“雪龙2”号：双向破冰 智能航行

中央纪委国家监委网站 李钦振

　　图为2019年12月，“雪龙2”号突破南极层冰区驶入浮冰区。中国船舶集团第七Ο八研究所供图

　　图为2020年7月15日，“雪龙2”号停泊在位于上海的中国极地考察国内基地码头。当日，由自然资源部组织的中国第11次北极科学考察队，乘坐“雪龙2”号出发，执行科学考察任务。 新华社发（中国极地研究中心供图）

　　地球的南北极是神秘而迷人的所在，蕴藏着丰富的自然资源，有着极大的科研价值。随着极地科考事业不断发展，现代科考破冰船已成为极地考察的重要装备，除用于破冰外，有的还兼负运输和海洋考察等任务。

　　7月15日，伴随一声长鸣，中国第11次北极科学考察队搭乘“雪龙2”号极地科考破冰船从上海出发，执行科考任务。这是“雪龙2”号今年4月顺利完成南极首航后，首次承担北极科学考察任务。

　　作为我国第一艘自主建造的极地科考破冰船，“雪龙2”号于去年7月交付使用，是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，拥有双向破冰、360度原地回转、防气泡下沉式龙骨、模块化作业甲板、冰区水密月池、DP2动力定位、全船防冬化设计、智能船体和智能机舱等亮点设计，能够搭载101名船员和科考人员航行2万余海里，实现全球无限航区航行。中国船舶集团第七〇八研究所专家、“雪龙2”号总设计师吴刚在接受本报记者采访时表示，“雪龙2”号已进入世界最先进极地科考船的行列，将助力我国极地科考实现新的跨越。

　　攻坚克难——从无到有填补空白

　　1983年，中国加入《南极条约》，拥有了参与南极事务的国际资格。但直到加入《南极条约》后的第十年，1993年，中国才买到一艘可用于北冰洋运输的船，经过多次改造，成为目前的“雪龙”号极地科考破冰船。

　　自1994年起，“雪龙”号搭载着中国科学考察队先后执行了22次南极考察任务和9次北极考察任务。按船龄计，“雪龙”号已是“老骥伏枥”，加上是“半路出家”，其科考与破冰能力都不足以满足当前我国极地科考的新需求。

　　国务院于2009年6月批准启动“雪龙2”号极地科考船建设项目，确定“国内外联合设计、国内建造”这一原则。中国科研人从“雪龙2”号项目立项的那一刻起，就树立起“从零开始一举突破”的理念，反复研究，攻坚克难，十年磨一剑，最终建成了世界首艘“双向破冰”极地科考船。

　　“雪龙2”号项目最先面临的是“底盘”问题，既要船体质量好，还要采用全回转推进方式，并实现“双向破冰”。这对没有极地海岸线、没有建造高冰级极地船舶经验的我国科研人员来说，挑战和考验是可想而知。为稳妥起见，经过反复研究，我国决定吸收国外先进的破冰船设计理念、技术和经验，结合我国的实际情况进行改进。经科研人员与芬兰阿克北极公司近3年的反复论证，2012年7月，“雪龙2”号项目基本设计合同签署。

　　确定基本设计方案后，新问题也随之出现。吴刚告诉记者，阿克北极设计方案的主要问题在于其没有特殊用途船尤其是科考船的设计经验，同时对于我国地理位置和考察习惯带来的船型设计特点了解不清晰，在船舶科考功能设计、防浮冰干扰的船型考虑、抗风稳性、破舱衡准、淡水舱设置等方面无法满足我国新建极地科考破冰船的高要求。“这时候，七〇八所在这方面的设计优势就显现出来了。”吴刚说。

　　七〇八所把我国传统的“远望”系列和“向阳红”系列科考船型的设计优势，传承到“雪龙2”号科考破冰船。针对“雪龙2”号船底声学设备容易受气泡和碎冰影响的实际，专门设计了下沉式箱形龙骨的船底结构。此外，与其他商船相比，破冰船在敞水水域的油耗更高，为此，七〇八所设计团队利用拖曳水池的实验优势，对船舶的首部压冰角、舷侧排冰角在确保破冰性能的前提下进行了优化调整。

　　“‘雪龙2’号肩负了国家极地考察的重任，因此在沿承常规科考船设计要素的基础上，还具有自己的特点。我们不仅在舾装设计方面增加了防寒要求和货舱储运的考虑，还突出了极地作业的特点，使‘雪龙2’号在极区的科考作业更加游刃有余。”“雪龙2”号舾装专业主任设计师黄维介绍说。

　　自2009年6月启动项目建设，至2019年7月交付使用，“雪龙2”号历经10年的论证、设计、建造，终现真身。

　　超强性能——破冰能力实现质的飞跃

　　船好不好，开船的人最有发言权。“有劲儿、灵活、聪明”，这是“雪龙2”号船长赵炎平对“雪龙2”号的评价。

　　南极地区部分海域常年冰封，破冰是航行的前提。长期以来，中国都依靠集装箱运输船改建而来的“雪龙”号进行极地破冰。“雪龙”号仅能在0.5节航速下冲破1.1米厚、含0.2米雪的冰层，只有等到夏季两极冰川大面积融化时，才能抵达考察位置。由于船只无法靠岸，2019年1月初，第35次南极科考队从“雪龙”号卸运至南极中山站和内陆出发基地的货物时，只能在冰面上运输44公里才得以到达目的地，承担了极大风险。

