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我國(guó)首艘自主建造極地科考破冰船“雪龍2”號(hào)交付

7月11日,江南造船建造的我國(guó)第一艘自主建造的極地科學(xué)考察破冰船“雪龍2”號(hào)在上海順利交付。這標(biāo)志著我國(guó)極地考察現(xiàn)場(chǎng)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(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)有限公司黨組成員、副總經(jīng)理南大慶,中國(guó)極地研究中心主任楊惠根,江南造船黨委書(shū)記、董事長(zhǎng)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(hào)由中船集團(tuán)第七〇八研究所與芬蘭阿克北極公司聯(lián)合設(shè)計(jì),船長(zhǎng)122.5米,型寬22.32米,設(shè)計(jì)吃水7.85米,設(shè)計(jì)排水量13996噸,航速12—15節(jié),續(xù)航力2萬(wàn)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(hào)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(jìn)功能和沖撞破冰能力,可實(shí)現(xiàn)極區(qū)原地360°自由轉(zhuǎn)動(dòng)。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(shí)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(shí)現(xiàn)無(wú)限航區(qū)包括極區(qū)航行和作業(yè)。

“雪龍2”號(hào)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(hào)具備全球航行能力,能滿足無(wú)限航區(qū)要求,在極區(qū)大洋安全航行。該船融合了國(guó)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(guó)際先進(jìn)的船艏船艉雙向破冰船型設(shè)計(jì),具備全回轉(zhuǎn)電力推進(jìn)功能和沖撞破冰能力,可實(shí)現(xiàn)極區(qū)原地360°自由轉(zhuǎn)動(dòng),并突破極區(qū)20米當(dāng)年冰冰脊。

“雪龍2”號(hào)船裝備了國(guó)際先進(jìn)的海洋調(diào)查和觀測(cè)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)科考系統(tǒng)的高度集成和自洽,進(jìn)而成為我國(guó)開(kāi)展極地海洋環(huán)境與資源研究的重要基礎(chǔ)平臺(tái)。科研人員可在船上開(kāi)展極地海洋、海冰、大氣等環(huán)境基礎(chǔ)綜合調(diào)查觀測(cè),進(jìn)行有關(guān)氣候變化的海洋環(huán)境綜合觀測(cè)取樣,在極地冰區(qū)海洋開(kāi)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(píng)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(jí)符號(hào)的極地科考破冰船。該船入級(jí)符號(hào)i-ship(Hm,M),包括了智能船體和智能機(jī)艙功能標(biāo)志。智能船體是指該船具有船體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及輔助決策系統(tǒng),對(duì)船體具有全生命周期管理功能,對(duì)船體結(jié)構(gòu)厚度進(jìn)行監(jiān)控和強(qiáng)度評(píng)估等,保障船體結(jié)構(gòu)安全;智能機(jī)艙是對(duì)主、輔機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,對(duì)機(jī)艙內(nèi)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、健康狀況進(jìn)行分析和評(píng)估,用于機(jī)械設(shè)備操作決策和維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃的制定,確保在極地環(huán)境下機(jī)艙運(yùn)行和維護(hù)的可靠。

值得一提的是,“雪龍2”號(hào)的建造和裝修都堅(jiān)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(shí)時(shí)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(wú)污染涂料的應(yīng)用,都使新船足夠環(huán)保,以此保護(hù)極地純凈脆弱的生態(tài)環(huán)境。

“雪龍2”號(hào)建造由自然資源部所屬的中國(guó)極地研究中心組織實(shí)施。該船采用了“國(guó)內(nèi)外聯(lián)合設(shè)計(jì)、國(guó)內(nèi)建造”的原則。“雪龍2”號(hào)總設(shè)計(jì)師吳剛表示,“中方針對(duì)該船的長(zhǎng)航程特點(diǎn)以及中國(guó)科考隊(duì)員的生活習(xí)慣、作業(yè)模式貢獻(xiàn)了大量的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)‘雪龍2’號(hào)的積累與實(shí)踐,表明我國(guó)已完全具備自主開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)科考破冰船的技術(shù)能力。”

