雙龍探極:極地科考中國Style
「雪龍2」號雄姿。 本版圖片均為新華社發
「雪龍二」號總設計師吳剛。
「雪龍2」號二副邢豪介紹船上「水密月池系統」。
「雪龍2」號會議室。
「雪龍2」號實驗師陳清滿介紹船上的科考集中控制室。
7月11日,第15個中國航海日,第一艘國產極地科學考察破冰船——「雪龍2」號順利交付自然資源部中國極地研究中心,它將與「雪龍」號一起構建起中國「雙龍探極」新格局,實現中國極地科學考察現場保障和支撐能力的新跨越。
「雪龍入海敢爭鋒,橫斬波濤豎斬冰。放眼蒼茫天盡處,汪洋極地任遨行!」在「雪龍2」號交付儀式上,中國科學院院士、著名物理海洋學家陳大可滿懷欣喜之情寫下這首七絕。在這個喜慶時刻,同樣把欣喜之情付諸詩句的還有原國家海洋局第二海洋研究所所長張海生。他信筆寫道:「今日雪龍出龍潭,冰刀雪劍只等閑。來日踏上征程路,揚我國威傲冰雪。」他們都曾作為中國極地科考的首席科學家,挺進過極地冰雪世界,深刻認識到「雪龍2」號「服役」和「雙龍探極」格局對中國極地科考的重大意義。
雙向破冰 智能高效
作為極地科考破冰船,「雪龍2」號最引人矚目的性能指標首先體現在破冰能力和科考能力上。據了解,「雪龍2」號具有雙向破冰能力,也就是說船首、船尾均可破冰。具體來說,船首可以在2節到3節航速連續破除1.5米厚冰和0.2米厚的雪,較「雪龍」號以1.5節的航速連續破除0.8米至1米厚的冰和0.2米厚的雪大幅提升。由於尾部螺旋槳有水下削冰能力,其尾部的破冰能力可達20米厚。值得一提的是,「雪龍2」號船體可以180度轉動,其船首難以完成的破冰任務可以轉由船尾代勞,大大增強船在極地破冰的機動性。
「雪龍2」號更強的科考能力主要體現在「水密月池系統」創新設計上。在船體正中間設計了一個用於科考作業的方形月池,溫鹽深儀收放系統等科考儀器設備可以從月池直接放入水中。這改變了從船舷或船尾投放科考設備的傳統方式,避開了冰層干擾和露天環境的影響。
更加智能化、人性化是 「雪龍2」號的鮮明特徵。一方面,該船加裝了智能機艙,可以對自身的運行狀態進行實時監控,對出現的故障進行自主診斷,提高了運行效能。特別是遍布船殼鋼板的感測器則能對鋼板進行全生命周期監測,並提示鋼板「疲勞」狀況,以便及時更換。另一方面,針對船上人員的工作和生活起居做了很多人性化的設計。比如,房間加熱設施、窗戶雙層保溫、室內防滑處理、淡水的充足供給等,讓人們在這裡的工作和生活更安全、便捷、舒服。值得一提的是,為了提高科研效率、降低科學工作者的工作強度和風險,該船進行了針對性設計,比如,安裝了水樣自動化採集裝置,徹底改變了傳統上人工手動採集的狀況。
聯合設計 10年之功
適應極地科考需求,建造新的極地科考破冰船是中國的一項夙願。1984年11月,中國科考隊搭乘沒有破冰能力的「向陽紅10」號向南極勇敢進發,拉開了中國極地科考的序幕。1994年10月,一艘購自烏克蘭的極地貨船完成改裝並首次執行南極科考和物資補給運輸任務,這就是「雪龍」號。作為一艘能在極地破冰前行的科考船,「雪龍」號20多次赴南極執行科考任務,足跡遍布五大洋,創下了中國航海史上多項新紀錄。然而,作為一艘改裝貨船,「雪龍」號破冰能力和科考保障能力有限,遠遠無法滿足中國極地科考需求。
2009年6月,「雪龍2」號極地科考船建設項目批准立項,按照「國內外聯合設計、國內建造」的要求,選擇國內和國外在破冰科考方面最強的設計公司聯合設計,而其建造工作由中國公司自主完成。「雪龍2」號總設計師吳剛介紹說,選擇中外聯合設計出於兩個方面的考慮。一是高水平破冰船設計難度極高,國內在此方面經驗不足,為確保工程質量,需要尋找經驗豐富的國際合作夥伴;二是「冰池」是破冰船設計必須的硬體,而國內沒有,聯合設計可以解決硬體設施不足的矛盾。通過國際招標,最終選定芬蘭阿克北極技術有限公司來和中船集團七〇八所對「雪龍2」號進行聯合設計。