　　“雪龙2”号的破冰能力与之相比，实现了质的飞跃。它能在极地1.5米厚冰环境中，以2至3节的航速连续破冰航行，遇到极难“拱”的冰脊时，船舶吊舱推进器转动180度，把船艉变“船艏”，尾部的螺旋桨在海面下旋转削冰，能够把10多米高的冰脊“掏空”。船艏还配备了两台1200kW槽道式侧向推进器，船舶可以灵活转身、精准定位，极大提升了恶劣海况下的安全性和调查作业精度。

　　赵炎平说，以往“雪龙”号在南极尤其是浮冰特别密集的地方，调头非常困难，可能要花超过12个小时。如今再遇到同样的情况，“雪龙2”号则不需调头，可以直接尾向破冰航行。

　　有了这些优势，“雪龙2”号既可拓展极地考察海域，也具备了实施夏季之外季节考察航次的能力。“借助‘雪龙2’号更强的破冰能力，科研人员能更早进入极地、更晚离开。对于科学家来说，能够延长科考作业的时间窗口、扩大科考作业范围，是弥足珍贵的。”国家海洋局极地考察办公室负责人介绍。

　　全球首艘双向破冰极地科考船的名号之外，“雪龙2”号还是全球首艘智能科考船，集智能航行、智能能效、智能机舱、智能船体为一体。在“雪龙2”号的船体和设备上，共装置了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，当船体与冰面发生刮擦，即能自动预警。智能船体还能自动进行“健康体检”，并收集船体钢板与冰面的摩擦数据，为今后设计制造新船型提供参考。

　　作为驾驶团队成员、参与了“雪龙2”号南极首航的集美大学航海学院教师周建文说，跟以往驾驶员只能完全根据冰图、经验以及现场冰况推测前方冰情不同，“雪龙2”号配备了动态定位系统，为冰区航行、大洋科考提供了高效、准确的系统支持。

　　完美结合——闪耀着人性与科技的光芒

　　除了是一名破冰能手之外，“雪龙2”号还具有强大的科考性能。

　　通常，密集冰区科考船舷外无法下放和回收科考设备，恶劣海况下，舷外作业设备和人员都面临较大风险。而“雪龙2”号船舯安装有世界上第一个“水密月池”，月池系统由上盖、底盖、防浪板、抽排水装置、除冰装置和吊放装置等构成，从主甲板往下贯穿5层甲板，直通海底。有了月池系统，可以不经过船舷，从月池直接下放科考设备进行作业并回收，防止昂贵的科考设备在极地严寒环境下，一拉出水面就冻结，也为科学家们营造了一个更舒适的作业环境。

　　“雪龙2”号还配备有深水和中浅水多波束系统、深海浅地层剖面仪、生物储量评估回声积分仪系统、水下全方位声呐、超短基线、万米测深仪等声学设备，能够满足海底精细化测量和渔业资源探测需求。

　　作为国际先进的极地考察和海洋科学研究移动平台，“雪龙2”号处处闪耀着人性与科技的光芒。

　　由于中国相对南极的地理位置较远，南极科考队注定会经历长时间远航，并经受南半球西风带的考验。受强烈气旋影响，船只在经过西风带时会发生剧烈摇晃，严重时倾斜角度最大可超过35度，不仅对船上设备的稳定性和安全性造成威胁，也会引起队员身体的极度不适。于是，在原来可满足10级大风海况中航行的设计基础上，“雪龙2”号最终提升到了可以在12级大风里斩风破浪前行的强度。同时，为减少船上人员经历恶劣海况时的不适感，船上还配备了先进的减摇水舱系统，能有效减小船只摇摆幅度。

　　在吴刚看来，“雪龙2”号最人性化的设计之一，是实现了Wi-Fi全覆盖。极地科考动辄数月，网络是船上人员与家人联络的唯一方式。“雪龙2”号设计之初，就制定了一个硬性指标：登上这艘船，手机即可流畅上网。“雪龙2”号加载VAST卫星通信系统，同时设置了更多“放大器”，Wi-Fi信号覆盖船只各个区域，船上船下联系更加便捷，图像和声音得以更快速地传输。

　　不仅如此，“雪龙2”号还针对船上人员生活起居进行了多处人性化设计，如房间加热设施、窗户双层保温、室外主要梯道的电缆加热和防滑处理、淡水的充足供给等等，充分改善船上人员生活条件，彰显以人为本的设计理念。

　　吴刚告诉记者，通过“雪龙2”号建造项目，七〇八所积累了极地船规则规范经验，掌握了双向破冰船型设计、PC3级破冰船结构设计和破冰船低温防寒设计等关键技术，打造了一支日趋成熟的科考船、破冰船设计团队。未来，我们对建造重型破冰船将更有信心。