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十年一剑终出鞘

——“雪龙2”号的创新故事
2019年07月12日 11:08    来源:多播网    关注度(422)
  历经10多年的技术研发和合作攻关,经过项目建议、可行性研究、各阶段设计和生产建造,我国极地科考破冰船“雪龙2”号在成功完成常规试航和系柱拉力试验后,昨天顺利交付。

海上各项测试数据表明,“雪龙2”号表现卓越,无论是安全性、经济性、操纵性,还是船舶空船重量控制、振动噪声、电站负荷、谐波控制、智能控制等,全面达到预设目标,有些亮眼的指标甚至超过设计要求,刚刚结束的系柱拉力试验也初步证明了未来在冰区航行卓越的推力性能。

在中船集团第七〇八研究所,前不久刚刚参加“雪龙2”号海上试航的项目组成员吴刚、黄维、刘志兵、陆玮纷纷表示:“‘雪龙2’号从最初的设想一直到现在的试航、交付,倾注了太多太多人的心血,其中有我们单位从上到下的重视和项目团队始终如一的坚持,真的是十年磨一剑,我们正热切地期待‘雪龙2’号第一个南极破冰的处女航。”兴奋之情洋溢在他们的脸上。

强强联手源自技术底蕴

中国需要一艘新的极地科考船,这一想法早在2008年就已经酝酿成熟。2009年6月,国务院专题会议批准立项 。2010年2月,七〇八所被确定为“雪龙2”号项目技术支撑单位,与当时的船东——国家海洋局极地办和极地中心共同组织完成项目建议和可行性研究工作。当时,摆在面前的最大难题就是要讲清楚中国到底“需要一艘什么样的极地科考船”。如果需求论证不清,项目就如同无源之水、无本之木。 “从某一角度来看,七〇八所当时承接‘雪龙2’号前期技术支撑和后续设计工作,可谓是‘任重道远’。” 中船集团第七〇八研究所科考船设计专家、“雪龙2”号总设计师吴刚说。

在经历了将近2年的调研论证、技术储备甚至摸索着进行概念设计后,新建极地科考破冰船的需求轮廓逐步清晰。七〇八所负责的中英文设计任务书编制完成,根据国务院确立的“联合设计、国内建造”的原则,2012年7月,通过国际招标确定了芬兰阿克北极公司作为 “雪龙2”号联合设计的国外参与方。这家公司在破冰船设计上可谓全球第一,目前运行的破冰船有70%出自其门下。然而,“雪龙2”号可不仅仅是破冰船,更是一艘科考船,这一方面并非阿克公司的强项,而是七〇八所大显身手的舞台。

中国的向阳红系列、东方红系列、实验系列等科考船型,都凝聚着七〇八所科研人员的心血,也彰显了其在科考船设计上的传统优势。吴刚说:“双方通过共有开发、共有设计,共享包括船型在内的知识产权,而不是简单的技术转移。”

正如阿克北极的设计师Lars所说:“阿克公司与MARIC(七〇八所在国际合作中的对外英文简称)的合作不仅仅是科考船设计与破冰船设计的强强联手,更是一种朋友般的深度合作,我们和中国的团队合作得很愉快。”

事实上,对于中国而言,极地破冰船的设计一直以来都是一块空白。作为非极地国家,我国一直没有建设对破冰船设计极为重要的冰池实验室。“在冰海中航行与在水里航行面临的情况完全不同。冰池的作用是模拟不同海冰条件,用来测试设计的破冰船船型是否满足运行。”吴刚解释说,“海冰变化和破冰运动目前很难用电脑加以模拟,而冰池也需要大量的基础研究数据支撑,因此一直以来成为中国设计破冰船的卡脖子技术。”

但七〇八所却有底气参与“雪龙2”号的设计,其中一个重要原因是,该所的研究人员很早就开始储备极地破冰科考船的相关技术。采访中,项目组成员还展示了在该所图书馆借阅到的一本编撰于1978年的《冰区考察船设计资料汇编》。“这表明,七〇八所已经有系统、有针对性地进行极地科考船的资料整理。”一位项目组成员自豪地说。

