3月下旬,中華大地已是春暖花開,而遙遠的南極依然是冰封萬里,中國第34次南極科考活動進入收官階段,“雪龍”號極地科學考察船開始返航。與此同時,由中國船舶工業集團有限公司自主建造的我國第一艘極地科考破冰船“雪龍2”號,正在江南造船(集團)有限責任公司進行入塢搭載作業。
3月28日,“雪龍2”號入塢
不久的將來,我國極地科考將結束多年來依靠“雪龍”號單兵作戰的歷史,中國極地科學考察船隊將逐步形成“雪龍”系列,為建設人類命運共同體貢獻更多的力量。說到這一切,不得不提及承擔“雪龍2”號主要設計任務的中國船舶工業集團有限公司第七〇八研究所。八所人不忘初心、牢記使命,堅持傳承“遠望精神”,傾力奉獻出又一大國重器。
“雪龍”號召喚新戰友
“雪龍2”號孕育新精英
1993年,我國從烏克蘭赫爾松船廠引進了一艘維他斯·白令級破冰船,根據極地研究需求改造成“雪龍”號極地科考船,這是我國迄今唯一能在極地破冰航行的科考船。自1994年10月首次執行南極科考任務以來,“雪龍”號已先后40余次執行極地科學考察與補給運輸任務,航跡遍布五大洋,創下了中國乃至世界航海史上多項新紀錄。而在“雪龍”號的引進驗收和后續歷次改造中,特別是在“雪龍”號最近一次的“換心”改造中,七〇八所一直承擔著重要的技術方案咨詢論證和設計工作。
“雪龍”號
在綜合性科學考察船設計領域,七〇八所具有深厚的底蘊。多年來,作為中國科考船設計領域的領軍力量,該所幾代科研人員堅定服從國家戰略需求,不斷針對破冰船設計進行技術儲備和課題攻關,并派遣相關技術負責人吳剛、黃維跟隨“雪龍”號極地科考船進行實地調研,掌握了大量的第一手資料,為我國自主研制極地科考破冰船積累了豐富的科學經驗,形成了扎實的研發工作基礎。在工業和信息化部的大力支持下,該所承擔起“極地科考破冰船”科研課題任務。2011年7月,國家發展和改革委員會批復同意我國新建極地科考破冰船項目建議書,七〇八所作為該項目的技術支撐單位,全面參與了新船的項目建設、概念設計、擴充概念設計、可行性研究、初步設計、基本設計,并負責后續的詳細設計。
為更好地完成我國極地科考破冰船的研制工作,中國工程院院士、七〇八所研究員張炳炎貢獻了畢生心血。作為我國造船界首位登上南極的高級專家,設計建造出中國自己的極地科考船是他晚年最大的心愿。他回國后主持編輯了《科考船技術匯編》,利用國際上先進科考船的設計理念和技術方法培養出一批年輕的科考船設計師。當“雪龍2”號項目啟動時,張炳炎院士已患重病,但他依然時刻牽掛著項目的進展。“雪龍2”號設計團隊的年輕人自愿組成陪護小組,輪流每天去醫院照顧張炳炎院士,并向他匯報設計工作情況。2012年7月,當得知“雪龍2”號將采用世界首創的下沉式龍骨設計時,張炳炎院士尤為關心和重視。當吳剛把圖紙帶到病床前,極度虛弱的他強撐起身體仔細觀看。已經說不出話的張炳炎院士,最終滿意地點了點頭。
近年來,在老一輩船舶設計大師的帶領和激勵下,七〇八所民船部“雪龍2”號設計團隊兢兢業業地開展各項工作,培養鍛煉出我國極地科考破冰船設計領域的新一代精英。負責“雪龍2”號科考設備和舾裝設計的黃維,常年奔走于長興島造船基地與設計所之間,及時解決設計和建造中遇到的問題,并以精湛的技術深得船東和船廠的信賴和贊許;負責電推系統設計的陳曄,面對該船采用的中壓直流電網和大功率吊艙等新技術,毫不畏怯,與國外設計公司、船級社以及設備商積極溝通,確保項目順利進行;碩士研究生剛畢業的張東江,在總體設計聯系人的崗位上得到快速成長,在該船的雙艉鰭、下沉式龍骨等創新技術方案的計算方面作出了許多貢獻。
八所人“破冰”有方
“雪龍2”號亮點紛呈
