2019年7月11日，我國(guó)第一艘自主建造的極地科考破冰船“雪龍2”號(hào)在上海順利交付，標(biāo)志著我國(guó)極地考察現(xiàn)場(chǎng)保障和支撐能力取得了新的突破。與“雪龍”號(hào)不同，“雪龍2”號(hào)是全球首艘采用船艏、船艉雙向破冰技術(shù)的極地科考破冰船，不僅如此，“雪龍2”號(hào)還是全球首艘智能極地科考破冰船，擁有一套集智能機(jī)艙、智能船體的監(jiān)控系統(tǒng)。“雪龍2”號(hào)的交付將極大拓展我國(guó)的極地考察區(qū)域，延長(zhǎng)考察時(shí)間。中國(guó)船級(jí)社(CCS)作為“雪龍2”號(hào)的審圖、建造檢驗(yàn)入級(jí)方，在為“雪龍2”號(hào)誕生提供技術(shù)支持的同時(shí)也極大地提升了CCS在極地科考船領(lǐng)域的服務(wù)能力。
十年磨一劍，“雪龍2”號(hào)不一般
全回轉(zhuǎn)電力推進(jìn)下原地360度的水上“漂移”，船頭船尾雙向破冰，智能機(jī)艙自動(dòng)“健康診斷”，艙室噪音達(dá)到科考船目前最高舒適度要求……十年孕育，全球首艘具備雙向破冰能力的極地科考船“雪龍2”號(hào)于今年7月11日順利交付。該船是我國(guó)首艘自主制造的極地科考船。
“雪龍2”號(hào)出身非同一般。它是經(jīng)國(guó)務(wù)院專(zhuān)題會(huì)議批準(zhǔn)立項(xiàng)、國(guó)際招標(biāo)、頂尖團(tuán)隊(duì)深度合作的極地科考船。國(guó)務(wù)院專(zhuān)題會(huì)議確立了“國(guó)內(nèi)外聯(lián)合設(shè)計(jì)、國(guó)內(nèi)建造”的原則；通過(guò)國(guó)際招標(biāo)，確定了芬蘭阿克北極公司作為“雪龍2”號(hào)聯(lián)合設(shè)計(jì)的國(guó)外參與方。目前全球運(yùn)行的破冰船有70%出自阿克北極，該公司在冰池預(yù)報(bào)和破冰性能上有豐富經(jīng)驗(yàn)。中船集團(tuán)第七〇八研究所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“七〇八所”)發(fā)揮在敞水性能和科考設(shè)計(jì)上的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，中國(guó)船級(jí)社則在設(shè)計(jì)、建造過(guò)程中提供全程全方位技術(shù)咨詢(xún)、審圖和檢驗(yàn)服務(wù)。強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，深度合作，最后成就了一艘集郵輪的舒適性、貨船的運(yùn)載量、艦船的硬核性能為一體的強(qiáng)大科考船。
“雪龍2”號(hào)破冰和定位能力不一般。據(jù)CCS上海分社“雪龍2”號(hào)項(xiàng)目組高工胡曉俊介紹，作為全球第一艘采用船艏、船艉雙向破冰技術(shù)的極地科考破冰船，“雪龍2”號(hào)最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿(mǎn)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，可實(shí)現(xiàn)冰區(qū)快速掉頭。這意味著“雪龍2”號(hào)具有更強(qiáng)的破冰性能和靈活性。所謂雙向破冰，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，可一旦遇到較厚的冰脊需要轉(zhuǎn)向時(shí)，容易被冰脊卡住而難以突破。但“雪龍2”號(hào)可以利用船艉螺旋槳的轉(zhuǎn)削來(lái)解決這個(gè)難題。其次，“雪龍2”號(hào)還具備全回轉(zhuǎn)電力推進(jìn)功能和沖撞破冰能力，可實(shí)現(xiàn)極區(qū)原地360°自由轉(zhuǎn)動(dòng)，并突破極區(qū)20米當(dāng)年冰冰脊。推進(jìn)系統(tǒng)由艏部的2臺(tái)2000KW側(cè)向推進(jìn)器和艉部的2臺(tái)7500KW的吊艙式全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器組成，經(jīng)過(guò)故障模式分析(FMEA)驗(yàn)證，具有DP2級(jí)的動(dòng)力定位能力，極大地提高了“雪龍2”號(hào)在惡劣海況科考作業(yè)的安全性。
