中国船舶及海洋工程设计研究院
 
     
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我院设计的中国首艘专业极地科考破冰船“雪龙2”号下水

2018-09-28

 

2018年9月10日,在这个特殊的日子里,在中国船舶历史上又发生了一件里程碑事件——中国首艘专业极地科学考察破冰船“雪龙2”号在江南造船出坞下水。我院党委书记卢霖、院长助理朱建璋出席了下水仪式。
自2008年国务院立项起,这艘极地“科考利器”经过自然资源部极地办公室、极地研究中心、中国船舶及海洋工程设计研究院、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,历经十年“孕育”,如今终于掀开了神秘的面纱,在中国船舶历史上留下浓墨重彩的一笔!
“雪龙2”号由我院和芬兰Aker北极公司联合设计,中国具有完全自主知识产权的一艘专业极地科学考察破冰船。“雪龙2”号的顺利下水对中国在极地船舶的设计、建造、规范应用和完善以及极地规则在国内的有效实施方面发挥了重大推动作用。
“雪龙2”号总长122.5米,设计排水量接近14000吨,是一艘满足无限航区要求、具备全球航行能力,能够在极区大洋安全航行的具备国际先进水平的极地科学考察破冰船。该船采用双向破冰船型,具备破冰艏、PC3级冰区加强、系泊设备位于艏楼甲板前部遮蔽区,首部有集装箱货舱,艏楼甲板左舷设计成从首至尾贯通的外走道,可用于船上货物托盘转运。驾驶室的布置具有良好的首尾向视线。该船首部设有前桅(科学桅)和两个槽道式侧推,机舱位于船舯、靠近艉部设有直升机甲板和直升机库,艉部露天甲板用以科考作业。该船采用先进可靠的吊舱推进系统,装有柴电推进机械与2个破冰型吊舱推进器,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。艏部布置有底部凸出的箱型龙骨,多波束换能器安装区域位于箱形龙骨区。
该船装备目前国际先进的海洋环境和地球物理调查设备,构建我国开展极地海洋环境与地球物理研究的基础平台,该船将配备国际先进的极地海洋科学综合调查手段。在环境调查方面,能够承担极地海洋、海冰、大气等环境基础综合调查观测研究任务,具备有关气候变化的海洋环境综合观测取样能力;在地球物理调查方面,能够在极地冰区海洋开展油气、生物等调查,基本具备“摸边探底、潜力评估”的调查能力;能够承担极地考察站部分物资运输任务。
 
十大设计亮点
1、在船型设计上以作业区海冰环境的适航性为首要条件,采用先进的PC3船体结构和动力系统设计并保证了12节的经济航速和在1.5米冰加0.2米雪的极地环境下具有2~3节的连续破冰指标。该性能指标在当前国际上同类极地科考船中属于先进行列。
2、充分考虑极区水平冰和冰脊冰分布的复杂性,优选双向破冰的船型,保证该船冰区通过性能与机动性能的统一;为我国发展破冰船艉向破冰技术提供重要先例。
3、首次在船前部采用箱型龙骨的船底结构,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。
4、采用全回转电力推进,以实现高机动性能、节约船内空间、统筹工况差异、降低使用成本之间的有机协调、统一和优化。
5、选用DP2动力定位,既保证定位功能的常规冗余也提高动力定位耐受恶劣海况的指标,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。
6、采用集中实验室格局、大空间作业车间和较大面积调查作业甲板设计,以及冰区月池系统的应用,实现调查实验功能的最大兼容与共享,与国际上专业的极地海洋科考布置和流程全面接轨。
7、新船设计满足最新实施的规则规范,如极地规则Polar Code以及最新国际公约TieIII的排放限值要求,新船建成后,在船舶安全性、环保性及科考作业适宜性方面具有国际先进性。
8、新船水下辐射噪声参照国际最高标准ICE-209设计、上建振动噪声满足CCS最新COMF(V2/N2)的高要求。
9、新船将是国际上第一艘获得智能船舶符号的极地科考破冰船,智能船体iship-H保证船体结构安全、智能机舱iship-M确保在遥远的极地环境下机舱运行和维护的可靠;此外智能船舶助力编队管理、科考航次管理以及船站融合通讯。
10、新船重点考虑了长航程的人性化设计,在驾驶员轮替值班、实验室和甲板科考作业的保护性和便利性、健身活动场所的合理设置、房间的保温通风遮光、室外梯道防滑处理、马桶真空系统设计、冷凝水处理、茶水站、垃圾房、行李间、洗衣房等设置以及蔬菜、水果和淡水的便捷运输等方面。
 
