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世界首艘智能化极地科考船“雪龙2号”整装待发文章来源:科普中国 发布时间:2019-07-28

全球首艘智能化双向破冰极地科考船!我国第一艘自主建造的极地科学考察破冰船“雪龙2号”,于7月11日在上海顺利交付,这标志着我国极地考察现场保障和支撑能力取得了新的突破。下半年“雪龙2号”将与“雪龙号”携手共同执行我国第36次南极考察。

中国极地科学考察始于1984年,迄今已有35年历史,前面十年时间是由“向阳红10”号和“极地”号两条非破冰船在浮冰区域进行科考和充当极地工作站的补给。

直到1994年“雪龙”号开始服役,中国的极地考察事业才有了破冰的概念,25年来“雪龙”号的高效运转对我国的极地科学考察事业做出了巨大的贡献,它是名符其实的极地考察功勋船。

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卫星照片显示我国南极破冰船“雪龙”号正在破冰前行 图| CFP

随着我国多学科、多圈层、多专业极地考察任务的需求,经过10年的艰苦努力和整个国家船舶行业技术的积累与沉淀,“雪龙2号”伴随着诸多新的国际公约和更加严格的法规要求横空出世。它与雪龙号相比更加侧重于科考作业能力的建设,已具备极地调查资源、环境、气候三位一体的综合能力。

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“雪龙2”号海试归来 图丨科技日报

“雪龙2号”,全球首艘智能化双向破冰极地科考船

“雪龙2号”的初步设计来自国际一流的芬兰Aker北极公司,而其详细设计与生产设计全部源自国内一流的设计院和船厂,通过统筹国内外优势资源,加强国内外设计合作,吸收消化国际顶尖的造船技术,逐步提高国内设计建造能力,实现整个行业的发展和超越。

船舶入级同时满足中国船级社CCS船级和英国劳氏LR船级两个船级社的要求,这不仅大大提高了船舶的检验和入级要求,也进一步保证了船舶的安全性。接下来,让我们认识一下这位“破冰好手”吧。

坚固的船体。“雪龙2号”拥有高强度低温钢,冰区结构的结构密度非常高,一般船舶肋位间距为600mm,“雪龙2号”肋位间距更密集为350mm,船首冰刀区域的关键部位钢板竟厚达100mm,比超大型集装箱船最厚的船壳板还要厚。

这就要求必须采用特殊的先进焊接工艺,研发在低气温环境服役的钢板,选用更高等级的适配焊材,以及纵横交错混合骨架,保证了焊缝低温冲击的韧性和力学性能,让船舶具有足够的强度。此外,为了保证声学设备在冰区的结构安全和正常使用,船底采用箱形的龙骨设计。

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“雪龙2号”建造现场 图|新华社记者 张建松 摄

船舶按照能够抵抗12级大风的抗风能力要求进行设计,整船的重量重心得到有效的控制,保证了良好的稳定性和抗风能力,极大提高了船舶在极地水域、西风带水域等极端海况下的安全性。

船首尾双向破冰技术。“雪龙2号”船体结构强度满足极地破冰能力PC3要求(共分为7级,雪龙号为PC6),能在1.5米厚冰和20公分厚积雪环境中以2-3节的航速连续破冰航行,属于中型的国际极地破冰船,也是世界上第一艘采用船首尾双向破冰技术的极地科考破冰船。

“雪龙2号”出众的破冰能力离不开坚实可靠的船底盘,其船首尾和船底内部都对冰区结构进行了加强,船首冰刀、船尾两个分水舯都与冰区结构紧密相连。

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停泊在港口的“雪龙2号” 图|文汇报

中压交流吊舱全回转电力推进系统。“雪龙2号”采用破冰型双吊舱式推进方式,拥有DP-2级动力定位能力(利用计算机对采集来的环境参数,根据位置参照系统提供的位置,自动进行计算,控制各推力器的推力大小,使船舶其保持艏向和船位),具有较高的可靠性和冗余度,不仅提高了该船在极区作业的灵活性、大风浪海况的安全性,而且给高精度、可视化的水下科考作业提供了强有力的支持。

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吊舱全回转电力推进系统 图|网络

“雪龙2号”双向破冰采用吊舱全回转电力推进系统,在遇到很难“拱”的冰脊时,推进部转动180度的同时把船尾变船首,螺旋桨能在海面下削冰,把10多米高的冰脊“掏空”。

“雪龙2号”还安装了智能化被动可控式减摇水舱,根据不同的波浪环境、不同载况下不同的横摇周期控制船舶的摇摆幅度和频率,提高了船舶在大风浪中航行的安全性和舒适性。在全船舒适性控制方面,对噪音震动采取源头控制,对机械处所采用有效的减震降噪措施,保证船舶生活和工作环境的整体舒适度。

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科考人员住舱 图|新京报记者 王嘉宁 摄

“雪龙2号”全船采用智能化设计, 通过为全船设备配备各种传感器和安装7000多个探测点,实现全船信息的全方位智能感知、获取、交换和展示,囊括智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能实验,是国际上首艘获得智能船舶符号的极地科考破冰船

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智能机舱发电机 图|新京报记者 王嘉宁 摄

“雪龙2号”配备了高空、海面、水下各个层面的高端声学设备,满足大气、水体、海底精细化测量和生物资源探测需求。为了保证调查设备在装船后的正常工作,对船舶电网的电磁兼容和抗谐波干扰进行了有效的措施,保证其在峰值的情况下也不影响设备的正常工况。

“雪龙2号”满载期望赴极地

“雪龙2号”在6月中旬顺利完成船体机电设备的常规海试,于2019年7月11日交付自然资源部中国极地研究中心,船舶的各种常规性能测试均已经达到设计的技术指标。

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雪龙2号 图|工业和信息化部装备工业司

“雪龙2号”作为目前世界上破冰科考能力最强的极地科考船之一,具有世界首例采用首尾双向破冰的能力,在未来征战极地的岁月中,有望与“雪龙”号携手将极地科考时间延长到5个月以上,以满足多学科、多专业对极地考察的需求。

“雪龙2号”在7月11日“中国航海日”这一特殊日子交付使用,是希望“雪龙2号”下水后能够超越古代著名航海探险家郑和七下西洋的壮举,可谓“古有明朝郑和不畏艰辛劈波斩浪,今有‘’雪龙2号‘’横空出世极地称王”

在未来岁月里,“雪龙2号”将满载国人的期许与厚望,秉承永恒的极地精神,承载起南北两极求索的使命与担当,承担起拓海探极、兴海强国的光荣与梦想,劈波斩浪,破冰前行,再创极地科考的辉煌。

撰文:张志平 自然资源部第一海洋研究所海洋调查工程技术学术带头人,高级船长