全球首艘双向破冰!这艘船对中国造船业的意义确实太重要

作者: admin 分类: 科技 发布时间: 2019-07-12 14:14

 

全球首艘双向破冰!这艘船对中国造船业的意义确实太重要

 

 

全球首艘双向破冰!这艘船对中国造船业的意义确实太重要

 

7月11日,江南造船建造的我国第一艘自主建造的极地科学考察破冰船“雪龙2”号在上海顺利交付。这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。自然资源部总工程师张占海,中国船舶工业集团有限公司党组成员、副总经理南大庆,中国极地研究中心主任杨惠根,江南造船党委书记、董事长林鸥以及有关单位负责人出席交付仪式。

全球首艘采用双向破冰极地科考破冰船

“雪龙2”号由中船集团第七〇八研究所与芬兰阿克北极公司联合设计,船长122.5米,型宽22.32米,设计吃水7.85米,设计排水量13996吨,航速12—15节,续航力2万海里,自持力60天,能以2—3节的航速在冰厚1.5米+雪厚0.2米的条件下连续破冰航行。

据介绍,“雪龙2”号是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,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。双向破冰均具有以2~3节船速连续破1.5米冰加0.2米积雪的能力,艉部破冰能实现在20米当年冰冰脊(含4m堆积层)加20厘米雪层不被卡住,可实现无限航区包括极区航行和作业。

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“雪龙2”号是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”号具备全球航行能力,能满足无限航区要求,在极区大洋安全航行。该船融合了国际新一代考察船的技术、功能需求和绿色环保理念,采用国际先进的船艏船艉双向破冰船型设计,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。

“雪龙2”号船装备了国际先进的海洋调查和观测设备,实现科考系统的高度集成和自洽,进而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,进行有关气候变化的海洋环境综合观测取样,在极地冰区海洋开展海底地形、生物资源调查。新船基本具备“摸边探底、潜力评估”的调查能力。

“雪龙2”将是全球第一艘获得智能船舶入级符号的极地科考破冰船。该船入级符号i-ship(Hm,M),包括了智能船体和智能机舱功能标志。智能船体是指该船具有船体监测系统及辅助决策系统,对船体具有全生命周期管理功能,对船体结构厚度进行监控和强度评估等,保障船体结构安全;智能机舱是对主、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。

值得一提的是,“雪龙2”号的建造和装修都坚持绿色环保的原则。不论烟囱排气、污水和垃圾排放控制,还是空调、采暖实时调节,装备小型化和材料轻质化的研制,以及环保无污染涂料的应用,都使新船足够环保,以此保护极地纯净脆弱的生态环境。

“雪龙2”号建造由自然资源部所属的中国极地研究中心组织实施。该船采用了“国内外联合设计、国内建造”的原则。“雪龙2”号总设计师吴刚表示,“中方针对该船的长航程特点以及中国科考队员的生活习惯、作业模式贡献了大量的技术经验。通过‘雪龙2’号的积累与实践,表明我国已完全具备自主开发设计科考破冰船的技术能力。”

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交付前,“雪龙2”号于5月31日-6月15日在东海试航。

“雪龙2”号交付后,将正式加入我国极地考察序列,开展船载科考设备调试等工作,计划今年下半年和“雪龙”号极地考察破冰船共同执行我国第36次南极考察任务。

复杂的“雪龙2”号和高精度建造

自2016年11月同船东签订新船建造合同开始,江南造船当即从极地破冰、大洋科考以及总体要求三个方面进行关键技术分解,组建冰区结构设计建造、低温服役钢材加工及焊接工艺研究、电磁兼容与抗谐波干扰工艺研究等17个关键技术团队,开展技术攻关、精准设计,制定解决方案,保障生产建造有序运行。

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“雪龙2”号采用总段建造法,将船体分为131个分段,再将分段总组成11个总段,11个总段按照从艉向艏、从下往上的顺序进行合拢。赵振华所在的团队通过数字样船的构建、人机工学体验设计和舱室VR体验设计等先进生产设计理念,融合基本设计和详细设计方案,在三维生产设计过程中逐步细化落实,同时在船舶建造过程中时刻跟进,确保图纸落实到实物过程中毫无失误。回顾整个建造历程,赵振华表示:“可以说,每位团队成员都将创新、严谨融入设计和建造的工序中。通过无数个不眠的日夜,完成了本船17项关键技术的研究与应用,完成7891份设计图纸编制、287份技术协议与70多份专项工艺材料撰写。”

“雪龙2”号满足PC3要求,能在1.5米厚冰层上以2~3节的破冰速度作业,配备全回转电力推进系统,具有艏艉双向破冰能力。为满足上述破冰能力,“雪龙2”号配备了国内最大功率的电力推进系统,采用两套全回转吊舱式推进器,每台推进电机功率7500千瓦。同时配备4台中速主发电机和1台停泊发电机,为极地破冰状况下提供了良好的动力输出。“破冰型全回转机舱是当前国际最先进的设备,我还是头回接触感到非常兴奋,这两年的工作主要就扑它身上了。”“雪龙2”号副总建造师张文龙说。

