倾情护航大国重器“雪龙2”号

本刊记者 胥苗苗

2019年7月11日，我国第一艘自主建造的极地科考破冰船“雪龙2”号在上海顺利交付，标志着我国极地考察现场保障和支撑能力取得了新的突破。与“雪龙”号不同，“雪龙2”号是全球首艘采用船艏、船艉双向破冰技术的极地科考破冰船，不仅如此，“雪龙2”号还是全球首艘智能极地科考破冰船，拥有一套集智能机舱、智能船体的监控系统。“雪龙2”号的交付将极大拓展我国的极地考察区域，延长考察时间。中国船级社（CCS）作为“雪龙2”号的审图、建造检验入级方，在为“雪龙2”号诞生提供技术支持的同时也极大地提升了CCS在极地科考船领域的服务能力。

十年磨一剑，“雪龙2”号不一般

全回转电力推进下原地360度的水上“漂移”，船头船尾双向破冰，智能机舱自动“健康诊断”，舱室噪音达到科考船目前最高舒适度要求……十年孕育，全球首艘具备双向破冰能力的极地科考船“雪龙2”号于今年7月11日顺利交付。该船是我国首艘自主制造的极地科考船。

“雪龙2”号出身非同一般。它是经国务院专题会议批准立项、国际招标、顶尖团队深度合作的极地科考船。国务院专题会议确立了“国内外联合设计、国内建造”的原则；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。目前全球运行的破冰船有70%出自阿克北极，该公司在冰池预报和破冰性能上有丰富经验。中船集团第七○八研究所（以下简称“七○八所”）发挥在敞水性能和科考设计上的传统优势，CCS则在设计、建造过程中提供全程全方位技术咨询、审图和检验服务。强强联手，深度合作，最后成就了一艘集邮轮的舒适性、货船的运载量、舰船的硬核性能为一体的强大科考船。

“雪龙2”号破冰和定位能力不一般。据CCS上海分社“雪龙2”号项目组高工胡晓俊介绍，作为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，“雪龙2”号最大特点是结构强度满足PC3要求，双向破冰，并且均具有以2～3节船速、连续破1.5米冰加0.2米积雪的能力，可实现冰区快速掉头。这意味着“雪龙2”号具有更强的破冰性能和灵活性。所谓双向破冰，是指船艏和船艉均可破冰。一般的破冰船是由船艏向前破冰，可一旦遇到较厚的冰脊需要转向时，容易被冰脊卡住而难以突破。但“雪龙2”号可以利用船艉螺旋桨的转削来解决这个难题。其次，“雪龙2”号还具备全回转电力推进功能和冲撞破冰能力，可实现极区原地360°自由转动，并突破极区20米当年冰冰脊。推进系统由艏部的2台2000KW侧向推进器和艉部的2台7500KW的吊舱式全回转推进器组成，经过故障模式分析（FMEA）验证，具有DP2级的动力定位能力，极大地提高了“雪龙2”号在恶劣海况科考作业的安全性。

智能化程度不一般。“雪龙2”号亦是第一艘获得CCS智能船舶附加标志i-Ship(Hm，M)的极地科考破冰船，拥有智能船体和智能机舱；智能船体(Hm)通过为船体安装传感器，实现船体信息的全方位智能感知、获取、交换和展示。并具备船体全生命周期管理功能，通过建立的基于3D模型的船体数据库，结合极地科考任务特点开展针对性的船体结构检查，对船体结构开展厚度监控和强度评估等，以3D模型等直观方式显示船体结构状况，保障船体结构安全；智能机舱(M)是对主、辅机运行系统的实时监控，对机舱内机械设备的运行状态、健康状况进行分析和评估，用于机械设备操作决策和维护保养计划的制定，确保在极地环境下机舱运行和维护的可靠性。

科考功能不一般。“雪龙2”号的科考设备配备齐全，作业能力强，范围涵盖了海表、浅海和海底。其中海底包括海底地质取样分析（长柱取样系统、箱式采泥器等），海底地形地貌勘测（深浅水多波束）；海洋包括海洋水体、生物探测（ADCP、鱼探仪等）；海表包括海冰、气象观测（海冰观测臂、船基自动气象观测设备等）。

节能环保不一般。在环保排放控制方面，“雪龙2”号采用国际先进柴油机SCR废气减排系统，满足Tier—III Nox排放要求；在减振降噪控制方面，该船按航行、停泊工况满足CCS舱室噪声COMF（NOISE II）、舱室振动COMF（VIB II）。

