明天，我国第一艘自主建造的新一代极地科考破冰船“雪龙2”号将在江南造船下水。就让我们一起走进这艘备受瞩目，又“千呼万唤始出来”的中国“探极神器”。
8月24日，江南造船某船坞作业区如往常一样进行着按部就班的工作。
坞内，众多工人师傅聚集在一座船体已然成型的结构物附近。与远处码头停泊的21000TEU超大型集装箱船相比，它只算得上一艘“小船”。
然而，这艘“小船”来头一点也不小。
它被密密麻麻的脚手架“包裹”着，时不时还会传出打磨作业的嘈杂响声，尽管“光秃秃”尚未涂装，看上去并不惹眼，但船艏右侧外舷上“雪龙2”几个大字已经开始变得清晰可见。
复杂的船：船舶设计——要兼顾的实在多
“江南造船董事长林鸥对建造团队的目标要求就是，打造国际一流、中国第一的科考破冰船。”江南造船“雪龙2”号建造项目总负责人张申宁说，新建先进极地破冰船、形成极地考察船队是“十三五”规划中“雪龙探极”重大专项工程的重要内容，有关各方对新船的设计、建造工作格外重视，“毕竟这是我国自主建造的第一艘极地科考破冰船。”
“雪龙2”号建造项目总负责人张申宁
根据已公开的资料，“雪龙2”号为13000吨级，总长122.5米、型宽22.3米、型深11.8米，设计吃水7.85米，装载能力约4500吨，航速12~15节；结构强度满足PC3要求，具备艏艉双向破冰能力，艏向能在覆盖有0.2米厚积雪的1.5米厚冰层上以2～3节的速度连续破冰；装载全回转电力推进系统和DP-2动力定位系统；船上可搭载科考人员和船员共90人，续航力为2万海里，自持力在额定人员编制情况下可达60天。
“要确保这些技术指标的实现，从设计、建造到检验都提出了极高要求。”江南造船“雪龙2”号总工艺师赵振华说，针对“雪龙2”号的建造难点及特点，江南研究院提出了17项关键技术攻关项目，其中，重量重心控制技术、智能船舶系统技术、动力定位系统设计、超低温防护、减振降噪控制、月池系统安装调试技术等项目最为关键。
南极科考，必过“魔鬼”西风带。据了解，老“雪龙”号每次穿越西风带，都要受到一场“洗礼”，风浪大时，船体横倾甚至达到38度。“所以，新船建造对船舶重量重心控制、稳性控制要求非常高，我们从生产技术准备开始就要一点一滴渗透到现场，实施全过程控制。”赵振华说，通过钢板测厚、分段称重、型材抽称、设备称重、托盘抽称等，技术人员会形成新船的全部设备、材料总的重量重心统计表格，相关数据梳理完毕后反馈给江南研究院，再精确地进行分阶段更新核算，最终确保下水的时候能够准确定义新船的重量重心，保证新船的初稳性高，满足各项技术指标要求。
“这也将是全球第一艘获得智能船舶入级符号的极地科考破冰船，对中国船舶工业而言意义重大。”中国船级社（CCS）验船师胡晓俊说，该船入级符号i-ship(Hm,M),包括了智能船体和智能机舱功能标志。智能船体是指该船具有船体监测系统及辅助决策系统，对船体具有全生命周期管理功能，对船体结构厚度进行监控和强度评估等，保障船体结构安全；智能机舱是对主、辅机运行系统的实时监控，对机舱内机械设备的运行状态、健康状况进行分析和评估，用于机械设备操作决策和维护保养计划的制定,确保在极地环境下机舱运行和维护的可靠。
“智能船体和智能机舱不仅能够为船舶安全航行提供决策依据，也将显着提升新船的可维护性，延长船舶寿命。”赵振华说，但不可忽略的是，搭载智能船体和机舱需要在全船增加365个监测点，包含应力监测、冰载荷监测、温度、加速度监测等功能，再加上系统、设备的安装，都会带来设计施工难度的增加。
值得一提的是，为了满足极地科考需求，提升新船在极地作业时应对常见的小回旋空间、大风浪海况的能力，增加安全性，“雪龙2”号选用了DP2动力定位系统。“为了满足DP2动力定位的规范要求，全船的动力系统及其相关的控制系统和配电系统冗余度增加了一倍。这艘船原本电气设备就多，再加上这套系统，电缆已超过420公里，而常规同吨位船一般只有180公里左右。”赵振华说。
