本報記者 陳 瑜
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,,編隊赴南北極進行科考和后勤補給,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”號最大特點是結(jié)構強度滿足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)合設計
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,國務院專題會議批準立項,,并確立“國內(nèi)外聯(lián)合設計,、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的設計公司開展合作,。
“從構思,、調(diào)研,到聯(lián)合設計和自主建造,,對我們和船東來說,,就像孕育一個新生兒,毫無經(jīng)驗懷胎十年,,其中的迷茫,、艱辛,、喜悅難以用語言表達?!敝写瘓F第七〇八研究所(以下簡稱七〇八所)研究員,、“雪龍2”號總設計師吳剛無限感慨。
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,,當時的第六機械工業(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,,就開始搜集破冰船的相關素材,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開始,,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和科考設計部分,、詳細設計,、施工設計、建造工藝等均由國內(nèi)設計院,、船級社,、船企等完成。從對接,、研討,、改進到敲定方案,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團隊,通過構建數(shù)字樣船,,在生產(chǎn)設計過程中逐步細化落實基本設計和詳細設計方案,,并時刻跟進建造狀態(tài),,確保圖紙變?yōu)閷嵨镞^程中無誤,。
“基于公司現(xiàn)有的公務科考船型工藝技術體系,,我們從船型本身的固有特點著手,,從極地破冰、大洋科考以及總體要求三個方面進行關鍵技術分解,?!壁w振華說,,經(jīng)歷無數(shù)個不眠之夜,團隊完成了17項關鍵技術研究與應用,,編制了7891份設計圖紙,,撰寫了287份技術協(xié)議與70多份專項工藝材料,。
“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(shù)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,,編制專項控制方案、實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個主要設備稱重,以確保“雪龍2”號重量重心指標得到有效控制。
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,,十分考驗研發(fā)、設計,、制作全流程的技術水平,。趙振華說,在“雪龍2”號制造過程中,,團隊采用國內(nèi)首套三維數(shù)控彎板技術,,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)折彎設計成型。在制作環(huán)節(jié),,從細節(jié)著手提高焊接質(zhì)量和安裝精度,,比如在進行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”號的船體和設備上,共安裝設置了7000多個智能感應點,,智能機艙能通過傳感器等設備進行船體全壽命監(jiān)測,,智能船體可以自動進行“健康體檢”,并收集船體鋼板與冰面的摩擦數(shù)據(jù),,吳剛說,,這將為今后設計制造新船型提供參考。