特色设计凝聚创新与智慧

雪龙2”号上,与科考相关的设计,凸显了七〇八所科研人员的创新与智慧。在“雪龙2”号舾装及科考系统负责人黄维看来,能够从船舱直通海底的月池系统是最具特色的科考设计之一。

以前的科考船,向海洋投放科考设备,都在船舷或船尾。但在极地环境下,船舶四周可能就是厚厚的冰层,容易损伤设备,同时无论是操作者还是采集的样品也容易受到露天环境的影响。”黄维说,月池系统将科考设备投放口放在有遮蔽环境的船底,避开了冰层的干扰。简单而言,月池系统就是在船中“挖一个”从船舱贯穿到船底的“井”,“井底”是一个打开后就直接通往水下的盖子,“井口”还有一个通向船舱的盖子。当两个盖子打开之后,实验设备通过专门设计的轨道由这口“井”上下进出海洋中。“从公开资料来看,‘雪龙2’号可能是全球第一艘装备有水密舱盖月池系统的科考船。”黄维说,月池将是“雪龙2”号的样品流、人员流、作业流的交汇中心,来自海底的地质样品和来自海洋中的生物样品,都会通过月池分发到各个实验室。

此外,约600平方米的尾部甲板,也是“雪龙2”号科考设计的特色。这里集中着通用实验室、化学实验室、物理实验、生物实验等科考场地。设计人员配合科学家需求充分利用了这里的每一寸空间,将相关设施和装备都进行了合理的排布。

除了精妙的科考设计之外,七〇八所科研人员还突破了多项关键技术,给“雪龙2”号穿上了“保暖衣”、安上了“智能脑”。“防寒设计是极地科考船必须要考虑的。”“雪龙2”号轮机系统负责人刘志兵说,国外公司尽管有防寒技术,却“打着响指”要求七〇八所有偿购买,这反而激发了所里科研人员啃掉这块硬骨头的雄心。结合国家工信部相关课题,经过艰苦攻关,科研人员掌握了蒸汽加热、电伴热、不冻液加热等各种防冬化设计和措施,确保了在-30℃的极地环境下船舶正常运行。这些加热蒸汽、不冻液流淌在“雪龙2”号的专用“血管”里,给水舱和房舱加热,避免因结冰而给其他设备带来的危险。这条“血管”甚至延伸到了主要通道和科考工作甲板,为科考设备提供“地暖”服务。

雪龙2”号还是国际上第一艘获得智能船舶符号的极地科考破冰船。遍布船壳钢板的传感器构成了“雪龙2”号的智能船体,能对钢板进行全生命周期监测,并提示钢板“疲劳”状况,以便及时更换。而具有自主健康诊断、故障预警预测的智能机舱,则会自主监测和维护“心脏”并提醒船员及时更换零部件。

一条拥有多个“灵魂”的船

从设计完成那一刻起,“雪龙2”号就不是一艘船,它已经被破冰船、科考船、货运船、客船的“灵魂”附体了。破冰船和科考船很容易理解,而货运船的“灵魂”是因为“雪龙2”号需要长途远征极地的需求而产生的,大容量的货舱设计能够携带足够的补给和设备,适合长时间地航行,船上的航煤油舱还能为飞机运输提供燃料。

客船的“灵魂”是让乘客能够享受到更好的航行生活。“在老的‘雪龙’船上,男乘客通常自发将头发剃光,以减少洗澡时的用水。”刘志兵说,在“雪龙2”号上,两个超大淡水舱不仅彻底解决了用水问题,还让整条船实现了零压载水出港的完美漂浮状态。而客船的安全性要求也得到了充分体现。超强的抗风稳性,使得“雪龙2”号能抗12级阵风,提高进出魔鬼西风带的安全;严格的破舱稳性,使得“雪龙2”号即使遇到船舱进水的极端情况,也能保持安全的平衡而不会倾覆。

此外,拥有加热功能的毛巾架、室外加热扶手和防滑踏步、尾部铺满木地板且有部分加热功能的作业甲板、可以看到冰海的无敌海景健身房、阶梯型学术报告厅、全船WIFI全覆盖,以及在到处钢围壁的机舱里仍能打手机的融合通信系统等细节,都展现出“雪龙2”号是一艘有着“温暖灵魂”的船。

(责任编辑:hejian)

文章来源:http://www.duob.cn/piccont/211339.html