此外，为了确保在极地零下30摄氏度的低温环境下，该船救生、消防、甲板机械、航行及通信设备能够正常工作，“雪龙2”号几乎全船加装了低温保护设施和控温系统，这对方案设计、实船安装及调试等工作又提出了多项挑战。
“如此小的船，加装了这么多复杂的系统，有这么多关键点，如何实现预设技术指标，如何固化设计技术状态，如何实现多专业综合平衡，项目组日以继夜，协同工作，合理优化设计方案，付出巨大精力以确保设计工作顺利推进。”赵振华说。
据了解，不算前期调研论证和基本设计，“雪龙2”号仅详细设计和生产设计耗时就长达10个月，到2017年9月才完成所有图纸送退审核，实现生产设计全船放样。“生产周期确实压缩的很紧，但只有前期工作细一点，施工和建造质量才能得到保证。”江南造船“雪龙2”号总建造师陈建新说。
“雪龙2”号三总师（左起陈建新、赵振华、杜晔浩）
难造的船：精度控制——30年来最难的活
为满足适航性和破冰能力要求，“雪龙2”号采用了坚固的PC3船体结构，并在充分考虑极区水平冰和冰脊冰分布复杂性的基础上，优选了艏艉双向破冰的船型设计方案。“这艘船采用了大量低温高强度钢，对焊接工艺和质量控制的要求非常高，我们和船东的目标都是要造一艘质量最好的船。”陈建新说。
根据“雪龙2”号船体强度要求，该船在船艏、船艉和船底内部都需要进行冰区结构加强；为满足破冰需要，船艏冰刀、船艉2个分水舯都与冰区结构相连；为保证重要声学设备使用，船底还采用了箱型龙骨设计。“这艘船冰区结构的特点导致现场施工难度极大，而这又可能会影响施工质量。”江南造船“雪龙2”号总质量师杜晔浩说。
“雪龙2”号冰区结构使用的钢材板厚、线性曲率大，加上焊材的特殊性，对焊接工艺要求极高。据介绍，该船艏部冰刀区域板厚达到了100毫米，相比之下，21000TEU超大型集装箱船最厚的板也就85毫米。“为了这艘船，我们给江南做了单船整套的焊接工艺评定（WPS），可见对质量全过程控制的重视程度。”胡晓俊说。
另一个影响焊接质量的因素在于，该船冰区结构的结构密度非常高，肋位距离仅350毫米左右，仅为一般船舶的一半，加上船东要求船体内部结构面施焊，给焊接工人施工带来极大不便。“每个肋位空间很小，焊工在里面施展不开，而且钢板需要加热到70~150摄氏度的工作温度才能焊接，又是在七八月的高温天，难度可想而知。”江南造船“雪龙2”号船坞作业区作业长邢峰说。
为了保证焊接质量，江南造船几乎派出了全厂技术水平最高的焊工队伍，全船平均每天有100个焊工作业。“干活的时候，蹲在那里，一口气憋着干，撑不住了，到风口吹一会儿。我们用的是二氧化碳气体保护焊，不能对着吹，否则影响焊接质量。”江南造船搭载部船舶电焊组组长嵇友伟说，一天干下来衣服全湿透，喝掉五六升水，基本不用上厕所，“反正干造船快30年了，这是最难搞的一艘船。”
“难搞”的还有全回转电力推进系统转舵模块的吊装和焊接工作。“这是我们以前没有碰到的，其安装必须通过焊接来控制精度，难度完全不同于机加工保证精度。”杜晔浩说。该模块周长13.2米、直径4.2米，板厚38毫米，需要跟本体60毫米的板对接，要求水平面的误差控制在正负3毫米，圆筒体的变形量控制在1.8毫米以内。
根据江南造船的工艺策划以及ABB公司的施工要求，江南造船搭载部挑选了8位最好的焊工从生产准备、工艺学习和技能培训开始精心攻关，用了28天完成装焊工作。
“我们采用对称焊接，一个模块4个人以同样的手法，统一的电流、速度，每天按照施工要求和电焊装配施工的过程来不断地控制，不断地矫正，以达到精度要求。”江南造船搭载部船舶电焊组组长葛银善说，一般焊接不能停顿，直接焊下来质量最好，但像这次想快还快不了，既要控制次序和同步性，又要保证精度，难度特别大。“关键空间狭小，有的还需要仰焊，人在里面干活像蛇一样，像我这样柔韧性不错的都被‘卡’住了两回。”葛银善说。
即便在各种不利条件下，“雪龙2”号无损探伤检测各项指标一次合格率仍然均超过了97%。“这么高的合格率并不是常规拍片量获得的，我们的探伤检测量翻了一倍不止，我相信指标最有说服力。”杜晔浩说。
