明天，我國第一艘自主建造的新一代極地科考破冰船“雪龍2”號將在江南造船下水。就讓我們一起走進這艘備受矚目，又“千呼萬喚始出來”的中國“探極神器”。
8月24日，江南造船某船塢作業(yè)區(qū)如往常一樣進行著按部就班的工作。
塢內(nèi)，眾多工人師傅聚集在一座船體已然成型的結(jié)構(gòu)物附近。與遠處碼頭停泊的21000TEU超大型集裝箱船相比，它只算得上一艘“小船”。
然而，這艘“小船”來頭一點也不小。
它被密密麻麻的腳手架“包裹”著，時不時還會傳出打磨作業(yè)的嘈雜響聲，盡管“光禿禿”尚未涂裝，看上去并不惹眼，但船艏右側(cè)外舷上“雪龍2”幾個大字已經(jīng)開始變得清晰可見。
復(fù)雜的船：船舶設(shè)計——要兼顧的實在多
“江南造船董事長林鷗對建造團隊的目標(biāo)要求就是，打造國際一流、中國第一的科考破冰船。”江南造船“雪龍2”號建造項目總負責(zé)人張申寧說，新建先進極地破冰船、形成極地考察船隊是“十三五”規(guī)劃中“雪龍?zhí)綐O”重大專項工程的重要內(nèi)容，有關(guān)各方對新船的設(shè)計、建造工作格外重視，“畢竟這是我國自主建造的第一艘極地科考破冰船。”
“雪龍2”號建造項目總負責(zé)人張申寧
根據(jù)已公開的資料，“雪龍2”號為13000噸級，總長122.5米、型寬22.3米、型深11.8米，設(shè)計吃水7.85米，裝載能力約4500噸，航速12~15節(jié)；結(jié)構(gòu)強度滿足PC3要求，具備艏艉雙向破冰能力，艏向能在覆蓋有0.2米厚積雪的1.5米厚冰層上以2～3節(jié)的速度連續(xù)破冰；裝載全回轉(zhuǎn)電力推進系統(tǒng)和DP-2動力定位系統(tǒng)；船上可搭載科考人員和船員共90人，續(xù)航力為2萬海里，自持力在額定人員編制情況下可達60天。
“要確保這些技術(shù)指標(biāo)的實現(xiàn)，從設(shè)計、建造到檢驗都提出了極高要求。”江南造船“雪龍2”號總工藝師趙振華說，針對“雪龍2”號的建造難點及特點，江南研究院提出了17項關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項目，其中，重量重心控制技術(shù)、智能船舶系統(tǒng)技術(shù)、動力定位系統(tǒng)設(shè)計、超低溫防護、減振降噪控制、月池系統(tǒng)安裝調(diào)試技術(shù)等項目最為關(guān)鍵。
南極科考，必過“魔鬼”西風(fēng)帶。據(jù)了解，老“雪龍”號每次穿越西風(fēng)帶，都要受到一場“洗禮”，風(fēng)浪大時，船體橫傾甚至達到38度。“所以，新船建造對船舶重量重心控制、穩(wěn)性控制要求非常高，我們從生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備開始就要一點一滴滲透到現(xiàn)場，實施全過程控制。”趙振華說，通過鋼板測厚、分段稱重、型材抽稱、設(shè)備稱重、托盤抽稱等，技術(shù)人員會形成新船的全部設(shè)備、材料總的重量重心統(tǒng)計表格，相關(guān)數(shù)據(jù)梳理完畢后反饋給江南研究院，再精確地進行分階段更新核算，最終確保下水的時候能夠準(zhǔn)確定義新船的重量重心，保證新船的初穩(wěn)性高，滿足各項技術(shù)指標(biāo)要求。