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要破1.5米厚冰层, “雪龙2”号底盘一定得稳,这需要过硬的结构、钢板及焊接质量。根据“雪龙2”号船体强度要求,该船在船艏、船艉和船底内部都需要进行冰区结构加强;为满足破冰需要,船艏冰刀、船艉2个分水舯都与冰区结构相连;为保证重要声学设备使用,船底还采用了箱型龙骨设计。“雪龙2”号冰区结构的结构密度非常高,肋位距离仅350毫米左右,仅为一般船舶的一半,该船冰区结构使用的钢材板厚、线性曲率大,加上焊材的特殊性,对焊接工艺要求极高。据介绍,该船艏部冰刀区域板厚达到了100毫米,相比之下,21000TEU超大型集装箱船最厚的板也就85毫米。“这艘船冰区结构的特点导致现场施工难度极大,而这又可能会影响施工质量。”“雪龙2”号总质量师杜晔浩说。

在低温钢焊接方面,江南造船虽然通过建造超大型液化气船(VLGC)已积累了丰富经验,但该公司对低气温环境下服役钢材的焊材适配、焊接技术应用并无基础。“雪龙2”号总建造师陈建新介绍,为保障焊缝低温冲击韧性和力学性能,江南造船突破常规及船级社规范要求,选用更高等级焊材去适配;通过参考特种钢焊接工艺研究方法,进行42项焊接摸底试验,遴选出适配焊材;通过46项覆盖全船焊接方法和节点的正式焊接工艺评定试验,形成WPS工艺文件指导现场生产;在跟踪现场生产过程中补充8项工艺文件(吊舱焊接工艺、吊舱角焊缝大间隙处理工艺、返修、艏柱冰刀打磨等)后,最终形成了一套完整的焊接指导工艺文件。

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“雪龙2”号建造团队

随着“雪龙2”号正式交付,“雪龙2”号与“雪龙”号并肩南征北战的情景仿佛就在眼前,即将创造一个又一个奇迹。值得一提的是,目前我国极地重型破冰船项目正紧密推进中,未来,“中国红”将在南北极的茫茫冰雪中更加绚丽夺目。

极地科考“利器”设计亮点频频

全球首艘双向破冰!这艘船对中国造船业的意义确实太重要

 

“雪龙2”号小档案

总长: 122.5米

满载排水量:15000吨

载人:90人(41个船员+49个考察队员)

直升机:可载1架KA32+1架H425

五大创新

创新一:船型设计创新 全球第一艘采用船首船尾双向破冰技术的极地科考破冰船,采用破冰艏式的双向破冰船型,能在极地1.5米厚冰环境中以2-3节的航速连续破冰航行,遇到很难“拱”的冰脊时,船舶吊舱推进器转动180度,把船尾变“船首”,尾部的螺旋桨在海面下旋转削冰,把10多米高的冰脊“掏空”;首次在船前部采用防气泡下沉式龙骨专利设计,实现了船底重要声学设备避免气泡和碎冰影响与航行经济性之间的协调;采用6600伏中压交流吊舱全回转电力推进系统,电站达22000千瓦,由柴电推进机械和2个破冰型吊舱推进器组成,配备动力定位DP-2系统及综合导航定位系统,船舶减摇系统,具有较高的可靠性和冗余度,提高了该船在极区作业时较常见的小回旋空间、大风浪海况的安全性。

创新二:科考系统设计创新 采用国际主流的通用化实验室和模块化设计,安装了世界上第一个“水密月池”。同时,还配备有深水和中浅水多波束系统、深海浅地层剖面仪、生物储量评估回声积分仪系统、水下全方位声呐、超短基线、万米测深仪等声学设备,满足海底精细化测量和渔业资源探测需求。

创新三:人性化设计创新 超强的抗风稳性,能抗12级阵风,提高进出魔鬼西风带的安全性,在低速科考作业工况,配备减摇水舱,增加舒适性;针对科考队员的生活起居进行了多处人性化设计,如房间加热设施、窗户双层保温、室外主要梯道的电缆加热和防滑处理、淡水的充足供给等等,同时在通讯能力上实现了极大的提升,实现wifi全覆盖。

创新四:智能化设计创新 是国际上第一艘获得智能船舶符号的极地科考破冰船,拥有智能船体和智能机舱;通过为全船设备配备各种传感器,实现全船信息的全方位智能感知、获取、交换和展示;采用智能实验和智能穿戴。

创新五:联合设计和管理模式的创新 “雪龙2”号是国家海洋局极地办公室、自然资源部所属中国极地研究中心、七〇八所、芬兰Aker北极公司、江南造船、CCS船级社、英国LR船级社、双希监理、国内外设计和研究力量的通力合作的结果,设计建造难度高,是统筹国内外优势资源的结晶,尤其是联合设计环节,由于涉及到与国外公司的合作,设计团队以高效率的管理模式圆满完成任务。

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七〇八所“雪龙2”号设计团队

“雪龙2”号项目回顾

2009年6月,国务院批准立项,并确立“与国外联合设计、国内建造”的原则。

2010年2月,确定七〇八所为项目技术支撑单位。

2011年7月7日,国家发改委批复项目建议书。

2011年8月1日,确定CCS与LR双船级。

2012年7月31日,船东与芬兰阿克北极公司签署基本设计合同。

2012年10月22日,船东与七〇八所签署详细设计合同。

2015年7月7日,国家发改委批复可行性研究报告。

2015年12月23日,国家发改委批复初步设计报告。

2016年11月30日,船东与江南造船签署建造合同。

2016年12月20日,开工建造。

2017年9月26日,连续生产。

2018年9月10日,下水。

2019年7月11日,中国航海日,交付。