居住舒适性不一般。“雪龙2”号舱室设计理念主要包含了北欧风格、中国元素、简约温馨等。实验室精装修以多功能集成化为理念，主要体现在试验台可拆卸重组，实验室壁板、天花板配置功能带、功能箱，大大满足多种试验需求。同时，“雪龙2”号还依托本船配备的远程医疗诊断系统，整合数字化健康管理设备、部署远程医疗健康服务软件，链接优质医疗服务资源。“以人为本”的科学理念使全船科考队员/船员的科研环境、医疗服务和生活保障水平有了质的飞跃。

CCS为顺利交付提供技术支持

“雪龙2”号是我国首艘自主建造的极地破冰船，CCS全程为“雪龙2”号船的基本设计、详细设计、生产建造工作提供技术咨询、审图和检验服务。

中国船级社审图中心自2011年底就组建了专门服务于“雪龙2”号的审图技术团队。据CCS上海规范所高工曹晶介绍，在设计初期，审图技术团队为“雪龙2”号提供了多项技术咨询服务，先后协助解决了骑冰稳性和冰破稳性计算、舱室噪声控制等技术等难题，有效推进了“雪龙2”号设计工作的顺利开展。在进入图纸审核阶段后，审图技术团队攻克多项技术难点，图纸退审及时高效，共完成了817份图纸资料审核，确保了“雪龙2”号的顺利建造和交付。

“雪龙2”号是CCS首艘授予PC3冰级附加标志的极地科考破冰船，审图技术团队先后组织攻克了极地规则A类船舶应用实施技术、极地冰载荷作用下的船体结构强度评估技术等多项关键技术。“雪龙2”号冰级高，属于极地规则定义的A类船舶，CCS并无A类船舶应用极地规则的经验，审图技术团队通过研究极地规则及相关背景文件，梳理对“雪龙2”号应用极地规则的技术要点，有针对性地提出了技术解决方案。

“雪龙2”号在基本设计阶段按照A.1024(26)决议通过的《极地水域营运船舶指南》的要求对骑冰稳性进行评估，期间CCS与芬兰阿克北极公司就骑冰点位置进行了专题讨论研究，最终找到合理解决方案，确保了项目的顺利开展。同时，“雪龙2”号由中船七○八所和芬兰阿克北极公司联合设计，意味着审图工作需要同时面向2家设计单位，为此，审图技术团队与中船七○八所和芬兰阿克北极公司组建联合工作组，有效提升了工作效率。而每逢临近船厂重大生产节点，为配合船厂的生产进度，审图技术团队主动加班加点，确保了图纸的退审效率。

冰区加强结构设计是确保“雪龙2”号极地破冰航行的基础，而如何评估极地冰载荷作用下的结构强度安全则是其中的关键。为此，CCS开发和发布了极地船舶专用工程校核软件，其功能涵盖了规范尺度计算、螺旋桨强度计算、线性/非线性结构有限元计算，该软件不仅解决了“雪龙2”号应用冰级规范的实施技术，也为该船船体结构和推进系统的评估提供了技术解决方案。

在船舶检验方面，CCS以最大的努力确保了“雪龙2”号的顺利交付。据CCS上海分社“雪龙2”号项目组组长马乔一介绍，“雪龙2”号是CCS上海分社负责的第一艘破冰船，该船所适用的公约如特殊用途船舶安全（SPS CODE）、极地规则（POLAR CODE）等相较SOLAS和MARPOL都更为复杂，尤其POLAR CODE， 对 于CCS验 船师团队都比较陌生。CCS验船师们通过不断研读规则以及交流探讨，同时结合船舶的实际情况，理论与实践相结合，加深对规则的认识和理解。技术方面，在严格执行SOLAS、MARPOL等公约要求的基础上，更着重关注了POLAR CODE的技术要求，通过报验和巡检双重检验手段，保证了船舶合法与合规性。在检验过程中发现问题及时通知船厂，累计开出检验通知单30余份，方便船厂尽早整改。在管理方面，CCS召集船东与船厂品质保证部、生产运行部等相关部门定期召开会议，交流生产过程中的困难和检验中的问题，协调处理解决方案，保障船舶建造进度；与产品检验单位、审图中心保持联动，在产品和图纸上发现问题时及时给予反馈，保证相关工作不影响到船舶进度，全方位确保“雪龙2”号船舶的顺利交付。