“這也將是全球第一艘獲得智能船舶入級符號的極地科考破冰船，對中國船舶工業(yè)而言意義重大。”中國船級社（CCS）驗船師胡曉俊說，該船入級符號i-ship(Hm,M),包括了智能船體和智能機艙功能標(biāo)志。智能船體是指該船具有船體監(jiān)測系統(tǒng)及輔助決策系統(tǒng)，對船體具有全生命周期管理功能，對船體結(jié)構(gòu)厚度進行監(jiān)控和強度評估等，保障船體結(jié)構(gòu)安全；智能機艙是對主、輔機運行系統(tǒng)的實時監(jiān)控，對機艙內(nèi)機械設(shè)備的運行狀態(tài)、健康狀況進行分析和評估，用于機械設(shè)備操作決策和維護保養(yǎng)計劃的制定,確保在極地環(huán)境下機艙運行和維護的可靠。
“智能船體和智能機艙不僅能夠為船舶安全航行提供決策依據(jù)，也將顯著提升新船的可維護性，延長船舶壽命。”趙振華說，但不可忽略的是，搭載智能船體和機艙需要在全船增加365個監(jiān)測點，包含應(yīng)力監(jiān)測、冰載荷監(jiān)測、溫度、加速度監(jiān)測等功能，再加上系統(tǒng)、設(shè)備的安裝，都會帶來設(shè)計施工難度的增加。
值得一提的是，為了滿足極地科考需求，提升新船在極地作業(yè)時應(yīng)對常見的小回旋空間、大風(fēng)浪海況的能力，增加安全性，“雪龍2”號選用了DP2動力定位系統(tǒng)。“為了滿足DP2動力定位的規(guī)范要求，全船的動力系統(tǒng)及其相關(guān)的控制系統(tǒng)和配電系統(tǒng)冗余度增加了一倍。這艘船原本電氣設(shè)備就多，再加上這套系統(tǒng)，電纜已超過420公里，而常規(guī)同噸位船一般只有180公里左右。”趙振華說。
此外，為了確保在極地零下30攝氏度的低溫環(huán)境下，該船救生、消防、甲板機械、航行及通信設(shè)備能夠正常工作，“雪龍2”號幾乎全船加裝了低溫保護設(shè)施和控溫系統(tǒng)，這對方案設(shè)計、實船安裝及調(diào)試等工作又提出了多項挑戰(zhàn)。
“如此小的船，加裝了這么多復(fù)雜的系統(tǒng)，有這么多關(guān)鍵點，如何實現(xiàn)預(yù)設(shè)技術(shù)指標(biāo)，如何固化設(shè)計技術(shù)狀態(tài)，如何實現(xiàn)多專業(yè)綜合平衡，項目組日以繼夜，協(xié)同工作，合理優(yōu)化設(shè)計方案，付出巨大精力以確保設(shè)計工作順利推進。”趙振華說。
據(jù)了解，不算前期調(diào)研論證和基本設(shè)計，“雪龍2”號僅詳細設(shè)計和生產(chǎn)設(shè)計耗時就長達10個月，到2017年9月才完成所有圖紙送退審核，實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)計全船放樣。“生產(chǎn)周期確實壓縮的很緊，但只有前期工作細一點，施工和建造質(zhì)量才能得到保證。”江南造船“雪龍2”號總建造師陳建新說。
“雪龍2”號三總師（左起陳建新、趙振華、杜曄浩）
難造的船：精度控制——30年來最難的活
為滿足適航性和破冰能力要求，“雪龍2”號采用了堅固的PC3船體結(jié)構(gòu)，并在充分考慮極區(qū)水平冰和冰脊冰分布復(fù)雜性的基礎(chǔ)上，優(yōu)選了艏艉雙向破冰的船型設(shè)計方案。“這艘船采用了大量低溫高強度鋼，對焊接工藝和質(zhì)量控制的要求非常高，我們和船東的目標(biāo)都是要造一艘質(zhì)量最好的船。”陳建新說。
根據(jù)“雪龍2”號船體強度要求，該船在船艏、船艉和船底內(nèi)部都需要進行冰區(qū)結(jié)構(gòu)加強；為滿足破冰需要，船艏冰刀、船艉2個分水舯都與冰區(qū)結(jié)構(gòu)相連；為保證重要聲學(xué)設(shè)備使用，船底還采用了箱型龍骨設(shè)計。“這艘船冰區(qū)結(jié)構(gòu)的特點導(dǎo)致現(xiàn)場施工難度極大，而這又可能會影響施工質(zhì)量。”江南造船“雪龍2”號總質(zhì)量師杜曄浩說。
