世界第一艘雙向破冰科考船年底首航南極

7月11日，中國“航海日”，我國首艘自主製造的極地科考船“雪龍2”號將交付給自然資源部中國極地研究中心，今年有望與“雪龍”號組成極地科考破冰船隊，編隊赴南北極進行科考和後勤補給，提高我國在極地海冰區開展考察活動的能力。

“雪龍2”號船長趙炎平告訴科技日報記者，相比“雪龍”號，“雪龍2”號最大特點是結構強度滿足PC3要求，雙向破冰，並且均具有以2-3節船速、連續破1.5米冰加0.2米積雪的能力，為國際極地主流的中型破冰船型，且為全球第一艘採用船艏、船艉雙向破冰技術的極地科考破冰船。這意味著我國極地考察區域和季節得到了極大拓展和延長。

中西合璧“搭檔”式聯合設計

受限于破冰能力，國際上絕大多數基於考察船的極地科學考察工作，主要集中在夏季。但即使在夏季，他們仍被阻擋在南極大陸週邊數十公里的陸緣冰區域，或北極點附近的北冰洋中心區。這也包括我國于1994年首航南極的“雪龍”號。

中國需要一艘新的極地科考船，這一想法在2008年醞釀成熟。2009年6月，國務院專題會議批准立項，並確立“國內外聯合設計、國內建造”的原則，要求選擇國內和國外在破冰科考方面最強的設計公司開展合作。

“從構思、調研，到聯合設計和自主建造，對我們和船東來説，就像孕育一個新生兒，毫無經驗懷胎十年，其中的迷茫、艱辛、喜悅難以用語言表達。”中船集團第七〇八研究所（以下簡稱七〇八所）研究員、“雪龍2”號總設計師吳剛無限感慨。

此前，作為非極地國家，我國已做了很長時間的鋪墊工作。1978年，當時的第六機械工業部第七研究院第七〇八研究所（七〇八所前身）的多名資深前輩，就開始蒐集破冰船的相關素材，並形成《國外破冰型考察船資料匯集》。從1984年執行首次南極科考任務開始，我國也已積累了30多年的極地科考經驗。

“畢竟這是我國第一艘真正意義上的破冰船，難就難在這是我們沒走過的一條路，船舶的使用環境、年限要求又特別高，我們尋找一位同行者，也是為了給這個重大項目上一份‘雙保險’。”吳剛告訴記者，“雪龍2”號的基本設計由國外參與方阿克北極公司主導完成，但基本設計中的敞水性能改進和科考設計部分、詳細設計、施工設計、建造工藝等均由國內設計院、船級社、船企等完成。從對接、研討、改進到敲定方案，與外方幾輪交流下來的圖紙意見清單PCF就超過1000來份。

對於這種中外合作方式，他特別強調説，這次不是接力棒式的合作，也不是簡單地買國外圖紙，中外雙方是互相伴隨的高度融合的搭檔。在整個過程中，中國極地研究中心、江南造船廠以及中國船級社也做了大量工作，“雪龍2”號建成後，將擁有雙船級。

高精度設備安裝誤差以毫米計算

重達13000噸的“雪龍2”號採用總段建造法，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。

江南造船（集團）有限責任公司“雪龍2”號總工藝師趙振華帶領團隊，通過構建數字樣船，在生産設計過程中逐步細化落實基本設計和詳細設計方案，並時刻跟進建造狀態，確保圖紙變為實物過程中無誤。

“基於公司現有的公務科考船型工藝技術體系，我們從船型本身的固有特點著手，從極地破冰、大洋科考以及總體要求三個方面進行關鍵技術分解。”趙振華説，經歷無數個不眠之夜，團隊完成了17項關鍵技術研究與應用，編制了7891份設計圖紙，撰寫了287份技術協議與70多份專項工藝材料。

“雪龍2”號全船管係達22000余根、電纜敷設480余公里、舾裝件84000余件、設備總數達到421台套，重量重心控制難度極大。江南造船（集團）有限責任公司成立重量重心控制小組，編制專項控制方案、實施細則以及超差處理程式，完成近20份控制文件編制，形成各個階段數據跟蹤表庫，對2400塊鋼板測厚，131個分段、200個主要設備稱重，以確保“雪龍2”號重量重心指標得到有效控制。

為保證能穿透數米厚的冰層，“雪龍2”號船體使用了特殊鋼材，外殼最厚的地方達100毫米，比常規船舶板材厚三至五成。要將外殼厚度大的板材光滑折彎為曲面，十分考驗研發、設計、製作全流程的技術水準。趙振華説，在“雪龍2”號製造過程中，團隊採用國內首套三維數控彎板技術，將以往工人需要幾天才能加工成形的彎板，在3個小時內折彎設計成型。在製作環節，從細節著手提高焊接品質和安裝精度，比如在進行10米長全海深多波束底座裝焊時，平面度控制在2毫米範圍內。

值得一提的是，“雪龍2”號的船體和設備上，共安裝設置了7000多個智慧感應點，智慧機艙能通過感測器等設備進行船體全壽命監測，智慧船體可以自動進行“健康體檢”，並收集船體鋼板與冰面的摩擦數據，吳剛説，這將為今後設計製造新船型提供參考。（記者陳瑜）