全力以赴助“雪龙2”号开“智”

“雪龙2”号作为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，该船也是第一艘获得CCS智能船舶附加标志i-Ship(Hm，M)的极地科考破冰船。CCS为“雪龙2”号的开“智”做出了极大贡献。

为服务“雪龙2”号实施智能船体技术，CCS上海规范研究所编制了《冰区操作船体监测与辅助决策系统指南》，该指南提供了船体结构应力监测位置选择、构件测点布置、安全阈值设定、辅助操作决策建议、冰载荷反演等技术解决方案。

根据“雪龙2”号船体结构和极地科学考察任务特点，CCS结合在船舶检验方面积累的丰富的专家经验和历年来在船体全生命周期管理领域的系列研究成果，建立了与实船结构完全一致的船体结构3D模型和船体全生命周期管理数据库，开发完成基于船舶3D模型的船体全生命周期管理系统。该系统的成功应用，使“雪龙2”号具备了智能船体附加标志i-Ship (H)所要求的各项功能。据CCS科创试验中心高工向林浩介绍，船体全生命周期管理系统分为船舶监造、检查保养、船体测厚、工程评估、船体数据库等功能模块。对“雪龙2”号船体结构建立了从设计、建造到营运等全生命周期各阶段的数据库，为有效开展船舶监造、日常检查保养和维修提供技术支撑，以便极地中心船舶管理人员实时掌握船体结构状况，妥善地跟踪、处理船舶缺陷，为极地科学考察做好技术保障。

在船舶建造阶段，CCS根据船厂施工图纸为“雪龙2”号建立了船体建造阶段的3D模型和结构化的检验项目清单。极地研究中心驻厂监造组通过该系统，对“雪龙2”号的船体建造过程进行了全船的监督与管理，记录船体结构在分段、合拢等阶段的检查意见、结论、照片和电子文档，并对船体结构关键区域、冰带区域的构件装配对准、坡口加快以及焊接工艺等进行了监控，形成船体监造管理的电子档案。

在检查保养模块，CCS根据“雪龙2”号船体结构和极地科学考察任务特点，开展了极地破冰船船体检查保养计划实施方案研究，为“雪龙2”号制定了适应极地科学考察任务要求的船体结构计划检查保养体系，明确了“雪龙2”号的船体检查保养对象（舱室/区域/处所）、结构单元划分、检查周期、重点检查项目和一般检查项目，制定了详细的检查说明和实施指导，以便船员按计划、有针对性的开展船体结构日常检查和维护保养。系统将定期对船体检查保养的数据同步发送至极地中心船体全生命周期管理系统岸基数据库，并以直观的方式显示结构状况，以供极地中心船舶管理人员实时掌握船体结构状况。

在船体测厚模块，系统建立的结构厚度数据库可记录船体结构构件历次测量的厚度数据及更换历史，统计分析历次测量的厚度数据，以直观的方式显示船体结构腐蚀状况。该模块可直接导入CCS船体结构测厚管理系统所采集的测厚数据，保障了数据传递的快速性、准确性。

在工程评估模块，极地中心船舶管理人员可基于系统中的船体结构3D模型，快速、准确的计算船舶修理中的涂装面积、构件重量，以供极地中心船舶管理人员提前制定船舶修理计划和评估维修工程量。

在船体数据库模块，系统提供了友好的数据查询方式和直观的数据展示界面，以船舶3D模型为索性，极地中心船舶管理人员可查询船体结构在全生命周期内的监造记录、检查保养记录、缺陷及修理历史、构件规格/尺寸/材料、测厚数据等信息，可全面掌握船体结构实际状况。

CCS长久以来一直致力于服务我国极地战略，开发极地领域技术产品，不仅在国际上率先制定《极地船舶指南》和《极地水域操作手册编制指南》，建立了完整的极地船舶规范指南体系，同时还相继研发了船体冰载荷高级分析软件、极地船舶结构强度计算软件、轴系强度和扭振计算软件，建立了一套全面而完整的极地船舶规范设计技术解决方案。“雪龙2”号的顺利交船，标志着我国极地船技术迈向了一个新阶段，CCS也在为该船提供服务的过程中全方位的提升了服务能力。未来，CCS还将继续联合我国极地船舶设计建造单位，为我国迈向极地技术强国奋进。