「雪龍2」號：雙向破冰 智能航行

中央紀委國家監委網站 李欽振

圖為2019年12月，「雪龍2」號突破南極層冰區駛入浮冰區。中國船舶集團第七Ο八研究所供圖

圖為2020年7月15日，「雪龍2」號停泊在位於上海的中國極地考察國內基地碼頭。當日，由自然資源部組織的中國第11次北極科學考察隊，乘坐「雪龍2」號出發，執行科學考察任務。 新華社發（中國極地研究中心供圖）

地球的南北極是神秘而迷人的所在，蘊藏著豐富的自然資源，有著極大的科研價值。隨著極地科考事業不斷發展，現代科考破冰船已成為極地考察的重要裝備，除用於破冰外，有的還兼負運輸和海洋考察等任務。

7月15日，伴隨一聲長鳴，中國第11次北極科學考察隊搭乘「雪龍2」號極地科考破冰船從上海出發，執行科考任務。這是「雪龍2」號今年4月順利完成南極首航後，首次承擔北極科學考察任務。

作為我國第一艘自主建造的極地科考破冰船，「雪龍2」號於去年7月交付使用，是全球第一艘採用船艏、船艉雙向破冰技術的極地科考破冰船，擁有雙向破冰、360度原地迴轉、防氣泡下沉式龍骨、模塊化作業甲板、冰區水密月池、DP2動力定位、全船防冬化設計、智能船體和智能機艙等亮點設計，能夠搭載101名船員和科考人員航行2萬餘海裡，實現全球無限航區航行。中國船舶集團第七〇八研究所專家、「雪龍2」號總設計師吳剛在接受本報記者採訪時表示，「雪龍2」號已進入世界最先進極地科考船的行列，將助力我國極地科考實現新的跨越。

攻堅克難——從無到有填補空白

1983年，中國加入《南極條約》，擁有了參與南極事務的國際資格。但直到加入《南極條約》後的第十年，1993年，中國才買到一艘可用於北冰洋運輸的船，經過多次改造，成為目前的「雪龍」號極地科考破冰船。

自1994年起，「雪龍」號搭載著中國科學考察隊先後執行了22次南極考察任務和9次北極考察任務。按船齡計，「雪龍」號已是「老驥伏櫪」，加上是「半路出家」，其科考與破冰能力都不足以滿足當前我國極地科考的新需求。

國務院於2009年6月批准啟動「雪龍2」號極地科考船建設項目，確定「國內外聯合設計、國內建造」這一原則。中國科研人從「雪龍2」號項目立項的那一刻起，就樹立起「從零開始一舉突破」的理念，反覆研究，攻堅克難，十年磨一劍，最終建成了世界首艘「雙向破冰」極地科考船。

「雪龍2」號項目最先面臨的是「底盤」問題，既要船體質量好，還要採用全迴轉推進方式，並實現「雙向破冰」。這對沒有極地海岸線、沒有建造高冰級極地船舶經驗的我國科研人員來說，挑戰和考驗是可想而知。為穩妥起見，經過反覆研究，我國決定吸收國外先進的破冰船設計理念、技術和經驗，結合我國的實際情況進行改進。經科研人員與芬蘭阿克北極公司近3年的反覆論證，2012年7月，「雪龍2」號項目基本設計合同籤署。

確定基本設計方案後，新問題也隨之出現。吳剛告訴記者，阿克北極設計方案的主要問題在於其沒有特殊用途船尤其是科考船的設計經驗，同時對於我國地理位置和考察習慣帶來的船型設計特點了解不清晰，在船舶科考功能設計、防浮冰幹擾的船型考慮、抗風穩性、破艙衡準、淡水艙設置等方面無法滿足我國新建極地科考破冰船的高要求。「這時候，七〇八所在這方面的設計優勢就顯現出來了。」吳剛說。

七〇八所把我國傳統的「遠望」系列和「向陽紅」系列科考船型的設計優勢，傳承到「雪龍2」號科考破冰船。針對「雪龍2」號船底聲學設備容易受氣泡和碎冰影響的實際，專門設計了下沉式箱形龍骨的船底結構。此外，與其他商船相比，破冰船在敞水水域的油耗更高，為此，七〇八所設計團隊利用拖曳水池的實驗優勢，對船舶的首部壓冰角、舷側排冰角在確保破冰性能的前提下進行了優化調整。

「『雪龍2』號肩負了國家極地考察的重任，因此在沿承常規科考船設計要素的基礎上，還具有自己的特點。我們不僅在舾裝設計方面增加了防寒要求和貨艙儲運的考慮，還突出了極地作業的特點，使『雪龍2』號在極區的科考作業更加遊刃有餘。」「雪龍2」號舾裝專業主任設計師黃維介紹說。

自2009年6月啟動項目建設，至2019年7月交付使用，「雪龍2」號歷經10年的論證、設計、建造，終現真身。

超強性能——破冰能力實現質的飛躍

船好不好，開船的人最有發言權。「有勁兒、靈活、聰明」，這是「雪龍2」號船長趙炎平對「雪龍2」號的評價。

南極地區部分海域常年冰封，破冰是航行的前提。長期以來，中國都依靠貨櫃運輸船改建而來的「雪龍」號進行極地破冰。「雪龍」號僅能在0.5節航速下衝破1.1米厚、含0.2米雪的冰層，只有等到夏季兩極冰川大面積融化時，才能抵達考察位置。由於船隻無法靠岸，2019年1月初，第35次南極科考隊從「雪龍」號卸運至南極中山站和內陸出發基地的貨物時，只能在冰面上運輸44公裡才得以到達目的地，承擔了極大風險。