“船的质量是建造出来的，不是检验出来的。”CCS验船师张延庆说，检验只是重要手段，船舶的质量控制依赖于建造过程，江南造船拥有一套完善的内部质量控制体系，“所以，我们对江南造船的质量有信心。”
金贵的船：设备防护——像潜艇一样稳妥
与普通船舶不同，“雪龙2”号不仅具有CCS和英国劳氏船级社（LR）双重船籍（DoubleClass），同时，还是一艘具有“世界属性”的船舶。该船不仅搭载了众多先进的系统，科考和观测等高端进口设备，未来还会迎来世界各地的科学家开展实验和研究工作，并逐渐成为中国乃至全球开展极地海洋环境与资源研究的重要平台。
“这是一艘国际化的船，也将会接受全球性的‘检阅’。”张申宁说，“雪龙2”号系统多，设备多、很多设备全球定制生产，一旦出现损坏，必须重新订造，不仅增加成本，还会影响整个工期。“有些重要设备安装，我甚至要求负责人，没把握就不用吊车，找人抬进去。这些宝贝金贵的很，大意不得。”张申宁说，部分已经装上船的设备，江南造船也要求设计一些防护垫装到设备上，然后再包裹薄膜纸，上面再包“白铁皮”，最后再包三防布，力求万无一失。
为了形成一整套可控的设备防护管理制度，江南造船将潜艇设备保护的理念运用到了“雪龙2”号，对入库及上船设备实行交接点检卡制度，通过设备点检卡，实现设备开箱、出库、领用、吊运、安装、调试、提交等生产全过程实名制管理。“这就好像一张健康卡，始终伴随着某台套设备，谁领谁用、谁装谁查，责任一清二楚，试验好之后交给船东一张‘明卡’，江南造船品保部留存一张‘暗卡’，以备查验，响应全寿命周期管理。”张申宁说。
即便如此，张申宁还是放心不下，他又专门组建了一个28人的设备安全保护巡检团队，以江南造船安保部为主体，从各个生产部门抽调一位懂生产的人员，每天对重要设备进行3次巡检，并通过微信群实时通报检查和整改反馈情况，让大家相互督促、查缺补漏。“一般的船常规设备也就150~180台套，这艘船全船设备363台套，而且设备封舱率非常高，每一台设备我们都很重视。”杜晔浩说。
目前，“雪龙2”号全船关重设备92%已经安装，下水前46只液舱密性已全部完工，建造过程中的封舱设备不仅全部安装完成，而且没有出现任何损坏。
“能够达成这样的状态，除了我们不遗余力做好设备防护工作外，更重要的还在于我们周密的生产策划和准备。”张申宁说，这么多设备，怎么确保纳期；114个分段、11个总段、3个大总段，如何依次搭载；每个分段要哪些设备，什么时间安装，怎样安装，需攻关哪些难点等，都必须进行系统策划。“这就好似做年夜饭，要先想好做哪些菜，每份菜怎么配，怎么上，想好了再下厨。”张申宁说。
为了“雪龙2”号这桌“大餐”，江南造船联合自然资源部极地中心、七〇八所、CCS、LR、供应商等组建了项目“大团队”，从设备采购阶段就开始介入跟踪，并以详细设计和设备纳期为关键抓手，通过高效的沟通协作，最终创造了新一代极地科考破冰船首次自主建造进坞搭载4个半月全船贯通、5个半月成功下水的“奇迹”。
“我们这个团队也是国际化的，许多第一次与江南合作的外方人员对江南人的工作态度和工作成果称赞不已。”张申宁说，按期优质交付“雪龙2”号是江南造船的责任，未来，江南造船还将积极探索从以搭载为中心向以涂装为中心的造船模式转变，力争在目前水平上再提升20%的建造效率，让江南品牌的科考船更具国际影响力。
其实，说到国际影响力，曾经跟随老“雪龙”号执行保障任务的江南造船总装部船舶电工杨雷军也有切身体会。
当年为了救援被困的俄罗斯科考船“绍卡利斯基院士”号，“雪龙”号倾尽全力，后来自身遇险被困，险些又需要他国船只救援。当时的情形，随船执行任务的杨雷军看在眼里、急在心里，尽管“雪龙”号最后成功脱困，在国际上声名鹊起。
“如果那时候，我们就拥有突破能力更强、机动能力更好的‘雪龙2’号，不管是救别人还是救自己，应该都会更有利。”杨雷军说。
