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每日新闻网 > 生态环境 > 抵达南极大陆冰盖!“雪龙2”号的破冰“三板斧”了解一下

抵达南极大陆冰盖!“雪龙2”号的破冰“三板斧”了解一下

来源:央视新闻 | 时间:2024-12-12 17:47:35 | 点击:387

执行我国第41次南极考察的“雪龙”和“雪龙2”号科考船,目前已经抵达南极大陆冰盖。“雪龙2”号正在执行破冰任务,带领“雪龙”号一起前往中国南极中山站的指定卸货地点。走近“雪龙2”号,全方位感受中国第一艘自主建造的极地科学考察破冰船的独特之处。

“雪龙2”号抵达南极大陆冰盖 执行破冰任务

“雪龙2”号作为极地科考破冰船,这里面涉及三个关键词,极地、科考和破冰。众所周知,极地就是专门用于南北极考察。而说到科考,“雪龙2”无论从船体设计还是设备装备,都充分考虑了现代极地科考的需求。

说到“雪龙2”号的科考能力,要先从结构设计说起。“雪龙2”号在船首设置了一个白色的桅杆,看似普通,实际上还有很大的科学观测用途。

“雪龙2”号实验师 裴佳豪:我们在科学桅上安装了一套“海 冰 气”界面的湍流通量设备,就是去测量海气界面的物质交换、能量交换,主要是水汽、二氧化碳,还有甲烷。可以更加深入地了解大气的运动,进行气候的预测。

在“雪龙2”号的船底下面,还有一个独特设计——箱型龙骨。

“雪龙2”号船长 肖志民:简单地讲,就是我们在船底部,设置的一个大概60厘米的突出结构,在冰区航行的时候,对水下的一些探头和传感器进行保护,减少海冰对这些探头的冲撞。第二方面就是我们船舶在航行的时候,船底会产生大量的气泡,有了箱型龙骨,我们就可以屏蔽掉大部分气泡的影响,提高这些探头和传感器的数据质量。

在船尾,约600平方米的开放式作业甲板,不同规格的吊车,可以满足设备收放和拖网作业。甲板上的8个标准集装箱位,还可以用作集装箱实验室。

在船尾右舷是科考集中控制室,可以用于科考绞车、科考收放设备、水下设备等的集中操控和协同作业。

总台央视记者 王楠:“雪龙2”号作为科考船,专门设有第一、第二通用实验室、物理实验室、低温实验室等580多平方米的实验空间,当科考作业的时候,队员们取样回来,第一时间就可以在这里完成初步的样本检测和处理。

“雪龙2”号实验师 裴佳豪:通二实验室主要是用来做生物和化学实验,这是我们的恒温振荡器,也叫做摇床,它是用来培养微生物的。这里是烘箱和恒温培养器,超净工作台是微生物专业常会用到的一个设备。可以支撑大部分生物和化学的一些实验。大洋作业期间,这里就会络绎不绝,昼夜都会有人在处理样本。

据了解,雪龙2号搭载的科考调查设备几乎覆盖所有的海洋调查项目,现在可以完成很多以往无法完成的科考作业。

“雪龙2”号实现船舶和科考智能化运行

“雪龙2”号不但为极地科考量身打造了众多现代化的设备,同时还拥有大量的智能化装备,是一条非常“聪明”的科考船。这些智能化装备在“硬件”和“软件”上共同发力,相互配合,能实现船舶和科考的智能化运行。

在驾驶台,不仅可以监控全船自身的状态,在航行方面,除了常规的导航设备外,还有冰雷达、应力监测系统、综合报警系统,在计算机技术、自动控制技术和数据处理与分析技术的配合下,可以实现船舶和科考的智能化运行。

“雪龙2”号船长 肖志民:雪龙2号的智能化水平是非常高的,它是中国第一艘拿到了智能船体、智能机舱、智能实验室三个船级社智能符号的船舶。这条船的船体装载了200多个船体应力监测的传感器。在智能机舱方面,上千个传感器遍布所有区域和设备,如果出现了异常,它都会发出精准的报警,可以高效地找到相关负责人进行排查或者检修。

在驾驶台,记者还看到了一套智能化的操控台,船长说,这是动力定位系统,它可以让船完成更精细化的作业。

“雪龙2”号船长 肖志民:通过风速和流速的传感器的信息,自动计算,控制船舶。最简单的,可以让船在海上定到一个位置不动,它的精度可以达到1米以内。比如水下机器人的作业等等,都需要船舶有一个非常高的精度,才能够完成这些项目。

不仅如此,船上的智能实验室配备了科考设备运行监控系统和科考协同系统,可以实时监控科考设备的运行状态,还能合理规划科考作业时间。

“雪龙2”号船长 肖志民:像我们所有大型的科考支撑设备,智能化程度也非常高,都是遥控的,一个人就可以完成指挥和操作。这些先进的设计,大大提升了我国在极地海域的科考能力和科考安全性。

“雪龙2”号的独特“月池”设计

在“雪龙2”号上,有一个特殊的车间,它有一个很好听的名字,叫做“月池”。什么是“月池”?它是用来做什么的?