「雪龍2」號的破冰能力與之相比，實現了質的飛躍。它能在極地1.5米厚冰環境中，以2至3節的航速連續破冰航行，遇到極難「拱」的冰脊時，船舶吊艙推進器轉動180度，把船艉變「船艏」，尾部的螺旋槳在海面下旋轉削冰，能夠把10多米高的冰脊「掏空」。船艏還配備了兩臺1200kW槽道式側向推進器，船舶可以靈活轉身、精準定位，極大提升了惡劣海況下的安全性和調查作業精度。

趙炎平說，以往「雪龍」號在南極尤其是浮冰特別密集的地方，調頭非常困難，可能要花超過12個小時。如今再遇到同樣的情況，「雪龍2」號則不需調頭，可以直接尾向破冰航行。

有了這些優勢，「雪龍2」號既可拓展極地考察海域，也具備了實施夏季之外季節考察航次的能力。「藉助『雪龍2』號更強的破冰能力，科研人員能更早進入極地、更晚離開。對於科學家來說，能夠延長科考作業的時間窗口、擴大科考作業範圍，是彌足珍貴的。」國家海洋局極地考察辦公室負責人介紹。

全球首艘雙向破冰極地科考船的名號之外，「雪龍2」號還是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。在「雪龍2」號的船體和設備上，共裝置了7000多個智能感應點。智能機艙能通過傳感器等設備進行船體全壽命監測，當船體與冰面發生刮擦，即能自動預警。智能船體還能自動進行「健康體檢」，並收集船體鋼板與冰面的摩擦數據，為今後設計製造新船型提供參考。

作為駕駛團隊成員、參與了「雪龍2」號南極首航的集美大學航海學院教師周建文說，跟以往駕駛員只能完全根據冰圖、經驗以及現場冰況推測前方冰情不同，「雪龍2」號配備了動態定位系統，為冰區航行、大洋科考提供了高效、準確的系統支持。

完美結合——閃耀著人性與科技的光芒

除了是一名破冰能手之外，「雪龍2」號還具有強大的科考性能。

通常，密集冰區科考船舷外無法下放和回收科考設備，惡劣海況下，舷外作業設備和人員都面臨較大風險。而「雪龍2」號船舯安裝有世界上第一個「水密月池」，月池系統由上蓋、底蓋、防浪板、抽排水裝置、除冰裝置和吊放裝置等構成，從主甲板往下貫穿5層甲板，直通海底。有了月池系統，可以不經過船舷，從月池直接下放科考設備進行作業並回收，防止昂貴的科考設備在極地嚴寒環境下，一拉出水面就凍結，也為科學家們營造了一個更舒適的作業環境。

「雪龍2」號還配備有深水和中淺水多波束系統、深海淺地層剖面儀、生物儲量評估回聲積分儀系統、水下全方位聲吶、超短基線、萬米測深儀等聲學設備，能夠滿足海底精細化測量和漁業資源探測需求。

作為國際先進的極地考察和海洋科學研究移動平臺，「雪龍2」號處處閃耀著人性與科技的光芒。

由於中國相對南極的地理位置較遠，南極科考隊註定會經歷長時間遠航，並經受南半球西風帶的考驗。受強烈氣旋影響，船隻在經過西風帶時會發生劇烈搖晃，嚴重時傾斜角度最大可超過35度，不僅對船上設備的穩定性和安全性造成威脅，也會引起隊員身體的極度不適。於是，在原來可滿足10級大風海況中航行的設計基礎上，「雪龍2」號最終提升到了可以在12級大風裡斬風破浪前行的強度。同時，為減少船上人員經歷惡劣海況時的不適感，船上還配備了先進的減搖水艙系統，能有效減小船隻搖擺幅度。

在吳剛看來，「雪龍2」號最人性化的設計之一，是實現了Wi-Fi全覆蓋。極地科考動輒數月，網絡是船上人員與家人聯絡的唯一方式。「雪龍2」號設計之初，就制定了一個硬性指標：登上這艘船，手機即可流暢上網。「雪龍2」號加載VAST衛星通信系統，同時設置了更多「放大器」，Wi-Fi信號覆蓋船隻各個區域，船上船下聯繫更加便捷，圖像和聲音得以更快速地傳輸。

不僅如此，「雪龍2」號還針對船上人員生活起居進行了多處人性化設計，如房間加熱設施、窗戶雙層保溫、室外主要梯道的電纜加熱和防滑處理、淡水的充足供給等等，充分改善船上人員生活條件，彰顯以人為本的設計理念。

吳剛告訴記者，通過「雪龍2」號建造項目，七〇八所積累了極地船規則規範經驗，掌握了雙向破冰船型設計、PC3級破冰船結構設計和破冰船低溫防寒設計等關鍵技術，打造了一支日趨成熟的科考船、破冰船設計團隊。未來，我們對建造重型破冰船將更有信心。