振动破冰器(全身都是亮点揭秘首艘国产极地科考破冰船“雪龙2”号)

Posted 2023-05-27

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振动破冰器(全身都是亮点揭秘首艘国产极地科考破冰船“雪龙2”号)

今日（7月11日），我国第一艘自主建造的极地科考破冰船“雪龙 2”号在上海正式交付使用。记者从自然资源部获悉，“雪龙2”号交付后，将正式加入我国极地考察序列，计划于下半年和“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。

首艘国产极地科考破冰船“雪龙2”号，实现了多项世界性的技术创新和突破，可以说“全身都是亮点”。

它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，具备全球航行能力，能满足无限航区要求，拥有智能船体和智能机舱等多个智能符号，装载多项国际一流水准的科考设备。

今天，新京报记者在交付现场登上“雪龙2”号实地探访，对这艘未来的极地“科考利器”进行全方位揭秘。

7月10日，即将交付的“雪龙2”号停泊在上海崇明岛。新京报记者王嘉宁摄

【破冰】

全球首艘双向破冰科考船，可突破20米当年冰冰脊

“雪龙2”号船长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。

它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。

“雪龙2”号政委王硕仁告诉记者，船艏和船艉破冰的原理不同，“船艏是通过船本身的重量压碎破冰，船艉是在海底通过螺旋桨把冰打碎，同时推进。”

“雪龙2”号总设计师吴刚介绍，双向破冰采用的是全回转吊舱电力推进系统，在遇到很难“拱”的冰脊时，推进部转动180度，同时把船尾变船首，尾部的螺旋桨能在海面下削冰，把10多米高的冰脊“掏空”。

“通俗一点解释，这个原理有点像小朋友玩的航模，变体不在船内在水下，有外壳包裹防水，转动的是体外的桨叶。也可以想象我们日常生活中使用的风扇，风扇要转动是不用改变旋向的，只需要把风扇头扭转角度就行。”吴刚说，这也是充分考虑极区水平冰和冰脊冰分布的复杂性并经过多次试验后，作出的一个最优选择。

【航行】

采用DP-2动力定位，恶劣海况下“稳如泰山”

在“雪龙2”号艏部，配备有2台1200千瓦槽道式侧向推进器，加上尾部两个大功率吊舱推进器的联合作用，能使船在四级海况实现定点定标，同时具有较高的可靠性和冗余度，满足科考调查和恶劣海况的应急需求。这就是“雪龙2”号采用的DP-2动力定位系统。

“动力定位的意思，即动态的把船定在多需要的方位，海上情况复杂多变，有风浪还有暗流，一条船要在海上定住位置，需要克服多方面的力，难度很大，必须有推进器来辅助。”吴刚解释，采用DP-2动力定位，就是为了防止某一个推进器出现单边故障导致定位失效。

通过这一技术的使用，“雪龙2”号的船艏能根据海上风向和海水流向选择合适角度，使船体“稳如泰山”。

“雪龙2”号进行交付前的检查。新京报记者王嘉宁摄

【科考】

冰区月池可供科考仪器从船甲板直通海底

“雪龙2”号装备的考察设备远多于“雪龙”号，最引人注目的是船艉中部的冰区月池系统。

通过这个净宽3.2米、深达底层甲板的正方形“井口”，科考仪器设备可以从船甲板直通海底，即便是100%海冰覆盖的海区也能进行采样作业。船舯同步设有 160 平米的作业月池车间，可满足设备转运、舷外水文生物和CTD作业等需求。

月池是为了解决极地冰区环境作业和大风浪天气下的科考作业而设计的，通过月池，科考人员不用再在零下几十度的室外甲板上操作设备。“考虑到在极地环境下，船周都是碎冰，船外操作科考仪器下水，存在诸多困难和风险。我们专门设计在船体正中间打开一道‘井口’，仪器从中间释放下水，极大地提高了操作效率和安全性。”吴刚介绍，“雪龙2”号上建造的月池是世界上第一个“水密月池”，即月池实现完全水密封，即便完成沉入水中也不会漏水。

同时，“雪龙 2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。第一、第二通用实验室、物理实验室、低温实验室等 580 余平米实验空间可根据航次任务进行灵活布置。

【智能】

全船配备传感器，智能船体实现全方位感知

“雪龙 2”是一艘智能化船舶，装配智能船体、智能机舱、智能实验室及智能穿戴等。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；基于计算机技术、自动控制技术和数据处理与分析技术，实现船舶和科考的智能化运行和辅助决策。

“‘雪龙2’号是一艘科考破冰船，远在南北两极，一旦出现故障需要救援难度很大，船体与冰碰撞的概率又高，所以我们考虑，可以通过哪些智能操作，更好地辅助人工减少风险。”吴刚说。

吴刚介绍，“雪龙2”号船体部分，船身内表面每隔一定距离安装一个应力监测点，测量震动和应力的变化、获取数据，“这样我们可以了解船的哪个位置碰撞最厉害，什么航速下需要减速。另外，每当船完成任务返航归来，每一个被冰刮过的地方都留存有数据，经年累月可以知道船身哪一块磨损严重需要更换，以此保证船的安全性。”

“雪龙2”号的另一个智能符号是智能机舱。“机舱对船来说相当于人的心脏，智能机舱可以保证随时对船舶的动力系统进行监测，把各种传感器数据集中到一个软件台进行分析决策。”

“雪龙2”号破冰效果图。来源：中国极地研究中心

【人性化】

手机可流畅上网，船员生活起居人性化设计

与“雪龙”号相比，“雪龙2”号最大的亮点之一，就是在通讯能力上实现了极大的提升，实现wifi全覆盖。

“极地科考时间长达几个月，网络是船上人员与家人联络的唯一方式。设计这艘船的时候，我们就制定了一个硬性指标：未来登上这艘船，手机一定要可以流畅上网。”吴刚介绍，这需要在船上加载拥有很大带宽的VAST卫星通信系统，同时还要做更多“放大器”，让wifi信号覆盖船的各个区域。“雪龙2”号实现wifi覆盖后，也让船上跟岸上联系更加便捷，可快速地传输图像和声音。

此外，“雪龙2”号针对船上人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、室内防滑处理、淡水的充足供给等，“这些设计都是我们亲身体验过‘雪龙’号后一一提出的，科学考察实验室的布局、防寒加热区域，哪些地方需要加温防寒，哪些地方需要加强通讯，都是有针对性的。”

新京报记者吴娇颖编辑陈思

校对李世辉