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2019年7月11日，我國第一艘自主建造的極地科考破冰船“雪龍2”號在上海順利交付，標志著我國極地考察現(xiàn)場保障和支撐能力取得了新的突破。與“雪龍”號不同，“雪龍2”號是全球首艘采用船艏、船艉雙向破冰技術的極地科考破冰船，不僅如此，“雪龍2”號還是全球首艘智能極地科考破冰船，擁有一套集智能機艙、智能船體的監(jiān)控系統(tǒng)。“雪龍2”號的交付將極大拓展我國的極地考察區(qū)域，延長考察時間。中國船級社(CCS)作為“雪龍2”號的審圖、建造檢驗入級方，在為“雪龍2”號誕生提供技術支持的同時也極大地提升了CCS在極地科考船領域的服務能力。
十年磨一劍，“雪龍2”號不一般
全回轉電力推進下原地360度的水上“漂移”，船頭船尾雙向破冰，智能機艙自動“健康診斷”，艙室噪音達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”號于今年7月11日順利交付。該船是我國首艘自主制造的極地科考船。
“雪龍2”號出身非同一般。它是經(jīng)國務院專題會議批準立項、國際招標、頂尖團隊深度合作的極地科考船。國務院專題會議確立了“國內外聯(lián)合設計、國內建造”的原則；通過國際招標，確定了芬蘭阿克北極公司作為“雪龍2”號聯(lián)合設計的國外參與方。目前全球運行的破冰船有70%出自阿克北極，該公司在冰池預報和破冰性能上有豐富經(jīng)驗。中船集團第七〇八研究所(以下簡稱“七〇八所”)發(fā)揮在敞水性能和科考設計上的傳統(tǒng)優(yōu)勢，中國船級社則在設計、建造過程中提供全程全方位技術咨詢、審圖和檢驗服務。強強聯(lián)手，深度合作，最后成就了一艘集郵輪的舒適性、貨船的運載量、艦船的硬核性能為一體的強大科考船。
“雪龍2”號破冰和定位能力不一般。據(jù)CCS上海分社“雪龍2”號項目組高工胡曉俊介紹，作為全球第一艘采用船艏、船艉雙向破冰技術的極地科考破冰船，“雪龍2”號最大特點是結構強度滿足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，可實現(xiàn)冰區(qū)快速掉頭。這意味著“雪龍2”號具有更強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向時，容易被冰脊卡住而難以突破。但“雪龍2”號可以利用船艉螺旋槳的轉削來解決這個難題。其次，“雪龍2”號還具備全回轉電力推進功能和沖撞破冰能力，可實現(xiàn)極區(qū)原地360°自由轉動，并突破極區(qū)20米當年冰冰脊。推進系統(tǒng)由艏部的2臺2000KW側向推進器和艉部的2臺7500KW的吊艙式全回轉推進器組成，經(jīng)過故障模式分析(FMEA)驗證，具有DP2級的動力定位能力，極大地提高了“雪龍2”號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”號亦是第一艘獲得中國船級社智能船舶附加標志i-Ship(Hm,M)的極地科考破冰船，擁有智能船體和智能機艙；智能船體(Hm)通過為船體安裝傳感器，實現(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，通過建立的基于3D模型的船體數(shù)據(jù)庫，結合極地科考任務特點開展針對性的船體結構檢查，對船體結構開展厚度監(jiān)控和強度評估等，以3D模型等直觀方式顯示船體結構狀況，保障船體結構安全；智能機艙(M)是對主、輔機運行系統(tǒng)的實時監(jiān)控，對機艙內機械設備的運行狀態(tài)、健康狀況進行分析和評估，用于機械設備操作決策和維護保養(yǎng)計劃的制定，確保在極地環(huán)境下機艙運行和維護的可靠性。
科考功能不一般。“雪龍2”號的科考設備配備齊全，作業(yè)能力強，范圍涵蓋了海表、淺海和海底。其中海底包括海底地質取樣分析(長柱取樣系統(tǒng)、箱式采泥器等)，海底地形地貌勘測(深淺水多波束)；海洋包括海洋水體、生物探測(ADCP、魚探儀等)；海表包括海冰、氣象觀測(海冰觀測臂、船基自動氣象觀測設備等)。
節(jié)能環(huán)保不一般。在環(huán)保排放控制方面，“雪龍2”號采用國際先進柴油機SCR廢氣減排系統(tǒng)，滿足Tier—III Nox排放要求；在減振降噪控制方面，該船按航行、停泊工況滿足CCS艙室噪聲COMF(NOISE II)、艙室振動COMF(VIB II)。
