7月11日，中國“航海日”，我國首艘自主制造的極地科考船“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(jìn)行科考和后勤補給，提高我國在極地海冰區開(kāi)展考察活動(dòng)的能力。
“雪龍2”號船長(cháng)趙炎平告訴科技日報記者，相比“雪龍”號，“雪龍2”號最大特點(diǎn)是結構強度滿(mǎn)足PC3要求，雙向破冰，并且均具有以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，且為全球第一艘采用船艏、船艉雙向破冰技術(shù)的極地科考破冰船。這意味著(zhù)我國極地考察區域和季節得到了極大拓展和延長(cháng)。
中西合璧 “搭檔”式聯(lián)合設計
受限于破冰能力，國際上絕大多數基于考察船的極地科學(xué)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外圍數十公里的陸緣冰區域，或北極點(diǎn)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(wù)院專(zhuān)題會(huì )議批準立項，并確立“國內外聯(lián)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(kāi)展合作。
“從構思、調研，到聯(lián)合設計和自主建造，對我們和船東來(lái)說(shuō)，就像孕育一個(gè)新生兒，毫無(wú)經(jīng)驗懷胎十年，其中的迷茫、艱辛、喜悅難以用語(yǔ)言表達?！敝写瘓F第七〇八研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)七〇八所）研究員、“雪龍2”號總設計師吳剛無(wú)限感慨。
此前，作為非極地國家，我國已做了很長(cháng)時(shí)間的鋪墊工作。1978年，當時(shí)的第六機械工業(yè)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(kāi)始搜集破冰船的相關(guān)素材，并形成《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(wù)開(kāi)始，我國也已積累了30多年的極地科考經(jīng)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(méi)走過(guò)的一條路，船舶的使用環(huán)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(gè)重大項目上一份‘雙保險’?！眳莿偢嬖V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(jìn)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(jìn)到敲定方案，與外方幾輪交流下來(lái)的圖紙意見(jiàn)清單PCF就超過(guò)1000來(lái)份。
對于這種中外合作方式，他特別強調說(shuō)，這次不是接力棒式的合作，也不是簡(jiǎn)單地買(mǎi)國外圖紙，中外雙方是互相伴隨的高度融合的搭檔。在整個(gè)過(guò)程中，中國極地研究中心、江南造船廠(chǎng)以及中國船級社也做了大量工作，“雪龍2”號建成后，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。
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(lǐng)團隊，通過(guò)構建數字樣船，在生產(chǎn)設計過(guò)程中逐步細化落實(shí)基本設計和詳細設計方案，并時(shí)刻跟進(jìn)建造狀態(tài)，確保圖紙變?yōu)閷?shí)物過(guò)程中無(wú)誤。
“基于公司現有的公務(wù)科考船型工藝技術(shù)體系，我們從船型本身的固有特點(diǎn)著(zhù)手，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?！壁w振華說(shuō)，經(jīng)歷無(wú)數個(gè)不眠之夜，團隊完成了17項關(guān)鍵技術(shù)研究與應用，編制了7891份設計圖紙，撰寫(xiě)了287份技術(shù)協(xié)議與70多份專(zhuān)項工藝材料。
“雪龍2”號全船管系達22000余根、電纜敷設480余公里、舾裝件84000余件、設備總數達到421臺套，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(zhuān)項控制方案、實(shí)施細則以及超差處理程序，完成近20份控制文件編制，形成各個(gè)階段數據跟蹤表庫，對2400塊鋼板測厚，131個(gè)分段、200個(gè)主要設備稱(chēng)重，以確?！把?”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(fā)、設計、制作全流程的技術(shù)水平。趙振華說(shuō)，在“雪龍2”號制造過(guò)程中，團隊采用國內首套三維數控彎板技術(shù)，將以往工人需要幾天才能加工成形的彎板，在3個(gè)小時(shí)內折彎設計成型。在制作環(huán)節，從細節著(zhù)手提高焊接質(zhì)量和安裝精度，比如在進(jìn)行10米長(cháng)全海深多波束底座裝焊時(shí)，平面度控制在2毫米范圍內。
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(gè)智能感應點(diǎn)，智能機艙能通過(guò)傳感器等設備進(jìn)行船體全壽命監測，智能船體可以自動(dòng)進(jìn)行“健康體檢”，并收集船體鋼板與冰面的摩擦數據，吳剛說(shuō)，這將為今后設計制造新船型提供參考。