自2016年12月20日正式開工以來,在國家海洋局極地辦公室、中國極地研究中心、江南造船、中國船級社(CCS)、英國勞氏船級社(LR)、雙希監理公司和國內外設計研究機構的通力合作下,“雪龍2”號一直保持著良好的連續建造進度,預計將于2019年5月交付使用。屆時,2艘船將組成結對互助模式,“雪龍2”號主要承擔科學調查和研究工作,“雪龍”號則主要承擔物資運輸補給任務。
南極是全球冰雪量最大、氣溫最低、暴風雪最強的地區,為滿足新型科考船“重型破冰”的需求,七〇八所設計團隊充分整合利用國內外技術資源,大膽創新,聚焦集成性、前瞻性特點,在 “雪龍2”號的設計中取得多項重大突破,收獲十大亮點。
其一,該船設計上以作業區海冰環境的適航性為首要條件,采用堅固的PC3船體結構和先進的動力系統設計,性能指標在當前國際上同類極地科考船中處于先進行列;
其二,充分考慮極區水平冰和冰脊冰分布的復雜性,優選雙向破冰的船型,為我國發展破冰船艉向破冰技術提供重要先例;
其三,首次在船前部采用箱型龍骨的船底結構,實現了船底重要聲學設備避免氣泡和碎冰影響與航行經濟性之間的協調;
其四,采用全回轉電力推進,以實現高機動性能、節約船內空間、統籌工況差異、降低使用成本之間的有機協調、統一和優化;
其五,選用DP2動力定位,既保證定位功能的常規冗余也提高動力定位耐受惡劣海況的指標,提高了該船在極區作業時較常見的小回旋空間、大風浪海況的安全性;
其六,采用集中實驗室格局、大尺度作業車間和較大面積調查作業甲板設計,以及冰區月池系統的應用,實現調查實驗功能的最大兼容與共享,與國際上專業的極地海洋科考布置和流程全面接軌;
其七,設計滿足最新實施的規則規范,如《極地規則》(Polar Code)以及最新國際公約Tier Ⅲ排放限值要求,建成后,將在船舶安全性、環保性及科考作業適宜性方面具有國際先進水平;
其八,水下輻射噪聲參照國際最高標準ICES-209設計,上建振動噪聲滿足CCS最新COMF(V2/N2)的高要求;
其九,該船將是國際上第一艘獲得智能船舶符號的極地科考破冰船,智能船體iship-H保證船體結構安全并提供全生命周期保障,智能機艙iship-M確保在遙遠的極地環境下機艙運行和維護的可靠,并助力編隊管理、科考航次管理以及船站融合通訊;
其十,重點考慮了長航程的人性化設計,主要體現在駕駛員輪替值班、實驗室和甲板科考作業的保護性和便利性等方面。
掌握自主設計能力
“雪龍探極”不再遙遠
據七〇八所相關技術負責人吳剛介紹,“雪龍2”號裝備了國際先進的海洋環境和地球物理調查設備,具備國際先進的極地海洋科學綜合調查手段。該船的設計和建造也達到了國際先進水平,具體表現為:采用了先進的科考操縱支撐系統;科考布置和設計理念與國際接軌;較高的減振降噪要求,確保科考和宜居環境;構建“智能船舶”的網絡平臺,確保科考數據的協調管理;懷揣“綠色船舶”通行證,確保船舶先進性和極地科考數據的真實;具備先進的通信、導航、探冰以及定位能力,大大提升冰區科考作業的安全性和效率。另外,該船加大了信息化建設的投入力度,能真正實現全船WiFi覆蓋,裝配可擴展到每個房間的收音廣播和衛星電視接收系統以及智能多媒體調度(會議)系統。
“雪龍2”號項目采用了“國內外聯合設計、國內建造”的原則,基本設計由國外公司承擔,詳細設計、生產設計以及相關審圖工作等均由國內設計院所、船級社、船企完成。吳剛特別強調,這種中外合作不是接力棒式的合作,也不是簡單地購買國外圖紙和設計,中外雙方是相互伴隨、深度融合的搭檔,即便在基本設計上,中方也針對該船的長航程特點以及中國科考隊員的生活習慣、作業模式貢獻了大量的技術經驗。通過“雪龍2”號的實踐,我國已完全具備自主開發設計科考破冰船的技術能力。該項目的實施,將對中國造船界在極地船舶的設計、建造、規范應用和完善方面,以及Polar Code在國內的有效實施等方面發揮重大的推動作用。