居住舒適性不一般。“雪龍2”號艙室設計理念主要包含了北歐風格、中國元素、簡約溫馨等。實驗室精裝修以多功能集成化為理念，主要體現(xiàn)在試驗臺可拆卸重組，實驗室壁板、天花板配置功能帶、功能箱，大大滿足多種試驗需求。同時，“雪龍2”號還依托本船配備的遠程醫(yī)療診斷系統(tǒng)，整合數(shù)字化健康管理設備、部署遠程醫(yī)療健康服務軟件，鏈接優(yōu)質醫(yī)療服務資源。“以人為本”的科學理念為全船科考隊員/船員的科研環(huán)境、醫(yī)療服務和生活保障水平有了質的飛躍。
CCS為順利交付提供技術支持
“雪龍2”號是我國首條自主建造的極地破冰船，中國船級社全程為“雪龍2”號船的基本設計、詳細設計、生產(chǎn)建造工作提供技術咨詢、審圖和檢驗服務。
中國船級社審圖中心自2011年底就組建了專門服務于“雪龍2”號的審圖技術團隊。據(jù)CCS上海規(guī)范所高工曹晶介紹，在設計初期，審圖技術團隊為“雪龍2”號提供了多項技術咨詢服務，先后協(xié)助解決了騎冰穩(wěn)性和冰破穩(wěn)性計算、艙室噪聲控制等技術等難題，有效推進了“雪龍2”號設計工作的順利開展。在進入圖紙審核階段后，審圖技術團隊攻克多項技術難點，圖紙退審及時高效，共完成了817份圖紙資料審核，確保了“雪龍2”號的順利建造和交付。
“雪龍2”號是CCS首艘授予PC3冰級附加標志的極地科考破冰船，審圖技術團隊先后組織攻克了極地規(guī)則A類船舶應用實施技術、極地冰載荷作用下的船體結構強度評估技術等多項關鍵技術。“雪龍2”號冰級高，屬于極地規(guī)則定義的A類船舶，CCS并無A類船舶應用極地規(guī)則的經(jīng)驗，審圖技術團隊通過研究極地規(guī)則及相關背景文件，梳理對“雪龍2”號應用極地規(guī)則的技術要點，有針對性地提出了技術解決方案。
“雪龍2”號在基本設計階段按照A.1024(26)決議通過的《極地水域營運船舶指南》的要求對騎冰穩(wěn)性進行評估，期間CCS與芬蘭阿克阿克北極公司就騎冰點位置進行了專題討論研究，最終找到合理解決方案，確保了項目的順利開展。同時，“雪龍2”號由中船七O八所和芬蘭阿克阿克北極公司聯(lián)合設計，意味著審圖工作需要同時面向2家設計單位，為此，審圖技術團隊與中船七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。而每逢臨近船廠重大生產(chǎn)節(jié)點，為配合船廠的生產(chǎn)進度，審圖技術團隊主動加班加點，確保了圖紙的退審效率。
冰區(qū)加強結構設計是確保“雪龍2”號極地破冰航行的基礎，而如何評估極地冰載荷作用下的結構強度安全則是其中的關鍵。為此，CCS開發(fā)和發(fā)布了極地船舶專用工程校核軟件，其功能涵蓋了規(guī)范尺度計算、螺旋槳強度計算、線性/非線性結構有限元計算，該軟件不僅解決了“雪龍2”號應用冰級規(guī)范的實施技術，也為該船船體結構和推進系統(tǒng)的評估提供了技術解決方案。
在船舶檢驗方面，CCS以最大的努力確保了“雪龍2”號的順利交付。據(jù)CCS上海分社“雪龍2”號項目組組長馬喬一介紹，“雪龍2”號是CCS上海分社負責的第一條破冰船，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都更為復雜，尤其POLAR CODE，對于CCS驗船師團隊都比較陌生。CCS驗船師們通過不斷研讀規(guī)則以及交流探討，同時結合船舶的實際情況，理論與實踐相結合，加深對規(guī)則的認識和理解。技術方面，在嚴格執(zhí)行SOLAS、MARPOL等公約要求的基礎上，更著重關注了POLAR CODE的技術要求，通過報驗和巡檢雙重檢驗手段，保證了船舶合法與合規(guī)性。在檢驗過程中發(fā)現(xiàn)問題及時通知船廠，累計開出檢驗通知單30余份，方便船廠盡早整改。在管理方面，CCS召集船東與船廠品質保證部、生產(chǎn)運行部等相關部門定期召開會議，交流生產(chǎn)過程中的困難和檢驗中的問題，協(xié)調處理解決方案，保障船舶建造進度；與產(chǎn)品檢驗單位、審圖中心保持聯(lián)動，在產(chǎn)品和圖紙上發(fā)現(xiàn)問題時及時給予反饋，保證相關工作不影響到船舶進度，全方位確保“雪龍2”號船舶的順利交付。
全力以赴助“雪龍2”號開“智”
“雪龍2”號作為全球首艘智能科考船，集智能航行、智能能效、智能機艙、智能船體為一體，該船也是第一艘獲得中國船級社智能船舶附加標志i-Ship(Hm,M)的極地科考破冰船。CCS為“雪龍2”號的開“智”做出了極大貢獻。
