2020年8月26日，“學習強國”轉載李志軍、盧鵬、王慶凱發表于《中國自然資源報》的文章，題目是：《“南征北戰”破冰忙 ——漫談“雪龍2”號極地考察船破冰能力》，全文如下。
“南征北戰”破冰忙 ——漫談“雪龍2”號極地考察船破冰能力
李志軍 盧鵬 王慶凱
近日，由自然資源部組織的中國第11次北極考察隊搭乘“雪龍2”號極地考察船從上海出發，執行科學考察任務。這是“雪龍2”號完成南極首航任務后，首航北冰洋。
“雪龍2”號由芬蘭阿克北極有限公司承擔基本設計、中國船舶工業集團公司第七〇八研究所承擔詳細設計、江南造船（集團）有限責任公司負責建造。該船是全球第一艘采用船艏、船艉雙向破冰技術的極地考察船，能夠以2～3節的航速在冰厚1.5米+雪厚0.2米的情況下連續破冰航行，具備全回轉電力推進功能和沖撞破冰能力，可實現極地冰區360度旋轉，并能突破極區20米厚的當年冰脊。
在實際冰區航行中，“雪龍2”號能否達到設計能力？作為一項工程科學問題，不能僅憑感性認識，還需要通過一系列試驗做出定量評估，得出科學結論。
中國第36次南極考察是“雪龍2”號首航南極，船上有一支專業團隊對“雪龍2”號破冰能力進行實地評估。他們業務能力強，分工明確，配合默契，團隊成員有船東代表——中國極地研究中心船長趙炎平，負責操縱“雪龍2”號，指揮機艙、甲板等部門船員；動力設備代表——ABB（中國）有限公司工程師肖興海，負責評估船舶吊艙推進器等動力設備的輸出功率；適航性認證機構代表——中國船級社上海分社驗船師馬喬一，負責檢驗船體、推進器等工作狀況，并為“雪龍2”號性能進行認證；設計方代表——中國船舶工業集團公司第七〇八研究所研究員、“雪龍2”號總設計師吳剛，芬蘭阿克北極有限公司工程師沙米·莎瑞能，負責編制船舶冰區破冰能力評估現場試驗技術方案。由于破冰船冰區航行屬于冰工程領域，團隊還必須擁有極地海冰專業技術人員，大連理工大學博士后王慶凱就扮演了這個角色，負責提供現場冰物理和力學性質等參數。
據悉，“雪龍2”號現場試驗工作流程為：首先，船舶設計師、海冰專家等根據現場實際情況確定試驗位置、試驗方式、試驗內容，明確所需記錄的試驗參數。然后，船長、動力工程師、驗船師等各司其職，操縱“雪龍2”號按照預定航線進行破冰航行。最后，匯總“雪龍2”號航行數據和現場海冰物理、力學等參數，由驗船師和設計師對“雪龍2”號破冰能力進行評估，并與其設計能力相對比，從而得出科學結論。在“雪龍2”號破冰航行期間，評估船舶的艏向、艉向、回轉、冰脊等破冰能力，離不開冰物理、力學專家提供的技術支持，他們要在冰面測試積雪厚度、密度，冰層的厚度、溫度、鹽度、密度，對冰層的彎曲強度、彈性進行模量，記錄“雪龍2”號推進器功率、螺旋槳轉速、船速、操縱數據等。
事實上，南極現場冰情難以與設計冰情完全一致，如何找到適合的冰區開展試驗評估是團隊必須攻克的難題。為此，團隊設計了一套科學嚴謹的試驗規則和步驟，內容主要包括3個方面。
一是實測破冰試驗航線上的積雪相關情況以及海冰物理、力學等參數，操縱“雪龍2”號輸出不同功率進行船艏破冰、船艉破冰等試驗，詳細記錄船舶破冰航速。
二是根據海冰參數和船舶操縱數據，估算“雪龍2”號冰區航行受阻情況，再與船舶凈推力相比較，得出對應“冰厚+雪厚”在不同功率輸出情況下的破冰速度。
三是將現場實測“冰雪厚度—速度關系點”模擬到設計冰雪厚度情況下，得出“雪龍2”號在不同功率輸出情況下的破冰速度。通過中國第36次南極考察現場試驗，團隊認為“雪龍2”號的船艏、船艉實際破冰能力比設計能力高。
下一步，為全面評估“雪龍2”號的破冰能力，還需要在約冰厚1.5米+雪厚0.2米的冰區、以2節破冰航速的最小轉彎為試驗半徑、約20米厚的當年冰脊區等條件下進行通航試驗。一般而言，南極海冰冰脊厚度比北極冰脊厚度小，南極冰區平整條件比北極更為理想。因此，開展“雪龍2”號破冰能力現場試驗需要尋找合適契機，分別在南極、北極進行，時間、場景、冰情、航行路線等條件均制約試驗開展。相信“雪龍2”號破冰航行評估將為全球氣候變化大背景下的破冰船設計與建造提供更多實踐經驗。
（作者為大連理工大學海岸和近海工程國家重點實驗室教師、國家重點研發計劃“高分辨率海冰模式的研發”等項目成員）
來源：中國自然資源報社 責任編輯：李霞 程秀娟
