“雪龍2”號：“探極利器”自主造

高悅

2018年9月10日，我國首艘自主建造的極地科考破冰船“雪龍2”號建成下水，標志著我國極地考察現場保障和支撐能力取得新突破。按照計劃，“雪龍2”號將于2019年上半年交船并加入我國極地考察船隊，執行極地考察任務。下面，就讓我們來全面了解一下“雪龍2”號吧！

“為什么我們不能自己造一艘新破冰船呢？”

在“雪龍2”號交付使用前，“雪龍”號極地考察船一直承擔著我國南、北極考察的后勤物資運輸、人員輸送和海洋科學考察任務。該船于1993年購自烏克蘭，原船設計為極區破冰運輸船，經過兩次改造升級后，成為我國唯一一艘極地科學考察船。然而，由于“雪龍”船破冰能力不足，極大地限制了我國極地考察的時間和范圍。添置一艘破冰能力強、科考手段豐富的新破冰船，成為我國極地考察的迫切需求。

早在2008年11月，國家海洋局全面分析了我國極地科學考察事業面臨的機遇和挑戰，啟動了添置極地考察破冰船的調研論證。一開始本打算從俄羅斯買一艘舊的破冰船，然后進行改造。這樣做的好處是，交船時間快、價格適中，可以在短時間入列服役。后經過實地調研，了解到費用大概需要3億元人民幣，其中購買舊船需要1億元，改造要花2億元，而且這艘船也不是當時先進的電推船，破冰能力和科考功能均不理想。2009年3月，芬蘭有一艘舊的極地科考船要出售，報價7億元人民幣。由于價格太高，最終只能放棄。當時，挪威也在造一艘新的極地科考船，造價約10億元。

后來在一次會議上，有專家提出：“為什么我們不能自己造一艘新船呢？”經過多方咨詢考察，2009年4月，國家海洋局向國務院提出了建造極地考察破冰船的建議。兩個月后，國務院批準立項并確立原則。2011年7月，國家發展和改革委員會批復立項，要求“聯合設計，國內建造”。2016年12月20日，我國第一艘自行建造的極地考察破冰船正式開工建造，新船由芬蘭阿克北極技術有限公司負責基本設計，中船集團第七。八研究所負責詳細設計，江南造船廠建造。

由于極地考察破冰船對船舶的設計和建造都有很高的技術要求，此類船舶的建造在我國造船史上還是空白，因此，建造團隊提出了“國際一流，中國第一”的高目標。針對建造特點及難點，建造團隊編制確定了17項攻關項目，開展了全回轉吊艙、重量重心控制、智能船舶等多項關鍵技術的研究及應用。除主要設計院所和造船廠外，來自船東（新船建造的出資方）、中國船級社、英國勞氏船級社、檢驗機構的專家也加入建造過程中，從設計、采購到生產計劃等，每個環節一起參與，既保證了船舶質量、進度，又滿足了船檢規范要求。

2018年的夏天是新船建造的關鍵期。建造團隊的所有人放棄了高溫假，完成了114個分段制作以及11個船體總段合攏，全船無損探傷檢測等各項指標一次合格率達到97%，船舶舾裝率達到73%，全船92%的設備安裝結束，45個液艙密性全部完成，達到完整性出塢狀態，生產狀態整體可控。建造過程中，建造團隊始終精益求精，采用了雙向不銹鋼施工、低溫特種油漆涂裝等舾裝工藝，一流的建造技術確保了先進設計理念的“落地”。

艏艉皆可破冰

極地破冰船一共有7個破冰等級。如果將破冰等級按照金字塔狀劃分，“雪龍”號的破冰等級為PC6，位于金字塔的下層，“雪龍2”號的破冰等級則是PC3，位于金字塔上層。

作為我國首艘自主建造的破冰船，“雪龍2”號在冰區航行的能力大有乾坤——它采用了先進的雙向破冰新技術，也就是說船頭船尾均可破冰，是世界上第一艘采用雙向破冰技術的極地科考船。、

一般破冰船的破冰“武器”集中在船頭，在船用力向前沖的時候，借助堅固的船頭以及鋒利的冰刀把冰攪碎、壓碎。當遇到厚厚的冰脊時，這種方式就“力不從心”了，而且南、北極海冰形態各異，厚度不同，稍有不慎，船就會被海冰圍困。

“雪龍2”號的雙向破冰技術，不但可以讓它在厚達1.5米的冰層上破冰前行，還能在遇到特殊情況時直接“倒車”破冰，確保船在10米到15米厚的冰脊中不被卡住，極大地增強了船的安全性。

靈活的“大個子”

同學們都知道，開車時如果熄火了，車子就會停在原地。但船不一樣，一旦關掉了動力，船就會隨風和洋流漂移。對于科考船來說，如果在海上可以長時間將船體位置固定，將會大大有助于精確觀測和定點取樣作業。實現這一點，就要靠動力定位系統了。動力定位系統開啟時，船上的電力推進器、舵、艏艉側推協調配合，使船首根據海上風向和海水流向選擇合適的角度，利用自身動力抵消海風和洋流的影響，從而實現“原地立定”。