智能化程度不一般。“雪龍2”號(hào)亦是第一艘獲得中國(guó)船級(jí)社智能船舶附加標(biāo)志i-Ship(Hm,M)的極地科考破冰船，擁有智能船體和智能機(jī)艙；智能船體(Hm)通過(guò)為船體安裝傳感器，實(shí)現(xiàn)船體信息的全方位智能感知、獲取、交換和展示。并具備船體全生命周期管理功能，通過(guò)建立的基于3D模型的船體數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合極地科考任務(wù)特點(diǎn)開(kāi)展針對(duì)性的船體結(jié)構(gòu)檢查，對(duì)船體結(jié)構(gòu)開(kāi)展厚度監(jiān)控和強(qiáng)度評(píng)估等，以3D模型等直觀(guān)方式顯示船體結(jié)構(gòu)狀況，保障船體結(jié)構(gòu)安全；智能機(jī)艙(M)是對(duì)主、輔機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)機(jī)艙內(nèi)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、健康狀況進(jìn)行分析和評(píng)估，用于機(jī)械設(shè)備操作決策和維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃的制定，確保在極地環(huán)境下機(jī)艙運(yùn)行和維護(hù)的可靠性。
科考功能不一般?！把?”號(hào)的科考設(shè)備配備齊全，作業(yè)能力強(qiáng)，范圍涵蓋了海表、淺海和海底。其中海底包括海底地質(zhì)取樣分析(長(zhǎng)柱取樣系統(tǒng)、箱式采泥器等)，海底地形地貌勘測(cè)(深淺水多波束)；海洋包括海洋水體、生物探測(cè)(ADCP、魚(yú)探儀等)；海表包括海冰、氣象觀(guān)測(cè)(海冰觀(guān)測(cè)臂、船基自動(dòng)氣象觀(guān)測(cè)設(shè)備等)。
節(jié)能環(huán)保不一般。在環(huán)保排放控制方面，“雪龍2”號(hào)采用國(guó)際先進(jìn)柴油機(jī)SCR廢氣減排系統(tǒng)，滿(mǎn)足Tier—III Nox排放要求；在減振降噪控制方面，該船按航行、停泊工況滿(mǎn)足CCS艙室噪聲COMF(NOISE II)、艙室振動(dòng)COMF(VIB II)。
居住舒適性不一般。“雪龍2”號(hào)艙室設(shè)計(jì)理念主要包含了北歐風(fēng)格、中國(guó)元素、簡(jiǎn)約溫馨等。實(shí)驗(yàn)室精裝修以多功能集成化為理念，主要體現(xiàn)在試驗(yàn)臺(tái)可拆卸重組，實(shí)驗(yàn)室壁板、天花板配置功能帶、功能箱，大大滿(mǎn)足多種試驗(yàn)需求。同時(shí)，“雪龍2”號(hào)還依托本船配備的遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷系統(tǒng)，整合數(shù)字化健康管理設(shè)備、部署遠(yuǎn)程醫(yī)療健康服務(wù)軟件，鏈接優(yōu)質(zhì)醫(yī)療服務(wù)資源。“以人為本”的科學(xué)理念為全船科考隊(duì)員/船員的科研環(huán)境、醫(yī)療服務(wù)和生活保障水平有了質(zhì)的飛躍。
CCS為順利交付提供技術(shù)支持
“雪龍2”號(hào)是我國(guó)首條自主建造的極地破冰船，中國(guó)船級(jí)社全程為“雪龍2”號(hào)船的基本設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)建造工作提供技術(shù)咨詢(xún)、審圖和檢驗(yàn)服務(wù)。