我國(guó)首艘自主建造極地科考破冰船“雪龍2”號(hào)交付

交付前,“雪龍2”號(hào)于5月31日-6月15日在東海試航。

“雪龍2”號(hào)交付后,將正式加入我國(guó)極地考察序列,開(kāi)展船載科考設(shè)備調(diào)試等工作,計(jì)劃今年下半年和“雪龍”號(hào)極地考察破冰船共同執(zhí)行我國(guó)第36次南極考察任務(wù)。

復(fù)雜的“雪龍2”號(hào)和高精度建造

自2016年11月同船東簽訂新船建造合同開(kāi)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(gè)方面進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)分解,組建冰區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(gè)關(guān)鍵技術(shù)團(tuán)隊(duì),開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)、精準(zhǔn)設(shè)計(jì),制定解決方案,保障生產(chǎn)建造有序運(yùn)行。

“雪龍2”號(hào)采用總段建造法,將船體分為131個(gè)分段,再將分段總組成11個(gè)總段,11個(gè)總段按照從艉向艏、從下往上的順序進(jìn)行合攏。趙振華所在的團(tuán)隊(duì)通過(guò)數(shù)字樣船的構(gòu)建、人機(jī)工學(xué)體驗(yàn)設(shè)計(jì)和艙室VR體驗(yàn)設(shè)計(jì)等先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)計(jì)理念,融合基本設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)方案,在三維生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中逐步細(xì)化落實(shí),同時(shí)在船舶建造過(guò)程中時(shí)刻跟進(jìn),確保圖紙落實(shí)到實(shí)物過(guò)程中毫無(wú)失誤。回顧整個(gè)建造歷程,趙振華表示:“可以說(shuō),每位團(tuán)隊(duì)成員都將創(chuàng)新、嚴(yán)謹(jǐn)融入設(shè)計(jì)和建造的工序中。通過(guò)無(wú)數(shù)個(gè)不眠的日夜,完成了本船17項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用,完成7891份設(shè)計(jì)圖紙編制、287份技術(shù)協(xié)議與70多份專項(xiàng)工藝材料撰寫(xiě)。”

“雪龍2”號(hào)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(jìn)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(hào)配備了國(guó)內(nèi)最大功率的電力推進(jìn)系統(tǒng),采用兩套全回轉(zhuǎn)吊艙式推進(jìn)器,每臺(tái)推進(jìn)電機(jī)功率7500千瓦。同時(shí)配備4臺(tái)中速主發(fā)電機(jī)和1臺(tái)停泊發(fā)電機(jī),為極地破冰狀況下提供了良好的動(dòng)力輸出?!捌票腿剞D(zhuǎn)機(jī)艙是當(dāng)前國(guó)際最先進(jìn)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(hào)副總建造師張文龍說(shuō)。

要破1.5米厚冰層, “雪龍2”號(hào)底盤(pán)一定得穩(wěn),這需要過(guò)硬的結(jié)構(gòu)、鋼板及焊接質(zhì)量。根據(jù)“雪龍2”號(hào)船體強(qiáng)度要求,該船在船艏、船艉和船底內(nèi)部都需要進(jìn)行冰區(qū)結(jié)構(gòu)加強(qiáng);為滿足破冰需要,船艏冰刀、船艉2個(gè)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(jì)。“雪龍2”號(hào)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(duì)焊接工藝要求極高。據(jù)介紹,該船艏部冰刀區(qū)域板厚達(dá)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(diǎn)導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)施工難度極大,而這又可能會(huì)影響施工質(zhì)量?!薄把?”號(hào)總質(zhì)量師杜曄浩說(shuō)。