為服務“雪龍2”號實施智能船體技術，中國船級社上海規(guī)范研究所編制了《冰區(qū)操作船體監(jiān)測與輔助決策系統(tǒng)指南》，該指南提供了船體結構應力監(jiān)測位置選擇、構件測點布置、安全閾值設定、輔助操作決策建議、冰載荷反演等技術解決方案。
根據(jù)“雪龍2”號船體結構和極地科學考察任務特點，CCS結合在船舶檢驗方面積累的豐富的專家經(jīng)驗和歷年來在船體全生命周期管理領域的系列研究成果，建立了與實船結構完全一致的船體結構3D模型和船體全生命周期管理數(shù)據(jù)庫，開發(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)的成功應用，使“雪龍2”號具備了智能船體附加標志i-Ship(H)所要求的各項功能。據(jù)CCS科創(chuàng)試驗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)、船體測厚、工程評估、船體數(shù)據(jù)庫等功能模塊。對“雪龍2”號船體結構建立了從設計、建造到營運等全生命周期各階段的數(shù)據(jù)庫，為有效開展船舶監(jiān)造、日常檢查保養(yǎng)和維修提供技術支撐，以便極地中心船舶管理人員實時掌握船體結構狀況，妥善地跟蹤、處理船舶缺陷，為極地科學考察做好技術保障。
在船舶建造階段，CCS根據(jù)船廠施工圖紙為“雪龍2”號建立了船體建造階段的3D模型和結構化的檢驗項目清單。極地研究中心駐廠監(jiān)造組通過該系統(tǒng)，對“雪龍2”號的船體建造過程進行了全船的監(jiān)督與管理，記錄船體結構在分段、合攏等階段的檢查意見、結論、照片和電子文檔，并對船體結構關鍵區(qū)域、冰帶區(qū)域的構件裝配對準、坡口加快以及焊接工藝等進行了監(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”號船體結構和極地科學考察任務特點，開展了極地破冰船船體檢查保養(yǎng)計劃實施方案研究，為“雪龍2”號制定了適應極地科學考察任務要求的船體結構計劃檢查保養(yǎng)體系，明確了“雪龍2”號的船體檢查保養(yǎng)對象(艙室/區(qū)域/處所)、結構單元劃分、檢查周期、重點檢查項目和一般檢查項目，制定了詳細的檢查說明和實施指導，以便船員按計劃、有針對性的開展船體結構日常檢查和維護保養(yǎng)。系統(tǒng)將定期對船體檢查保養(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，并以直觀的方式顯示結構狀況，以供極地中心船舶管理人員實時掌握船體結構狀況。
在船體測厚模塊，系統(tǒng)建立的結構厚度數(shù)據(jù)庫可記錄船體結構構件歷次測量的厚度數(shù)據(jù)及更換歷史，統(tǒng)計分析歷次測量的厚度數(shù)據(jù)，以直觀的方式顯示船體結構腐蝕狀況。該模塊可直接導入CCS船體結構測厚管理系統(tǒng)所采集的測厚數(shù)據(jù)，保障了數(shù)據(jù)傳遞的快速性、準確性。
在工程評估模塊，極地中心船舶管理人員可基于系統(tǒng)中的船體結構3D模型，快速、準確的計算船舶修理中的涂裝面積、構件重量，以供極地中心船舶管理人員提前制定船舶修理計劃和評估維修工程量。
在船體數(shù)據(jù)庫模塊，系統(tǒng)提供了友好的數(shù)據(jù)查詢方式和直觀的數(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船體結構在全生命周期內的監(jiān)造記錄、檢查保養(yǎng)記錄、缺陷及修理歷史、構件規(guī)格/尺寸/材料、測厚數(shù)據(jù)等信息，可全面掌握船體結構實際狀況。
CCS長久以來一直致力于服務我國極地戰(zhàn)略，開發(fā)極地領域技術產(chǎn)品，不僅在國際上率先制定《極地船舶指南》和《極地水域操作手冊編制指南》，建立了完整的極地船舶規(guī)范指南體系，同時還相繼研發(fā)了船體冰載荷高級分析軟件、極地船舶結構強度計算軟件、軸系強度和扭振計算軟件，建立了一套全面而完整的極地船舶規(guī)范設計技術解決方案。“雪龍2”號的順利交船，標志著我國極地船技術邁向了一個新階段，CCS也在為該船提供服務的過程中全方位的提升了服務能力。未來，CCS還將繼續(xù)聯(lián)合我國極地船舶設計建造單位，為我國邁向極地技術強國奮進。