2016年底,新建極地破冰船在江南造船(集團)舉行開工點火儀式。該船被分解為114個分段分別建造,然後合成11個大分段,最終合攏拼裝。為了最大程度地提高效率,項目採用資源管理系統,對項目預算、採購程序、合同管理、經費使用等進行全方位管控,特別是採用電腦建模方式,先根據基本設計圖紙完成全船建模,然後根據詳細設計進行修改,盡量提前解決連續建造階段可能遇到的各種工藝問題,減少浪費和返工,建造速度大大加快。 2018年9月10日,中國第一艘自主建造的極地科學考察破冰船下水儀式舉行,陳大可在儀式上將其命名為「雪龍2」號。
揚帆東海 小試牛刀
2019年5月23日晚至24日上午,「雪龍2」號進行了首次大考。來自建設單位——自然資源部中國極地研究中心、中國船級社、中船集團七〇八所和工程監理單位的相關人員,對其開展傾斜試驗。通過安放試驗用壓鐵、綜合測試驗現場風速等因素,檢驗船舶的重要技術參數,經測定,「雪龍2」號重心和穩性完全滿足設計要求。
5月31日開始,「雪龍2」號揚帆起航向東海海域進發,進行為期半個月的試航。
相關試驗嚴格按照《極地科考破冰船航行試驗大綱》的要求,對46個大系統和200多台套設備進行了試航驗收,最終圓滿完成了計劃測試內容,成功獲取了」雪龍2」號在海上實際航行的各項性能指標。具體項目包括:船舶操縱性能試驗、電力推進系統試驗、無人機艙和智能機艙試驗、艙室振動雜訊測量試驗、水下輻射雜訊測量和部分科考系統和實驗室功能等試驗。
試航測試數據表明,「雪龍2」號設計和建造非常成功,其安全性、操縱性和環境舒適性全面達到並優於建設目標要求,船舶主要性能指標均達到國際先進水平!
對「雪龍2」號在試航中的表現,吳剛大加讚賞,他特彆強調其在航行中表現出的優異性能。
一是航速。除了確保單台主機經濟航速達到12節,其最大航速可達到並突破18節。
二是靈活機動性。除了能夠雙向航行、原地迴轉、迅速緊急停船外,「雪龍2」號還能在海上平移;能在15節航速下,以不到200米的直徑、小於20度的拐角,迅速掉頭。
三是浮態控制。由於空船重量重心和浮態控制得好,「雪龍2」號實現了零壓載水出港的完美配載,比原定設計載荷多出約420噸。這意味著它可以運載更多貨物,如果用來裝燃油,能使船的續航能力增加約4800海里,使得新船續航力接近2.5萬海里。
任重道遠 磨礪成長
作為中國極地科考的「新兵」,通過常規試航、剛剛交付的「雪龍2」號接下來還面臨檢驗船上科考設備的科考試航和考驗極地航行能力的破冰試航。
據了解,「雪龍2」號交付後,正式進入中國極地考察序列,隨後將開展船載科考設備調試等工作,備戰將於今年下半年開展的中國第36次南極科考。屆時,「雪龍2」號將與「雪龍」號一起組成陣容空前的中國極地科考編隊,共同奔赴南極,極地科考中國Style將吸引世界目光,為人類認識極地做出新的更大貢獻。「雪龍」也將在科考實戰中磨礪成長。
科技進步永無止境,中國極地科考事業任重道遠。「雙龍探極」構建的極地科考新格局是中國船舶工業科技進步和極地科考事業發展的新起點。「雪龍2」號還未踏上極地征途,吳剛團隊的新使命已經開始,他們被賦予了研製重型破冰船的任務。這將是「雪龍2」號升級版,在破冰能力方面,可以鑿破約3米厚的強冰,具備極區全天候的航行能力。其研製成功將意味著中國科考隊員可實現不論冬夏、無障礙進入極地。
為了給重型破冰船研製積累數據,吳剛和團隊在「雪龍2」號建造階段就已經著手準備。他們在「雪龍2」號船體上布放了百餘個應力監測感測器,以便收集極地海冰的數據,做到對相關情況的精細了解。不僅要廣泛搜集數據,而且還要實現相關理論和技術的突破,只有這樣才能自主完成國際先進水平重型破冰船研製的使命。
在「雪龍2」號研製過程中,吳剛和團隊深刻體會到高端硬體裝備不足之苦。由於國內沒有「冰池」,設計「雪龍2」號時,所有相關試驗都必須到國外做,不僅耗時費力,而且還難以按照自己的意圖改進。他提出,重型破冰船研製要突破上述制約因素,建造中國自己的「冰池」,這是中國邁向造船強國必須突破的「瓶頸」。(記者 張保淑)
《 人民日報海外版 》( 2019年07月13日 第 08 版)


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