吳嬌穎

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”號在上海正式交付使用，正式加入我國極地考察序列。它是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，具備全球航行能力，能滿足無限航區(qū)要求，擁有智能船體和智能機(jī)艙等多個智能符號，裝載多項國際一流水準(zhǔn)的科考設(shè)備。

“雪龍2”號船長122.5米，型寬22.32米，設(shè)計吃水7.85米，設(shè)計排水量13996噸，航速12～15節(jié)，續(xù)航力2萬海里，自持力60天。

它是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，具備全回轉(zhuǎn)電力推進(jìn)功能和沖撞破冰能力，可實現(xiàn)極區(qū)原地360°自由轉(zhuǎn)動。雙向破冰均具有以2～3節(jié)船速連續(xù)破1.5米冰加0.2米積雪的能力，艉部破冰能實現(xiàn)在20米當(dāng)年冰冰脊加20厘米雪層不被卡住，可實現(xiàn)無限航區(qū)包括極區(qū)航行和作業(yè)。

“雪龍2”號政委王碩仁告訴記者，船艏和船艉破冰的原理不同，“船艏是通過船本身的重量壓碎破冰，船艉是在海底通過螺旋槳把冰打碎，同時推進(jìn)”。

“雪龍2”號總設(shè)計師吳剛介紹，雙向破冰采用的是全回轉(zhuǎn)吊艙電力推進(jìn)系統(tǒng)，在遇到很難“拱”的冰脊時，推進(jìn)部轉(zhuǎn)動180度，同時把船尾變船首，尾部的螺旋槳能在海面下削冰，把10多米高的冰脊“掏空”。

“通俗一點解釋，這個原理有點像小朋友玩的航模，變體不在船內(nèi)在水下，有外殼包裹防水，轉(zhuǎn)動的是體外的槳葉。也可以想象我們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫娘L(fēng)扇，風(fēng)扇要轉(zhuǎn)動是不用改變旋向的，只需要把風(fēng)扇頭扭轉(zhuǎn)角度就行?！眳莿傉f，這也是充分考慮極區(qū)水平冰和冰脊冰分布的復(fù)雜性并經(jīng)過多次試驗后，作出的一個最優(yōu)選擇。

在“雪龍2”號艏部，配備有兩臺1200千瓦槽道式側(cè)向推進(jìn)器，加上尾部兩個大功率吊艙推進(jìn)器的聯(lián)合作用，能使船在四級海況實現(xiàn)定點定標(biāo)，同時具有較高的可靠性和冗余度，滿足科考調(diào)查和惡劣海況的應(yīng)急需求。這就是“雪龍2”號采用的DP-2動力定位系統(tǒng)。

“動力定位的意思，即動態(tài)地把船定在多需要的方位，海上情況復(fù)雜多變，有風(fēng)浪還有暗流，一條船要在海上定住位置，需要克服多方面的力，難度很大，必須有推進(jìn)器來輔助?！眳莿偨忉?，采用DP-2動力定位，就是為了防止某一個推進(jìn)器出現(xiàn)單邊故障導(dǎo)致定位失效。

通過這一技術(shù)的使用，“雪龍2”號的船艏能根據(jù)海上風(fēng)向和海水流向選擇合適角度，使船體“穩(wěn)如泰山”。

2019年7月10日，即將交付的“雪龍2”號停泊在上海崇明島。圖片|新京報

“雪龍2”號裝備的考察設(shè)備遠(yuǎn)多于“雪龍”號，最引人注目的是船艉中部的冰區(qū)月池系統(tǒng)。

通過這個凈寬3.2米、深達(dá)底層甲板的正方形“井口”，科考儀器設(shè)備可以從船甲板直通海底，即便是100%海冰覆蓋的海區(qū)也能進(jìn)行采樣作業(yè)。船舯同步設(shè)有 160 平方米的作業(yè)月池車間，可滿足設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)、舷外水文生物和CTD作業(yè)等需求。

月池是為了解決極地冰區(qū)環(huán)境作業(yè)和大風(fēng)浪天氣下的科考作業(yè)而設(shè)計的，通過月池，科考人員不用再在零下幾十度的室外甲板上操作設(shè)備?！翱紤]到在極地環(huán)境下，船周都是碎冰，船外操作科考儀器下水，存在諸多困難和風(fēng)險。我們專門設(shè)計在船體正中間打開一道‘井口，儀器從中間釋放下水，極大地提高了操作效率和安全性。”吳剛介紹，“雪龍2”號上建造的月池是世界上第一個“水密月池”，即月池實現(xiàn)完全水密封，即便完全沉入水中也不會漏水。

同時，“‘雪龍 2號還配備有深水和中淺水多波束系統(tǒng)、深海淺地層剖面儀、生物儲量評估回聲積分儀系統(tǒng)、水下全方位聲吶、超短基線、萬米測深儀等聲學(xué)設(shè)備，滿足海底精細(xì)化測量和漁業(yè)資源探測需求。第一、第二通用實驗室以及物理實驗室、低溫實驗室等 580 余平方米實驗空間可根據(jù)航次任務(wù)進(jìn)行靈活布置。

“雪龍 2”號是一艘智能化船舶，裝配智能船體、智能機(jī)艙、智能實驗室及智能穿戴等。通過為全船設(shè)備配備各種傳感器，實現(xiàn)全船信息的全方位智能感知、獲取、交換和展示;基于計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，實現(xiàn)船舶和科考的智能化運(yùn)行和輔助決策。

“‘雪龍2號是一艘科考破冰船，遠(yuǎn)在南北兩極，一旦出現(xiàn)故障需要救援難度很大，船體與冰碰撞的概率又高，所以我們考慮，可以通過哪些智能操作，更好地輔助人工減少風(fēng)險。”吳剛說。

吳剛介紹，“雪龍2”號船體部分，船身內(nèi)表面每隔一定距離安裝一個應(yīng)力監(jiān)測點，測量震動和應(yīng)力的變化、獲取數(shù)據(jù)，“這樣我們可以了解船的哪個位置碰撞最厲害，什么航速下需要減速。另外，每當(dāng)船完成任務(wù)返航歸來，每一個被冰刮過的地方都留存有數(shù)據(jù)，經(jīng)年累月可以知道船身哪一塊磨損嚴(yán)重需要更換，以此保證船的安全性?！?/p>

“雪龍2”號的另一個智能符號是智能機(jī)艙。“機(jī)艙對船來說相當(dāng)于人的心臟，智能機(jī)艙可以保證隨時對船舶的動力系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，把各種傳感器數(shù)據(jù)集中到一個軟件平臺進(jìn)行分析決策?！?/p>

與“雪龍”號相比，“雪龍2”號最大的亮點之一，就是在通信能力上實現(xiàn)了極大的提升，實現(xiàn)Wi-Fi全覆蓋。

“極地科考時間長達(dá)幾個月，網(wǎng)絡(luò)是船上人員與家人聯(lián)絡(luò)的唯一方式?！眳莿偨榻B，這需要在船上加載擁有很大帶寬的VAST衛(wèi)星通信系統(tǒng)，同時還要做更多“放大器”，讓W(xué)i-Fi信號覆蓋船的各個區(qū)域?！把?”號實現(xiàn)Wi-Fi覆蓋后，也讓船上跟岸上聯(lián)系更加便捷，可快速地傳輸圖像和聲音。

◎ 來源| 新京報