中國(guó)船級(jí)社審圖中心自2011年底就組建了專(zhuān)門(mén)服務(wù)于“雪龍2”號(hào)的審圖技術(shù)團(tuán)隊(duì)。據(jù)CCS上海規(guī)范所高工曹晶介紹，在設(shè)計(jì)初期，審圖技術(shù)團(tuán)隊(duì)為“雪龍2”號(hào)提供了多項(xiàng)技術(shù)咨詢(xún)服務(wù)，先后協(xié)助解決了騎冰穩(wěn)性和冰破穩(wěn)性計(jì)算、艙室噪聲控制等技術(shù)等難題，有效推進(jìn)了“雪龍2”號(hào)設(shè)計(jì)工作的順利開(kāi)展。在進(jìn)入圖紙審核階段后，審圖技術(shù)團(tuán)隊(duì)攻克多項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)，圖紙退審及時(shí)高效，共完成了817份圖紙資料審核，確保了“雪龍2”號(hào)的順利建造和交付。
“雪龍2”號(hào)是CCS首艘授予PC3冰級(jí)附加標(biāo)志的極地科考破冰船，審圖技術(shù)團(tuán)隊(duì)先后組織攻克了極地規(guī)則A類(lèi)船舶應(yīng)用實(shí)施技術(shù)、極地冰載荷作用下的船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)估技術(shù)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)?！把?”號(hào)冰級(jí)高，屬于極地規(guī)則定義的A類(lèi)船舶，CCS并無(wú)A類(lèi)船舶應(yīng)用極地規(guī)則的經(jīng)驗(yàn)，審圖技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過(guò)研究極地規(guī)則及相關(guān)背景文件，梳理對(duì)“雪龍2”號(hào)應(yīng)用極地規(guī)則的技術(shù)要點(diǎn)，有針對(duì)性地提出了技術(shù)解決方案。
“雪龍2”號(hào)在基本設(shè)計(jì)階段按照A.1024(26)決議通過(guò)的《極地水域營(yíng)運(yùn)船舶指南》的要求對(duì)騎冰穩(wěn)性進(jìn)行評(píng)估，期間CCS與芬蘭阿克阿克北極公司就騎冰點(diǎn)位置進(jìn)行了專(zhuān)題討論研究，最終找到合理解決方案，確保了項(xiàng)目的順利開(kāi)展。同時(shí)，“雪龍2”號(hào)由中船七O八所和芬蘭阿克阿克北極公司聯(lián)合設(shè)計(jì)，意味著審圖工作需要同時(shí)面向2家設(shè)計(jì)單位，為此，審圖技術(shù)團(tuán)隊(duì)與中船七O八所和芬蘭阿克北極公司組建聯(lián)合工作組，有效提升了工作效率。而每逢臨近船廠(chǎng)重大生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)，為配合船廠(chǎng)的生產(chǎn)進(jìn)度，審圖技術(shù)團(tuán)隊(duì)主動(dòng)加班加點(diǎn)，確保了圖紙的退審效率。
冰區(qū)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是確?！把?”號(hào)極地破冰航行的基礎(chǔ)，而如何評(píng)估極地冰載荷作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度安全則是其中的關(guān)鍵。為此，CCS開(kāi)發(fā)和發(fā)布了極地船舶專(zhuān)用工程校核軟件，其功能涵蓋了規(guī)范尺度計(jì)算、螺旋槳強(qiáng)度計(jì)算、線(xiàn)性/非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算，該軟件不僅解決了“雪龍2”號(hào)應(yīng)用冰級(jí)規(guī)范的實(shí)施技術(shù)，也為該船船體結(jié)構(gòu)和推進(jìn)系統(tǒng)的評(píng)估提供了技術(shù)解決方案。
在船舶檢驗(yàn)方面，CCS以最大的努力確保了“雪龍2”號(hào)的順利交付。據(jù)CCS上海分社“雪龍2”號(hào)項(xiàng)目組組長(zhǎng)馬喬一介紹，“雪龍2”號(hào)是CCS上海分社負(fù)責(zé)的第一條破冰船，該船所適用的公約如特殊用途船舶安全(SPS CODE)、極地規(guī)則(POLAR CODE)等相較SOLAS和MARPOL都更為復(fù)雜，尤其POLAR CODE，對(duì)于CCS驗(yàn)船師團(tuán)隊(duì)都比較陌生。