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(duì)，編隊(duì)赴南北極進(jìn)行科考和后勤補(bǔ)給，提高我國在極地海冰區(qū)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足PC3要求，雙向破冰，并且均具有以2—3節(jié)船速、連續(xù)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。這意味著我國極地考察區(qū)域和季節(jié)得到了極大拓展和延長。
中西合璧 “搭檔”式聯(lián)合設(shè)計(jì)
受限于破冰能力，國際上絕大多數(shù)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?nèi)员蛔钃踉谀蠘O大陸外圍數(shù)十公里的陸緣冰區(qū)域，或北極點(diǎn)附近的北冰洋中心區(qū)。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)院專題會議批準(zhǔn)立項(xiàng)，并確立“國內(nèi)外聯(lián)合設(shè)計(jì)、國內(nèi)建造”的原則，要求選擇國內(nèi)和國外在破冰科考方面最強(qiáng)的設(shè)計(jì)公司開展合作。
“從構(gòu)思、調(diào)研，到聯(lián)合設(shè)計(jì)和自主建造，對我們和船東來說，就像孕育一個新生兒，毫無經(jīng)驗(yàn)懷胎十年，其中的迷茫、艱辛、喜悅難以用語言表達(dá)?！敝写瘓F(tuán)第七〇八研究所（以下簡稱七〇八所）研究員、“雪龍2”號總設(shè)計(jì)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(dāng)時的第六機(jī)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(zhí)行首次南極科考任務(wù)開始，我國也已積累了30多年的極地科考經(jīng)驗(yàn)。
“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(huán)境、年限要求又特別高，我們尋找一位同行者，也是為了給這個重大項(xiàng)目上一份‘雙保險’?！眳莿偢嬖V記者，“雪龍2”號的基本設(shè)計(jì)由國外參與方阿克北極公司主導(dǎo)完成，但基本設(shè)計(jì)中的敞水性能改進(jìn)和科考設(shè)計(jì)部分、詳細(xì)設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)、建造工藝等均由國內(nèi)設(shè)計(jì)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的圖紙意見清單PCF就超過1000來份。
對于這種中外合作方式，他特別強(qiáng)調(diào)說，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”號建成后，將擁有雙船級。
高精度 設(shè)備安裝誤差以毫米計(jì)算
重達(dá)13000噸的“雪龍2”號采用總段建造法，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(jìn)行合攏。
江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司“雪龍2”號總工藝師趙振華帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，通過構(gòu)建數(shù)字樣船，在生產(chǎn)設(shè)計(jì)過程中逐步細(xì)化落實(shí)基本設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)方案，并時刻跟進(jìn)建造狀態(tài)，確保圖紙變?yōu)閷?shí)物過程中無誤。
“基于公司現(xiàn)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)著手，從極地破冰、大洋科考以及總體要求三個方面進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)分解?！壁w振華說，經(jīng)歷無數(shù)個不眠之夜，團(tuán)隊(duì)完成了17項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用，編制了7891份設(shè)計(jì)圖紙，撰寫了287份技術(shù)協(xié)議與70多份專項(xiàng)工藝材料。
“雪龍2”號全船管系達(dá)22000余根、電纜敷設(shè)480余公里、舾裝件84000余件、設(shè)備總數(shù)達(dá)到421臺套，重量重心控制難度極大。江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司成立重量重心控制小組，編制專項(xiàng)控制方案、實(shí)施細(xì)則以及超差處理程序，完成近20份控制文件編制，形成各個階段數(shù)據(jù)跟蹤表庫，對2400塊鋼板測厚，131個分段、200個主要設(shè)備稱重，以確?！把?”號重量重心指標(biāo)得到有效控制。
為保證能穿透數(shù)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(dá)100毫米，比常規(guī)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(yàn)研發(fā)、設(shè)計(jì)、制作全流程的技術(shù)水平。趙振華說，在“雪龍2”號制造過程中，團(tuán)隊(duì)采用國內(nèi)首套三維數(shù)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個小時內(nèi)折彎設(shè)計(jì)成型。在制作環(huán)節(jié)，從細(xì)節(jié)著手提高焊接質(zhì)量和安裝精度，比如在進(jìn)行10米長全海深多波束底座裝焊時，平面度控制在2毫米范圍內(nèi)。
值得一提的是，“雪龍2”號的船體和設(shè)備上，共安裝設(shè)置了7000多個智能感應(yīng)點(diǎn)，智能機(jī)艙能通過傳感器等設(shè)備進(jìn)行船體全壽命監(jiān)測，智能船體可以自動進(jìn)行“健康體檢”，并收集船體鋼板與冰面的摩擦數(shù)據(jù)，吳剛說，這將為今后設(shè)計(jì)制造新船型提供參考。