尾變“船首”，尾部的螺旋槳在海面下旋轉(zhuǎn)削冰，把10多米高的冰脊“掏空”；首次在船前部采用防氣泡下沉式龍骨專利設(shè)計，實現(xiàn)了船底重要聲學(xué)設(shè)備避免氣泡和碎冰影響與航行經(jīng)濟性之間的協(xié)調(diào)；采用6600伏中壓交流吊艙全回轉(zhuǎn)電力推進系統(tǒng)，電站達22000千瓦，由柴電推進機械和2個破冰型吊艙推進器組成，配備動力定位DP-2系統(tǒng)及綜合導(dǎo)航定位系統(tǒng)，船舶減搖系統(tǒng)，具有較高的可靠性和冗余度，提高了該船在極區(qū)作業(yè)時較常見的小回旋空間、大風(fēng)浪海況的安全性。
創(chuàng)新二：科考系統(tǒng)設(shè)計創(chuàng)新 采用國際主流的通用化實驗室和模塊化設(shè)計，安裝了世界上第一個“水密月池”。同時，還配備有深水和中淺水多波束系統(tǒng)、深海淺地層剖面儀、生物儲量評估回聲積分儀系統(tǒng)、水下全方位聲吶、超短基線、萬米測深儀等聲學(xué)設(shè)備，滿足海底精細(xì)化測量和漁業(yè)資源探測需求。
創(chuàng)新三：人性化設(shè)計創(chuàng)新 超強的抗風(fēng)穩(wěn)性，能抗12級陣風(fēng)，提高進出魔鬼西風(fēng)帶的安全性，在低速科考作業(yè)工況，配備減搖水艙，增加舒適性；針對科考隊員的生活起居進行了多處人性化設(shè)計，如房間加熱設(shè)施、窗戶雙層保溫、室外主要梯道的電纜加熱和防滑處理、淡水的充足供給等等，同時在通訊能力上實現(xiàn)了極大的提升，實現(xiàn)wifi全覆蓋。
創(chuàng)新四：智能化設(shè)計創(chuàng)新 是國際上第一艘獲得智能船舶符號的極地科考破冰船，擁有智能船體和智能機艙；通過為全船設(shè)備配備各種傳感器，實現(xiàn)全船信息的全方位智能感知、獲取、交換和展示；采用智能實驗和智能穿戴。
創(chuàng)新五：聯(lián)合設(shè)計和管理模式的創(chuàng)新 “雪龍2”號是國家海洋局極地辦公室、自然資源部所屬中國極地研究中心、七〇八所、芬蘭Aker北極公司、江南造船、CCS船級社、英國LR船級社、雙希監(jiān)理、國內(nèi)外設(shè)計和研究力量的通力合作的結(jié)果，設(shè)計建造難度高，是統(tǒng)籌國內(nèi)外優(yōu)勢資源的結(jié)晶，尤其是聯(lián)合設(shè)計環(huán)節(jié)，由于涉及到與國外公司的合作，設(shè)計團隊以高效率的管理模式圓滿完成任務(wù)。
