“雪龙2”号：“探极利器”自主造

高悦

2018年9月10日，我国首艘自主建造的极地科考破冰船“雪龙2”号建成下水，标志着我国极地考察现场保障和支撑能力取得新突破。按照计划，“雪龙2”号将于2019年上半年交船并加入我国极地考察船队，执行极地考察任务。下面，就让我们来全面了解一下“雪龙2”号吧！

“为什么我们不能自己造一艘新破冰船呢？”

在“雪龙2”号交付使用前，“雪龙”号极地考察船一直承担着我国南、北极考察的后勤物资运输、人员输送和海洋科学考察任务。该船于1993年购自乌克兰，原船设计为极区破冰运输船，经过两次改造升级后，成为我国唯一一艘极地科学考察船。然而，由于“雪龙”船破冰能力不足，极大地限制了我国极地考察的时间和范围。添置一艘破冰能力强、科考手段丰富的新破冰船，成为我国极地考察的迫切需求。

早在2008年11月，国家海洋局全面分析了我国极地科学考察事业面临的机遇和挑战，启动了添置极地考察破冰船的调研论证。一开始本打算从俄罗斯买一艘旧的破冰船，然后进行改造。这样做的好处是，交船时间快、价格适中，可以在短时间入列服役。后经过实地调研，了解到费用大概需要3亿元人民币，其中购买旧船需要1亿元，改造要花2亿元，而且这艘船也不是当时先进的电推船，破冰能力和科考功能均不理想。2009年3月，芬兰有一艘旧的极地科考船要出售，报价7亿元人民币。由于价格太高，最终只能放弃。当时，挪威也在造一艘新的极地科考船，造价约10亿元。

后来在一次会议上，有专家提出：“为什么我们不能自己造一艘新船呢？”经过多方咨询考察，2009年4月，国家海洋局向国务院提出了建造极地考察破冰船的建议。两个月后，国务院批准立项并确立原则。2011年7月，国家发展和改革委员会批复立项，要求“联合设计，国内建造”。2016年12月20日，我国第一艘自行建造的极地考察破冰船正式开工建造，新船由芬兰阿克北极技术有限公司负责基本设计，中船集团第七。八研究所负责详细设计，江南造船厂建造。

由于极地考察破冰船对船舶的设计和建造都有很高的技术要求，此类船舶的建造在我国造船史上还是空白，因此，建造团队提出了“国际一流，中国第一”的高目标。针对建造特点及难点，建造团队编制确定了17项攻关项目，开展了全回转吊舱、重量重心控制、智能船舶等多项关键技术的研究及应用。除主要设计院所和造船厂外，来自船东（新船建造的出资方）、中国船级社、英国劳氏船级社、检验机构的专家也加入建造过程中，从设计、采购到生产计划等，每个环节一起参与，既保证了船舶质量、进度，又满足了船检规范要求。

2018年的夏天是新船建造的关键期。建造团队的所有人放弃了高温假，完成了114个分段制作以及11个船体总段合拢，全船无损探伤检测等各项指标一次合格率达到97%，船舶舾装率达到73%，全船92%的设备安装结束，45个液舱密性全部完成，达到完整性出坞状态，生产状态整体可控。建造过程中，建造团队始终精益求精，采用了双向不锈钢施工、低温特种油漆涂装等舾装工艺，一流的建造技术确保了先进设计理念的“落地”。

艏艉皆可破冰

极地破冰船一共有7个破冰等级。如果将破冰等级按照金字塔状划分，“雪龙”号的破冰等级为PC6，位于金字塔的下层，“雪龙2”号的破冰等级则是PC3，位于金字塔上层。

作为我国首艘自主建造的破冰船，“雪龙2”号在冰区航行的能力大有乾坤——它采用了先进的双向破冰新技术，也就是说船头船尾均可破冰，是世界上第一艘采用双向破冰技术的极地科考船。、

一般破冰船的破冰“武器”集中在船头，在船用力向前冲的时候，借助坚固的船头以及锋利的冰刀把冰搅碎、压碎。当遇到厚厚的冰脊时，这种方式就“力不从心”了，而且南、北极海冰形态各异，厚度不同，稍有不慎，船就会被海冰围困。

“雪龙2”号的双向破冰技术，不但可以让它在厚达1.5米的冰层上破冰前行，还能在遇到特殊情况时直接“倒车”破冰，确保船在10米到15米厚的冰脊中不被卡住，极大地增强了船的安全性。

灵活的“大个子”

同学们都知道，开车时如果熄火了，车子就会停在原地。但船不一样，一旦关掉了动力，船就会随风和洋流漂移。对于科考船来说，如果在海上可以长时间将船体位置固定，將会大大有助于精确观测和定点取样作业。实现这一点，就要靠动力定位系统了。动力定位系统开启时，船上的电力推进器、舵、艏艉侧推协调配合，使船首根据海上风向和海水流向选择合适的角度，利用自身动力抵消海风和洋流的影响，从而实现“原地立定”。