“雪龍2”號就配備了這一系統，在4級海況下可滿足大型科考設備的定位收放要求：在6級風、1.5節流時能滿足漂泊調查作業要求。同時，“雪龍2”號還采用被動可控式減搖水艙以改善船的耐波性，這樣一來，在極區較常見的“小回旋空間、大風浪海況”的情況下，新船作業時的安全性就得到了提高。在“求穩”的同時，“雪龍2”號還是個靈活的“大個子”，它具有的全回轉電力推進功能，可實現船體在極區原地360度自由轉動，使船的機動能力大幅提升。

“十八般武藝”助力科考

“雪龍2”號裝備了國際先進的海洋調查和觀測設備，實現了科考系統的高度集成和自洽，將成為我國開展極地海洋環境與資源研究的重要基礎平臺。科研人員可在船上開展極地海洋、海冰、大氣等環境基礎綜合調查觀測和取樣，在極地冰區海洋開展海底地形、生物資源調查。下面讓我們來看看“雪龍2”號有哪些“真功夫”。

極地大氣與海冰觀測系統

在南、北極地區監測大氣要素變化是研究全球氣候變化的重要內容。“雪龍2”號裝備了先進的極地大氣與海冰觀測系統，主要包括氣象遙感衛星接收系統、船基自動氣象觀測系統、海/冰一氣界面湍流通量觀測系統、船基海冰微波散射計等，滿足未來極地大氣和海冰綜合調查的需求。

水體環境調查系統

南大洋約占全球大洋面積的20%，在全球大洋環流、碳循環和生態環境等方面有著重要的研究價值。“雪龍2”號配備的水體環境調查系統主要由物理海洋多參數理化數據采集與探測系統、走航式聲學多普勒流速剖面儀、表層海水連續采集及基礎參數監測系統、拖曳式多參數剖面測量系統等設備組成，能夠實現在科學調查航行和定點觀測中，自動完成海洋表面隨時隨地的多要素連續自動測定，具備實時原位測量、實時顯示、自動記錄處理的功能。

海底沉積采樣系統

對海底沉積物的取樣是海洋沉積學研究的重要前提和基礎。“雪龍2”號海底沉積物采樣系統包括箱式采泥器、多管采泥器和長柱狀沉積物取樣器、沉積物捕獲器、電視抓斗等，將為我國極地海洋科學家提供可靠的實驗材料。“雪龍2”號配置的約4500米深型電視抓斗，標志著我國極地海底調查將進入可視化時代。

240道地震勘探系統

海洋地震勘探是海洋地球物理勘探方法之一，是研究海底地層學、構造學和海底沉積的有效工具。“雪龍2”號配置了一套能夠進行完整極區地質構造解析能力的240道地震勘探系統，將極大地推動對南極周邊海域海底地質研究，加強對南極周邊海域資源分布的認識。

有纜/無纜水下機器人

南極冰架的平均厚度為475米，面積達140萬平方千米。冰架對南極深層水的形成及生物種類分布等都有很大的影響。多年來，由于技術裝備的限制，我國缺乏獲取南極冰架下水體環境參數的手段。“雪龍2”號配備的有纜水下機器人和無纜水下機器人將有效地解決此類問題。

能夠“自學成才”的智能船舶

在“雪龍2”號上，你不需要房門鑰匙，一款腕帶式裝置便是你的門卡，它還記錄了你的身體健康狀況等信息。除此之外，這款便攜裝置自帶定位系統，即使在船上迷路了也能很快被找到。

長122.5米，寬22.3米的“雪龍2”號是個名副其實的“大塊頭”——在沒有乘客和貨物的情況下就有1.07萬噸重，這相當于1000多頭成年大象的重量。別看“雪龍2”號“身材魁梧”，但“頭腦”可一點兒都不簡單，相反，它還是一艘真正意義上的“智能船舶”——擁有一套集智能航行、智能能效、智能機艙、智能船體為一體的綜合平臺，這就相當于船舶的“大腦”，控制著整個船體系統。

在“雪龍2”號的船體和設備上，共安裝設置了7000多個智能感應點，相當于船的“神經系統”，可以對內、對外收集各種信息，豐富數據庫并繼續“學習”以優化船體功能，也可以使其在復雜的環境中實現自動駕駛。

據了解，船舶智能航行系統主要由兩個子系統組成，即惡劣海況航行分析系統及航線優化系統。惡劣海況航行分析系統基于對當前航路航行風險的評估，在超過臨界點時采用航線優化功能，選擇替代方案，最終交由船員選擇航路。

“雪龍2”號還建有機艙智能化集成平臺，可以對主柴油機、發電機、電力推進艙、輔助設備進行實時監測和分析評估，為船舶操作提供決策建議。

從建造之初，“雪龍2”號的每塊鋼板都有自己的數據檔案庫。通過這種全船電子歸檔管理，可以實現船體在設計、建造和營運等全生命周期各階段數據的融合，為船體全生命周期內的安全和結構維修、保養提供輔助決策。此外，船上的智能感應點能夠提前發現船體潛在的安全隱患等問題，實現對冰載荷的反演計算和報警功能。

“雪龍2”號交船后，將與“雪龍”船組成極地科學考察破冰船隊，以更強健的身姿挺進南、北極，為推動我國極地考察事業邁上新臺階發揮不可替代的作用。