在低溫鋼焊接方面,江南造船雖然通過(guò)建造超大型液化氣船(VLGC)已積累了豐富經(jīng)驗(yàn),但該公司對(duì)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(wú)基礎(chǔ)?!把?”號(hào)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(jí)社規(guī)范要求,選用更高等級(jí)焊材去適配;通過(guò)參考特種鋼焊接工藝研究方法,進(jìn)行42項(xiàng)焊接摸底試驗(yàn),遴選出適配焊材;通過(guò)46項(xiàng)覆蓋全船焊接方法和節(jié)點(diǎn)的正式焊接工藝評(píng)定試驗(yàn),形成WPS工藝文件指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn);在跟蹤現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中補(bǔ)充8項(xiàng)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(hào)建造團(tuán)隊(duì)

隨著“雪龍2”號(hào)正式交付,“雪龍2”號(hào)與“雪龍”號(hào)并肩南征北戰(zhàn)的情景仿佛就在眼前,即將創(chuàng)造一個(gè)又一個(gè)奇跡。值得一提的是,目前我國(guó)極地重型破冰船項(xiàng)目正緊密推進(jìn)中,未來(lái),“中國(guó)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(jì)亮點(diǎn)頻頻

“雪龍2”號(hào)小檔案

總長(zhǎng): 122.5米

滿載排水量:15000噸

載人:90人(41個(gè)船員+49個(gè)考察隊(duì)員)

直升機(jī):可載1架KA32+1架H425

五大創(chuàng)新

創(chuàng)新一:船型設(shè)計(jì)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(shí),船舶吊艙推進(jìn)器轉(zhuǎn)動(dòng)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(jì),實(shí)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(jì)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(jìn)系統(tǒng),電站達(dá)22000千瓦,由柴電推進(jìn)機(jī)械和2個(gè)破冰型吊艙推進(jìn)器組成,配備動(dòng)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(shí)較常見(jiàn)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(jì)創(chuàng)新  采用國(guó)際主流的通用化實(shí)驗(yàn)室和模塊化設(shè)計(jì),安裝了世界上第一個(gè)“水密月池”。同時(shí),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(chǔ)量評(píng)估回聲積分儀系統(tǒng)、水下全方位聲吶、超短基線、萬(wàn)米測(cè)深儀等聲學(xué)設(shè)備,滿足海底精細(xì)化測(cè)量和漁業(yè)資源探測(cè)需求。

創(chuàng)新三:人性化設(shè)計(jì)創(chuàng)新  超強(qiáng)的抗風(fēng)穩(wěn)性,能抗12級(jí)陣風(fēng),提高進(jìn)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(duì)科考隊(duì)員的生活起居進(jìn)行了多處人性化設(shè)計(jì),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(shí)在通訊能力上實(shí)現(xiàn)了極大的提升,實(shí)現(xiàn)wifi全覆蓋。

創(chuàng)新四:智能化設(shè)計(jì)創(chuàng)新  是國(guó)際上第一艘獲得智能船舶符號(hào)的極地科考破冰船,擁有智能船體和智能機(jī)艙;通過(guò)為全船設(shè)備配備各種傳感器,實(shí)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(shí)驗(yàn)和智能穿戴。

創(chuàng)新五:聯(lián)合設(shè)計(jì)和管理模式的創(chuàng)新  “雪龍2”號(hào)是國(guó)家海洋局極地辦公室、自然資源部所屬中國(guó)極地研究中心、七〇八所、芬蘭Aker北極公司、江南造船、CCS船級(jí)社、英國(guó)LR船級(jí)社、雙希監(jiān)理、國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)和研究力量的通力合作的結(jié)果,設(shè)計(jì)建造難度高,是統(tǒng)籌國(guó)內(nèi)外優(yōu)勢(shì)資源的結(jié)晶,尤其是聯(lián)合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),由于涉及到與國(guó)外公司的合作,設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以高效率的管理模式圓滿完成任務(wù)。

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