“雪龙2”号就配备了这一系统，在4级海况下可满足大型科考设备的定位收放要求：在6级风、1.5节流时能满足漂泊调查作业要求。同时，“雪龙2”号还采用被动可控式减摇水舱以改善船的耐波性，这样一来，在极区较常见的“小回旋空间、大风浪海况”的情况下，新船作业时的安全性就得到了提高。在“求稳”的同时，“雪龙2”号还是个灵活的“大个子”，它具有的全回转电力推进功能，可实现船体在极区原地360度自由转动，使船的机动能力大幅提升。

“十八般武艺”助力科考

“雪龙2”号装备了国际先进的海洋调查和观测设备，实现了科考系统的高度集成和自洽，将成为我国开展极地海洋环境与资源研究的重要基础平台。科研人员可在船上开展极地海洋、海冰、大气等环境基础综合调查观测和取样，在极地冰区海洋开展海底地形、生物资源调查。下面让我们来看看“雪龙2”号有哪些“真功夫”。

极地大气与海冰观测系统

在南、北极地区监测大气要素变化是研究全球气候变化的重要内容。“雪龙2”号装备了先进的极地大气与海冰观测系统，主要包括气象遥感卫星接收系统、船基自动气象观测系统、海/冰一气界面湍流通量观测系统、船基海冰微波散射计等，满足未来极地大气和海冰综合调查的需求。

水体环境调查系统

南大洋约占全球大洋面积的20%，在全球大洋环流、碳循环和生态环境等方面有着重要的研究价值。“雪龙2”号配备的水体环境调查系统主要由物理海洋多参数理化数据采集与探测系统、走航式声学多普勒流速剖面仪、表层海水连续采集及基础参数监测系统、拖曳式多参数剖面测量系统等设备组成，能够实现在科学调查航行和定点观测中，自动完成海洋表面随时随地的多要素连续自动测定，具备实时原位测量、实时显示、自动记录处理的功能。

海底沉积采样系统

对海底沉积物的取样是海洋沉积学研究的重要前提和基础。“雪龙2”号海底沉积物采样系统包括箱式采泥器、多管采泥器和长柱状沉积物取样器、沉积物捕获器、电视抓斗等，将为我国极地海洋科学家提供可靠的实验材料。“雪龙2”号配置的约4500米深型电视抓斗，标志着我国极地海底调查将进入可视化时代。

240道地震勘探系统

海洋地震勘探是海洋地球物理勘探方法之一，是研究海底地层学、构造学和海底沉积的有效工具。“雪龙2”号配置了一套能够进行完整极区地质构造解析能力的240道地震勘探系统，将极大地推动对南极周边海域海底地质研究，加强对南极周边海域资源分布的认识。

有缆/无缆水下机器人

南极冰架的平均厚度为475米，面积达140万平方千米。冰架对南极深层水的形成及生物种类分布等都有很大的影响。多年来，由于技术装备的限制，我国缺乏获取南极冰架下水体环境参数的手段。“雪龙2”号配备的有缆水下机器人和无缆水下机器人将有效地解决此类问题。

能够“自学成才”的智能船舶

在“雪龙2”号上，你不需要房门钥匙，一款腕带式装置便是你的门卡，它还记录了你的身体健康状况等信息。除此之外，这款便携装置自带定位系统，即使在船上迷路了也能很快被找到。

长122.5米，宽22.3米的“雪龙2”号是个名副其实的“大块头”——在没有乘客和货物的情况下就有1.07万吨重，这相当于1000多头成年大象的重量。别看“雪龙2”号“身材魁梧”，但“头脑”可一点儿都不简单，相反，它还是一艘真正意义上的“智能船舶”——拥有一套集智能航行、智能能效、智能机舱、智能船体为一体的综合平台，这就相当于船舶的“大脑”，控制着整个船体系统。

在“雪龙2”号的船体和设备上，共安装设置了7000多个智能感应点，相当于船的“神经系统”，可以对内、对外收集各种信息，丰富数据库并继续“学习”以优化船体功能，也可以使其在复杂的环境中实现自动驾驶。

据了解，船舶智能航行系统主要由两个子系统组成，即恶劣海况航行分析系统及航线优化系统。恶劣海况航行分析系统基于对当前航路航行风险的评估，在超过临界点时采用航线优化功能，选择替代方案，最终交由船员选择航路。

“雪龙2”号还建有机舱智能化集成平台，可以对主柴油机、发电机、电力推进舱、辅助设备进行实时监测和分析评估，为船舶操作提供决策建议。

从建造之初，“雪龙2”号的每块钢板都有自己的数据档案库。通过这种全船电子归档管理，可以实现船体在设计、建造和营运等全生命周期各阶段数据的融合，为船体全生命周期内的安全和結构维修、保养提供辅助决策。此外，船上的智能感应点能够提前发现船体潜在的安全隐患等问题，实现对冰载荷的反演计算和报警功能。

“雪龙2”号交船后，将与“雪龙”船组成极地科学考察破冰船队，以更强健的身姿挺进南、北极，为推动我国极地考察事业迈上新台阶发挥不可替代的作用。