聚焦破冰设计 “情归”阿克北极

什么是中国的定制要求？

秦为稼——原国家海洋局极地考察办公室主任，凭借对极地探索作出的杰出贡献，2016年被《自然》杂志评为“中国十大科学之星”——被吴刚亲切地称为“老秦”。吴刚说，“雪龙2”号很多的设想、需求，都是“老秦”提出的。

多年前，秦为稼就曾向媒体表示：中山站附近海冰厚度1米5左右，“雪龙”号在安全季节到达很困难。“我们这20年来基本上在11月底12月初‘雪龙’号才能在连续冰比较松动的情况下勉强接近中山站，在只有‘雪龙’号的情况下，在海冰上作业是非常危险的。”

中国的定制要求就是：新一代的科考破冰船“底盘”一定要好，确保其多年在冰区航行依旧“扛造”；同时，为了提高船舶的破冰能力和灵活性，“雪龙2”号要采用全回转推进。

图片来自七〇八所

“进一步明确需求后，评标团都将目光聚焦到了芬兰的阿克北极公司。”吴刚回忆，“阿克北极对船型的理解是比较接近船东设想的，其船体设计做得相当好，可以实现全回转推进，船舶破冰的功率小而效果又很好。”

“既然实现了全回转推进，那么船艉也能当船艏开呀！”秦为稼代表船东进一步提出了双向破冰的想法，七〇八所和阿克北极公司分析、讨论后认为也是可以实现的。“全回转推进带来了一个很可观的好处，就是‘雪龙2’号在冰脊冰水域不需要调头了。”吴刚介绍，极地水域水平冰和冰脊冰的分布非常复杂，有时即便是看上去开阔的水域，也会让船舶寸步难行，就是由于水下隐藏了大量松软且难缠的冰脊冰。因此，“雪龙2”号双向破冰的指标被确定为：艏向在覆盖有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；艉向破冰则能在20米当年冰冰脊（含4米堆积层）中不被卡住。“雪龙2”号成为全球首艘具备双向破冰能力的极地科考船。

2012年7月31日，国家海洋局、中国极地研究中心、芬兰阿克北极技术有限公司签署了极地科学考察破冰船基本设计合同。

科考、敞水设计还得靠八所

确定基本设计方后，新问题也随之暴露。

“2012年的3～7月，七〇八所的设计团队与阿克北极就各个专业的问题展开了漫长的交流、谈判。”吴刚介绍，阿克北极设计方案的主要问题是：其没有科考船的设计经验，原方案的母型船是一艘货船，在船舶稳性等方面无法满足科考船的要求；此外，中国到极地之间有大量的敞水（Open Water）水域，原方案在该领域有所欠缺。“这时候，七〇八所在科考船、敞水水域的设计优势就显现出来了。”

由七〇八所许学彦院士、张炳炎院士分别领衔设计的“远望”系列和“向阳红”系列是国内出色的科考船型，该所的设计优势在中国新一代科考破冰船项目上得到了传承。“雪龙2”号的船底安装了重要声学设备，很容易受到气泡和碎冰的影响。为此，七〇八所专门设计了下沉式龙骨的船底结构。“阿克北极向我们反馈，这个设计不仅解决了下泄碎冰干扰的问题，船舶航行的经济性也没有受到很大影响。”吴刚说。与其他商船相比，破冰船在敞水水域的油耗更高。七〇八所利用拖曳水池的实验优势，设计团队对船舶的压冰角、排冰角、线型等都进行了优化调整。

“在‘雪龙2’号项目中，七〇八所与阿克北极是相互融合、相互伴随的关系。”吴刚说，双方各自发挥技术优势、取长补短，在破冰船的设计、防寒应用上，七〇八所也从阿克北极学了不少。

就在七〇八所艰难的谈判期，2012年8月2日，张炳炎院士逝世。“其实在基本设计招标的时候，老爷子身体就很不好了，但他一直亲身参与和指导这个项目。”吴刚说。

2012年10月22日，中国极地研究中心与七〇八所签署了中国新建极地科学考察破冰船项目详细设计合同。

吴刚（左）与张炳炎院士