“雪龍2”號冰區(qū)結(jié)構(gòu)使用的鋼材板厚、線性曲率大，加上焊材的特殊性，對焊接工藝要求極高。據(jù)介紹，該船艏部冰刀區(qū)域板厚達到了100毫米，相比之下，21000TEU超大型集裝箱船最厚的板也就85毫米。“為了這艘船，我們給江南做了單船整套的焊接工藝評定（WPS），可見對質(zhì)量全過程控制的重視程度。”胡曉俊說。
另一個影響焊接質(zhì)量的因素在于，該船冰區(qū)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)密度非常高，肋位距離僅350毫米左右，僅為一般船舶的一半，加上船東要求船體內(nèi)部結(jié)構(gòu)面施焊，給焊接工人施工帶來極大不便。“每個肋位空間很小，焊工在里面施展不開，而且鋼板需要加熱到70~150攝氏度的工作溫度才能焊接，又是在七八月的高溫天，難度可想而知。”江南造船“雪龍2”號船塢作業(yè)區(qū)作業(yè)長邢峰說。
為了保證焊接質(zhì)量，江南造船幾乎派出了全廠技術(shù)水平最高的焊工隊伍，全船平均每天有100個焊工作業(yè)。“干活的時候，蹲在那里，一口氣憋著干，撐不住了，到風(fēng)口吹一會兒。我們用的是二氧化碳氣體保護焊，不能對著吹，否則影響焊接質(zhì)量。”江南造船搭載部船舶電焊組組長嵇友偉說，一天干下來衣服全濕透，喝掉五六升水，基本不用上廁所，“反正干造船快30年了，這是最難搞的一艘船。”
“難搞”的還有全回轉(zhuǎn)電力推進系統(tǒng)轉(zhuǎn)舵模塊的吊裝和焊接工作。“這是我們以前沒有碰到的，其安裝必須通過焊接來控制精度，難度完全不同于機加工保證精度。”杜曄浩說。該模塊周長13.2米、直徑4.2米，板厚38毫米，需要跟本體60毫米的板對接，要求水平面的誤差控制在正負3毫米，圓筒體的變形量控制在1.8毫米以內(nèi)。
根據(jù)江南造船的工藝策劃以及ABB公司的施工要求，江南造船搭載部挑選了8位最好的焊工從生產(chǎn)準(zhǔn)備、工藝學(xué)習(xí)和技能培訓(xùn)開始精心攻關(guān)，用了28天完成裝焊工作。
“我們采用對稱焊接，一個模塊4個人以同樣的手法，統(tǒng)一的電流、速度，每天按照施工要求和電焊裝配施工的過程來不斷地控制，不斷地矯正，以達到精度要求。”江南造船搭載部船舶電焊組組長葛銀善說，一般焊接不能停頓，直接焊下來質(zhì)量最好，但像這次想快還快不了，既要控制次序和同步性，又要保證精度，難度特別大。“關(guān)鍵空間狹小，有的還需要仰焊，人在里面干活像蛇一樣，像我這樣柔韌性不錯的都被‘卡’住了兩回。”葛銀善說。
即便在各種不利條件下，“雪龍2”號無損探傷檢測各項指標(biāo)一次合格率仍然均超過了97%。“這么高的合格率并不是常規(guī)拍片量獲得的，我們的探傷檢測量翻了一倍不止，我相信指標(biāo)最有說服力。”杜曄浩說。
“船的質(zhì)量是建造出來的，不是檢驗出來的。”CCS驗船師張延慶說，檢驗只是重要手段，船舶的質(zhì)量控制依賴于建造過程，江南造船擁有一套完善的內(nèi)部質(zhì)量控制體系，“所以，我們對江南造船的質(zhì)量有信心。”
金貴的船：設(shè)備防護——像潛艇一樣穩(wěn)妥
與普通船舶不同，“雪龍2”號不僅具有CCS和英國勞氏船級社（LR）雙重船籍（DoubleClass），同時，還是一艘具有“世界屬性”的船舶。該船不僅搭載了眾多先進的系統(tǒng)，科考和觀測等高端進口設(shè)備，未來還會迎來世界各地的科學(xué)家開展實驗和研究工作，并逐漸成為中國乃至全球開展極地海洋環(huán)境與資源研究的重要平臺。
