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世界第一艘双向破冰科考船年底首航南极

来源:科技日报2019-07-11 09:11

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  7月11日,中国“航海日”,我国首艘自主制造的极地科考船“雪龙2”号将交付给自然资源部中国极地研究中心,今年有望与“雪龙”号组成极地科考破冰船队,编队赴南北极进行科考和后勤补给,提高我国在极地海冰区开展考察活动的能力。

  “雪龙2”号船长赵炎平告诉科技日报记者,相比“雪龙”号,“雪龙2”号最大特点是结构强度满足PC3要求,双向破冰,并且均具有以2—3节船速、连续破1.5米冰加0.2米积雪的能力,为国际极地主流的中型破冰船型,且为全球第一艘采用船艏、船艉双向破冰技术的极地科考破冰船。这意味着我国极地考察区域和季节得到了极大拓展和延长。

  中西合璧 “搭档”式联合设计

  受限于破冰能力,国际上绝大多数基于考察船的极地科学考察工作,主要集中在夏季。但即使在夏季,他们仍被阻挡在南极大陆外围数十公里的陆缘冰区域,或北极点附近的北冰洋中心区。这也包括我国于1994年首航南极的“雪龙”号。

  中国需要一艘新的极地科考船,这一想法在2008年酝酿成熟。2009年6月,国务院专题会议批准立项,并确立“国内外联合设计、国内建造”的原则,要求选择国内和国外在破冰科考方面最强的设计公司开展合作。

  “从构思、调研,到联合设计和自主建造,对我们和船东来说,就像孕育一个新生儿,毫无经验怀胎十年,其中的迷茫、艰辛、喜悦难以用语言表达。”中船集团第七〇八研究所(以下简称七〇八所)研究员、“雪龙2”号总设计师吴刚无限感慨。

  此前,作为非极地国家,我国已做了很长时间的铺垫工作。1978年,当时的第六机械工业部第七研究院第七〇八研究所(七〇八所前身)的多名资深前辈,就开始搜集破冰船的相关素材,并形成《国外破冰型考察船资料汇集》。从1984年执行首次南极科考任务开始,我国也已积累了30多年的极地科考经验。

  “毕竟这是我国第一艘真正意义上的破冰船,难就难在这是我们没走过的一条路,船舶的使用环境、年限要求又特别高,我们寻找一位同行者,也是为了给这个重大项目上一份‘双保险’。”吴刚告诉记者,“雪龙2”号的基本设计由国外参与方阿克北极公司主导完成,但基本设计中的敞水性能改进和科考设计部分、详细设计、施工设计、建造工艺等均由国内设计院、船级社、船企等完成。从对接、研讨、改进到敲定方案,与外方几轮交流下来的图纸意见清单PCF就超过1000来份。

  对于这种中外合作方式,他特别强调说,这次不是接力棒式的合作,也不是简单地买国外图纸,中外双方是互相伴随的高度融合的搭档。在整个过程中,中国极地研究中心、江南造船厂以及中国船级社也做了大量工作,“雪龙2”号建成后,将拥有双船级。

  高精度 设备安装误差以毫米计算

  重达13000吨的“雪龙2”号采用总段建造法,将船体分为131个分段,再将分段总组成11个总段,11个总段按照从艉向艏、从下往上的顺序进行合拢。

  江南造船(集团)有限责任公司“雪龙2”号总工艺师赵振华带领团队,通过构建数字样船,在生产设计过程中逐步细化落实基本设计和详细设计方案,并时刻跟进建造状态,确保图纸变为实物过程中无误。

  “基于公司现有的公务科考船型工艺技术体系,我们从船型本身的固有特点着手,从极地破冰、大洋科考以及总体要求三个方面进行关键技术分解。”赵振华说,经历无数个不眠之夜,团队完成了17项关键技术研究与应用,编制了7891份设计图纸,撰写了287份技术协议与70多份专项工艺材料。

  “雪龙2”号全船管系达22000余根、电缆敷设480余公里、舾装件84000余件、设备总数达到421台套,重量重心控制难度极大。江南造船(集团)有限责任公司成立重量重心控制小组,编制专项控制方案、实施细则以及超差处理程序,完成近20份控制文件编制,形成各个阶段数据跟踪表库,对2400块钢板测厚,131个分段、200个主要设备称重,以确保“雪龙2”号重量重心指标得到有效控制。

  为保证能穿透数米厚的冰层,“雪龙2”号船体使用了特殊钢材,外壳最厚的地方达100毫米,比常规船舶板材厚三至五成。要将外壳厚度大的板材光滑折弯为曲面,十分考验研发、设计、制作全流程的技术水平。赵振华说,在“雪龙2”号制造过程中,团队采用国内首套三维数控弯板技术,将以往工人需要几天才能加工成形的弯板,在3个小时内折弯设计成型。在制作环节,从细节着手提高焊接质量和安装精度,比如在进行10米长全海深多波束底座装焊时,平面度控制在2毫米范围内。

  值得一提的是,“雪龙2”号的船体和设备上,共安装设置了7000多个智能感应点,智能机舱能通过传感器等设备进行船体全寿命监测,智能船体可以自动进行“健康体检”,并收集船体钢板与冰面的摩擦数据,吴刚说,这将为今后设计制造新船型提供参考。(本报记者 陈 瑜)

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