CCS驗(yàn)船師們通過(guò)不斷研讀規(guī)則以及交流探討，同時(shí)結(jié)合船舶的實(shí)際情況，理論與實(shí)踐相結(jié)合，加深對(duì)規(guī)則的認(rèn)識(shí)和理解。技術(shù)方面，在嚴(yán)格執(zhí)行SOLAS、MARPOL等公約要求的基礎(chǔ)上，更著重關(guān)注了POLAR CODE的技術(shù)要求，通過(guò)報(bào)驗(yàn)和巡檢雙重檢驗(yàn)手段，保證了船舶合法與合規(guī)性。在檢驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)通知船廠(chǎng)，累計(jì)開(kāi)出檢驗(yàn)通知單30余份，方便船廠(chǎng)盡早整改。在管理方面，CCS召集船東與船廠(chǎng)品質(zhì)保證部、生產(chǎn)運(yùn)行部等相關(guān)部門(mén)定期召開(kāi)會(huì)議，交流生產(chǎn)過(guò)程中的困難和檢驗(yàn)中的問(wèn)題，協(xié)調(diào)處理解決方案，保障船舶建造進(jìn)度；與產(chǎn)品檢驗(yàn)單位、審圖中心保持聯(lián)動(dòng)，在產(chǎn)品和圖紙上發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)及時(shí)給予反饋，保證相關(guān)工作不影響到船舶進(jìn)度，全方位確?！把?”號(hào)船舶的順利交付。
全力以赴助“雪龍2”號(hào)開(kāi)“智”
“雪龍2”號(hào)作為全球首艘智能科考船，集智能航行、智能能效、智能機(jī)艙、智能船體為一體，該船也是第一艘獲得中國(guó)船級(jí)社智能船舶附加標(biāo)志i-Ship(Hm,M)的極地科考破冰船。CCS為“雪龍2”號(hào)的開(kāi)“智”做出了極大貢獻(xiàn)。
為服務(wù)“雪龍2”號(hào)實(shí)施智能船體技術(shù)，中國(guó)船級(jí)社上海規(guī)范研究所編制了《冰區(qū)操作船體監(jiān)測(cè)與輔助決策系統(tǒng)指南》，該指南提供了船體結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)位置選擇、構(gòu)件測(cè)點(diǎn)布置、安全閾值設(shè)定、輔助操作決策建議、冰載荷反演等技術(shù)解決方案。
根據(jù)“雪龍2”號(hào)船體結(jié)構(gòu)和極地科學(xué)考察任務(wù)特點(diǎn)，CCS結(jié)合在船舶檢驗(yàn)方面積累的豐富的專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)和歷年來(lái)在船體全生命周期管理領(lǐng)域的系列研究成果，建立了與實(shí)船結(jié)構(gòu)完全一致的船體結(jié)構(gòu)3D模型和船體全生命周期管理數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)完成基于船舶3D模型的船體全生命周期管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)的成功應(yīng)用，使“雪龍2”號(hào)具備了智能船體附加標(biāo)志i-Ship(H)所要求的各項(xiàng)功能。據(jù)CCS科創(chuàng)試驗(yàn)中心高工向林浩介紹，船體全生命周期管理系統(tǒng)分為船舶監(jiān)造、檢查保養(yǎng)、船體測(cè)厚、工程評(píng)估、船體數(shù)據(jù)庫(kù)等功能模塊。對(duì)“雪龍2”號(hào)船體結(jié)構(gòu)建立了從設(shè)計(jì)、建造到營(yíng)運(yùn)等全生命周期各階段的數(shù)據(jù)庫(kù)，為有效開(kāi)展船舶監(jiān)造、日常檢查保養(yǎng)和維修提供技術(shù)支撐，以便極地中心船舶管理人員實(shí)時(shí)掌握船體結(jié)構(gòu)狀況，妥善地跟蹤、處理船舶缺陷，為極地科學(xué)考察做好技術(shù)保障。