“這是一艘國際化的船，也將會接受全球性的‘檢閱’。”張申寧說，“雪龍2”號系統(tǒng)多，設(shè)備多、很多設(shè)備全球定制生產(chǎn)，一旦出現(xiàn)損壞，必須重新訂造，不僅增加成本，還會影響整個工期。“有些重要設(shè)備安裝，我甚至要求負責(zé)人，沒把握就不用吊車，找人抬進去。這些寶貝金貴的很，大意不得。”張申寧說，部分已經(jīng)裝上船的設(shè)備，江南造船也要求設(shè)計一些防護墊裝到設(shè)備上，然后再包裹薄膜紙，上面再包“白鐵皮”，最后再包三防布，力求萬無一失。
為了形成一整套可控的設(shè)備防護管理制度，江南造船將潛艇設(shè)備保護的理念運用到了“雪龍2”號，對入庫及上船設(shè)備實行交接點檢卡制度，通過設(shè)備點檢卡，實現(xiàn)設(shè)備開箱、出庫、領(lǐng)用、吊運、安裝、調(diào)試、提交等生產(chǎn)全過程實名制管理。“這就好像一張健康卡，始終伴隨著某臺套設(shè)備，誰領(lǐng)誰用、誰裝誰查，責(zé)任一清二楚，試驗好之后交給船東一張‘明卡’，江南造船品保部留存一張‘暗卡’，以備查驗，響應(yīng)全壽命周期管理。”張申寧說。
即便如此，張申寧還是放心不下，他又專門組建了一個28人的設(shè)備安全保護巡檢團隊，以江南造船安保部為主體，從各個生產(chǎn)部門抽調(diào)一位懂生產(chǎn)的人員，每天對重要設(shè)備進行3次巡檢，并通過微信群實時通報檢查和整改反饋情況，讓大家相互督促、查缺補漏。“一般的船常規(guī)設(shè)備也就150~180臺套，這艘船全船設(shè)備363臺套，而且設(shè)備封艙率非常高，每一臺設(shè)備我們都很重視。”杜曄浩說。
目前，“雪龍2”號全船關(guān)重設(shè)備92%已經(jīng)安裝，下水前46只液艙密性已全部完工，建造過程中的封艙設(shè)備不僅全部安裝完成，而且沒有出現(xiàn)任何損壞。
“能夠達成這樣的狀態(tài)，除了我們不遺余力做好設(shè)備防護工作外，更重要的還在于我們周密的生產(chǎn)策劃和準(zhǔn)備。”張申寧說，這么多設(shè)備，怎么確保納期；114個分段、11個總段、3個大總段，如何依次搭載；每個分段要哪些設(shè)備，什么時間安裝，怎樣安裝，需攻關(guān)哪些難點等，都必須進行系統(tǒng)策劃。“這就好似做年夜飯，要先想好做哪些菜，每份菜怎么配，怎么上，想好了再下廚。”張申寧說。
為了“雪龍2”號這桌“大餐”，江南造船聯(lián)合自然資源部極地中心、七〇八所、CCS、LR、供應(yīng)商等組建了項目“大團隊”，從設(shè)備采購階段就開始介入跟蹤，并以詳細設(shè)計和設(shè)備納期為關(guān)鍵抓手，通過高效的溝通協(xié)作，最終創(chuàng)造了新一代極地科考破冰船首次自主建造進塢搭載4個半月全船貫通、5個半月成功下水的“奇跡”。
“我們這個團隊也是國際化的，許多第一次與江南合作的外方人員對江南人的工作態(tài)度和工作成果稱贊不已。”張申寧說，按期優(yōu)質(zhì)交付“雪龍2”號是江南造船的責(zé)任，未來，江南造船還將積極探索從以搭載為中心向以涂裝為中心的造船模式轉(zhuǎn)變，力爭在目前水平上再提升20%的建造效率，讓江南品牌的科考船更具國際影響力。
其實，說到國際影響力，曾經(jīng)跟隨老“雪龍”號執(zhí)行保障任務(wù)的江南造船總裝部船舶電工楊雷軍也有切身體會。
當(dāng)年為了救援被困的俄羅斯科考船“紹卡利斯基院士”號，“雪龍”號傾盡全力，后來自身遇險被困，險些又需要他國船只救援。當(dāng)時的情形，隨船執(zhí)行任務(wù)的楊雷軍看在眼里、急在心里，盡管“雪龍”號最后成功脫困，在國際上聲名鵲起。
“如果那時候，我們就擁有突破能力更強、機動能力更好的‘雪龍2’號，不管是救別人還是救自己，應(yīng)該都會更有利。”楊雷軍說。