总台央视记者 王楠:在“雪龙2”号的舯部,也可以说是在船的肚子里,有这样一个非常宽敞的空间,这就是“雪龙2”号的月池车间。在这个车间,藏了一个约3米见方的“洞”。在船上开洞,这听起来有点匪夷所思。其实它是一个竖状井道,通过这个井道,可以向下直接进入大海,而这个“洞”有个好听的名字,就是月池。

为什么叫做月池?船长告诉记者,月池的最初设计是个圆形井道,当潜水员通过井道进行水下作业时,向上看,井道就像月亮一样。而在船里看这个井道,又很像一个小水池,所以名字就叫做月池了。

“雪龙2”号船长 肖志民:月池简单来讲,是方便我们下放和回收设备用的。是一个非常棒的一个设计。月池系统是有一个施放轨道的,设备在施放和回收的时候,即使再大风浪,它也不会摆幅特别大,提高了我们作业的安全性,还有提高了对环境的适应性,以往很多我们没法开展作业的密集冰区,现在都可以开展作业,对我们来说帮助是非常大的。

问题来了,月池会漏水吗?

“雪龙2”号船长 肖志民:因为月池的下盖是向外打开的,用之前把水先打进来,和外面的水平面是一致之后,下盖才能打开,这样它就没有压力了。等作业结束之后,我们会把下盖合上,把水抽干,水的压强会让月池的下盖越压越紧,所以它不会漏水,是利用海水的反向压强。

当然,月池车间不止月池一个功能。顶部有一台具有回转和伸缩变幅功能的行车综合吊,温盐深采水器的钢缆长达1万米,可以满足设备转运、舷外水文生物、物理海洋多参数理化数据采集与探测系统等作业需求。

“雪龙2”号实验师 裴佳豪:常规情况下,我们会把舷侧门打开,把行车吊推出去,把CTD(温盐深采水器)或者是垂直网吊到海里,进行采样。

“雪龙2”号的破冰“三板斧”

破冰,是“雪龙2”号的关键词之一,顾名思义就是要能在冰区破冰航行。自从在11月24日进入冰区后,“雪龙2”的破冰能力开始逐渐显现。

总台央视记者 王楠:我们跟随“雪龙2”号来到了南纬65度左右,浮冰越来越多,这个“轰轰”声就是“雪龙2”撞击浮冰的声音,同时伴随的还有船身轻微的抖动。

“雪龙2”号船长 肖志民:我们现在正在中山站外围的浮冰区航行,现在大概冰的密集度是5到6成,偶尔能到8到9成,冰厚大概1.5米左右。我们现在属于一个连续航行的状态,正在给“雪龙”号引航。船速现在大概九节左右。因为现在冰的密集度并不高,冰厚还可以,比较容易的。

“雪龙2”破冰方式一:连续破冰

船长告诉记者,“雪龙2”的船体强度达到PC3级,它能以每小时2到3海里的船速,连续破1.5米的冰加0.2米积雪,填补了我国极地考察重大装备的空白。像刚才船长说的,就是“雪龙2”号的破冰方式之一——连续破冰。

“雪龙2”号船长 肖志民:我们船头是一个冰刀的结构,没有一般商船的突出的球鼻艏,这种结构可以让船更容易地进行破冰的航行。

“雪龙2”破冰方式二:冲撞式破冰

当冰层厚度超过1.5米时,“雪龙2”的办法就比较直接了。

“雪龙2”号船长 肖志民:如果超过了1.5米,达到2到3米的话,可能“雪龙2”号就要冲撞式破冰。后退2到3个船身,然后再加速向前冲击,保持一个前进的状态。

为了进行冲撞式破冰,船头水下部分是一个约20度的锐角,它能帮助船体冲上冰层,借助自重和动能将冰层压碎。如果重量还不够,那么雪龙2号还可以将数百吨海水注入船内水舱,进一步增大重量。

当然,这样的暴力撞击只有一身真正的钢筋铁骨才能承受,所以,“雪龙2”号的船身不仅拥有排布更密的横骨,还装备了更高强度的低温特种钢,以及抵抗冰雪的特殊涂料等等。

“雪龙2”破冰方式三:艉向破冰

在南极,海冰的情况多种多样,最硬的骨头要数横亘在船前的一条条的冰脊,它由浮冰挤压而成,松散的结构容易把船卡住,令其难以脱身。无论是连续破冰还是冲撞式破冰,都属于艏向破冰,也就是向前开。为了应对冰脊的复杂情况,“雪龙2”号特别装备了一个王牌“杀手锏”,这就是破冰的第三种方式。

“雪龙2”号船长 肖志民:“雪龙2”号的船尾是经过加强的,在设计上是比较平滑的一个设计。当艉向破冰的时候,船尾会把艉部的海冰压碎,螺旋桨会将压碎的海冰排到前面去,这样我们就可以完成艉向破冰,一边破冰一边向后退。

为了实现艉向破冰,船尾下方有两台能够360度转动的吊舱推进器,就是它底部高速旋转的螺旋桨像破冰机一样,把海面下的冰脊削碎,并形成抽吸作用,实现上下夹击。这也让“雪龙2”号成了全球第一艘采用船尾、船首双向破冰技术的极地科考破冰船,也是目前我国最强的极地科考破冰船。

“雪龙2”号后续将前往秦岭站 继续科考任务

在完成破冰后,“雪龙2”号将和“雪龙”号一起前往中国南极中山站的指定卸货地点,接下来,还将前往今年正式开站的我国第五个南极考察站秦岭站,继续执行考察任务。


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