十年刻苦研发
我院作为该项目的前期技术支撑和详细设计单位,全过程参与了整个项目,迄今历时十年,全所上下包括邢文华院长、卢霖书记及相关部门都给予了极大的支持,付出了极大努力。2009年底,通过遴选,我院获得该项目的前期技术支撑资格。为了编制遴选文件,项目组上下在元旦连续日夜加班三天并得到相关部门的大力支持,综合了我院在科考船等特殊用途船设计、在国内外联合设计项目管理等方面的经验制作出内容丰富充分体现我院实力、图文并茂精美的遴选文件。该文件正式递交前还得到邢文华院长的亲自审阅。
作为该项目的技术支撑单位,我院在项目建议书编制,基本设计招标、扩充概念设计评审、可行性研究报告编制、初步设计报告及概算编制、关键设备招标、基本设计图纸确认、船厂招标等阶段都做了大量的工作,倾注了项目组成员的大量心血。
在项目建议书编制、可研报告编制阶段,在极地中心、极地办领导的指导下,项目组攻坚克难,对诸如结构冰载荷、全船防寒系统、月池系统、直升机航煤储运系统、SCR废气清洗系统等难题进行了充分论证和刻苦攻坚,并对38个子系统的综合调查系统进行了论证,提出了月池及其车间,强调实验室和调查平台规模,充分利用空间优势,使该船成为一艘名副其实的先进极地科考破冰船。
在基本设计招标阶段,项目组承担了所有技术文件的翻译工作。在评标阶段,为了让评标专家能更快地消化各国设计单位提交的技术和商务文件,在有限的评标时间里,项目组时常奋战至深夜。当时的总设计师张炳炎院士已经因病重住院,在病床上艰难地完成了相关工作。由于当时参与投标的三家单位,其方案无法完全满足建设需求和招标要求,为了促使中标的设计单位在签署合同前能拿出让我们满意的方案,满足建设需求,项目组为了配合基本设计合同谈判,经常整周都待在北京,翻译、谈判、技术核对、方案调整,一轮又一轮,谈判时间跨度达四个月。
AKER公司在破冰船设计方面虽然经验丰富,但是对科考船设计经验欠缺,为了更紧密地结合基本设计和加快设计进度,团队凭借丰富的科考船设计经验主动承担了基本设计中科考系统的设计工作。
在详细阶段承担的任务主要是配合船厂进行船用设备的技术谈判、设备资料的认可,配合船东进行科考设备的招标、详细设计过程中技术问题的协调、详细设计图纸的绘制、送审,船东、船厂意见的处理,船级社意见的处理、配合船厂生产设计等方面工作内容。详细设计正式送审从2017年3月底开始,为了配合船厂开工进度的需要,我院民船部各科集中主要力量,克服重重困难,在短短五个多月的时间内完成了详细设计主要图纸的送审工作,设计周期远远短于常规科考船。在设计过程中,我院与极地研究中心、江南造船、CCS和LR船级社保持了积极、良好、紧密的合作和沟通,按期按需派员到长兴岛进行技术和进度协调;在送退审过程也及时和船级社相关审图师沟通协调,提高了退审的速度,保证了江南造船在2017年9月份如期开工。该船为CCS和LR双船级送审,在如此紧张的进度要求下,其中的协调、管理的工作量和压力之大可想而知。
在整个设计过程中,我院“雪龙2”号设计团队不断成长。接替张炳炎院士成为总设计师的吴刚跟随“雪龙”号极地科考船进行实地调研,掌握了大量的第一手资料。负责“雪龙2”号科考设备、舾装和结构设计的黄维和王燕舞,经常下厂配建,及时解决设计和建造中遇到的问题,他们以精湛的技术和良好的服务态度深得船东和船厂的信赖和赞许。负责轮机和电气系统设计的刘志兵和陆玮,面对该船所采用的中压AFE电网、大功率吊舱和防寒防冻等新技术,毫不畏怯,与国外设计公司、船级社以及设备商积极沟通,确保项目顺利进展。已经投入在这个项目有六七年时间的陈晔因为工作劳累、身体原因被迫不再承担电气系统设计的专业负责人的角色,但是在后面的工作中她依然不遗余力,对本项目保持着高度的关注和支撑。该项目国际招标时硕士研究生刚毕业的张东江,在总体设计负责人的岗位上已度过六个年头,在这个项目中他得到了快速成长,在该船的双尾鳍、下沉式龙骨等创新技术方案的计算与优化中作出了许多贡献。项目经理张燕,面对该项目时间跨度长、进度要求严、协调界面多的管理复杂性,更是精心组织,合理安排,有条不紊地推进项目。
“雪龙2”号顺利下水后,我院科考船和破冰船设计团队的脚步并没有停止,他们正摩拳擦掌、奋发图强,为“雪龙2”号的顺利交付和我国刚刚立项批复的重型破冰船项目再接再厉,再创辉煌!
(文:民船部 “雪龙2”号设计团队)
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