在船舶建造階段，CCS根據(jù)船廠(chǎng)施工圖紙為“雪龍2”號(hào)建立了船體建造階段的3D模型和結(jié)構(gòu)化的檢驗(yàn)項(xiàng)目清單。極地研究中心駐廠(chǎng)監(jiān)造組通過(guò)該系統(tǒng)，對(duì)“雪龍2”號(hào)的船體建造過(guò)程進(jìn)行了全船的監(jiān)督與管理，記錄船體結(jié)構(gòu)在分段、合攏等階段的檢查意見(jiàn)、結(jié)論、照片和電子文檔，并對(duì)船體結(jié)構(gòu)關(guān)鍵區(qū)域、冰帶區(qū)域的構(gòu)件裝配對(duì)準(zhǔn)、坡口加快以及焊接工藝等進(jìn)行了監(jiān)控，形成船體監(jiān)造管理的電子檔案。
在檢查保養(yǎng)模塊，CCS根據(jù)“雪龍2”號(hào)船體結(jié)構(gòu)和極地科學(xué)考察任務(wù)特點(diǎn)，開(kāi)展了極地破冰船船體檢查保養(yǎng)計(jì)劃實(shí)施方案研究，為“雪龍2”號(hào)制定了適應(yīng)極地科學(xué)考察任務(wù)要求的船體結(jié)構(gòu)計(jì)劃?rùn)z查保養(yǎng)體系，明確了“雪龍2”號(hào)的船體檢查保養(yǎng)對(duì)象(艙室/區(qū)域/處所)、結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)澐?、檢查周期、重點(diǎn)檢查項(xiàng)目和一般檢查項(xiàng)目，制定了詳細(xì)的檢查說(shuō)明和實(shí)施指導(dǎo)，以便船員按計(jì)劃、有針對(duì)性的開(kāi)展船體結(jié)構(gòu)日常檢查和維護(hù)保養(yǎng)。系統(tǒng)將定期對(duì)船體檢查保養(yǎng)的數(shù)據(jù)同步發(fā)送至極地中心船體全生命周期管理系統(tǒng)岸基數(shù)據(jù)庫(kù)，并以直觀(guān)的方式顯示結(jié)構(gòu)狀況，以供極地中心船舶管理人員實(shí)時(shí)掌握船體結(jié)構(gòu)狀況。
在船體測(cè)厚模塊，系統(tǒng)建立的結(jié)構(gòu)厚度數(shù)據(jù)庫(kù)可記錄船體結(jié)構(gòu)構(gòu)件歷次測(cè)量的厚度數(shù)據(jù)及更換歷史，統(tǒng)計(jì)分析歷次測(cè)量的厚度數(shù)據(jù)，以直觀(guān)的方式顯示船體結(jié)構(gòu)腐蝕狀況。該模塊可直接導(dǎo)入CCS船體結(jié)構(gòu)測(cè)厚管理系統(tǒng)所采集的測(cè)厚數(shù)據(jù)，保障了數(shù)據(jù)傳遞的快速性、準(zhǔn)確性。
在工程評(píng)估模塊，極地中心船舶管理人員可基于系統(tǒng)中的船體結(jié)構(gòu)3D模型，快速、準(zhǔn)確的計(jì)算船舶修理中的涂裝面積、構(gòu)件重量，以供極地中心船舶管理人員提前制定船舶修理計(jì)劃和評(píng)估維修工程量。
在船體數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，系統(tǒng)提供了友好的數(shù)據(jù)查詢(xún)方式和直觀(guān)的數(shù)據(jù)展示界面，以船舶3D模型為索性，極地中心船舶管理人員可查詢(xún)船體結(jié)構(gòu)在全生命周期內(nèi)的監(jiān)造記錄、檢查保養(yǎng)記錄、缺陷及修理歷史、構(gòu)件規(guī)格/尺寸/材料、測(cè)厚數(shù)據(jù)等信息，可全面掌握船體結(jié)構(gòu)實(shí)際狀況。
CCS長(zhǎng)久以來(lái)一直致力于服務(wù)我國(guó)極地戰(zhàn)略，開(kāi)發(fā)極地領(lǐng)域技術(shù)產(chǎn)品，不僅在國(guó)際上率先制定《極地船舶指南》和《極地水域操作手冊(cè)編制指南》，建立了完整的極地船舶規(guī)范指南體系，同時(shí)還相繼研發(fā)了船體冰載荷高級(jí)分析軟件、極地船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算軟件、軸系強(qiáng)度和扭振計(jì)算軟件，建立了一套全面而完整的極地船舶規(guī)范設(shè)計(jì)技術(shù)解決方案?！把?”號(hào)的順利交船，標(biāo)志著我國(guó)極地船技術(shù)邁向了一個(gè)新階段，CCS也在為該船提供服務(wù)的過(guò)程中全方位的提升了服務(wù)能力。未來(lái)，CCS還將繼續(xù)聯(lián)合我國(guó)極地船舶設(shè)計(jì)建造單位，為我國(guó)邁向極地技術(shù)強(qiáng)國(guó)奮進(jìn)。
