2019年7月11日，“雪龙2”号总设计师吴刚在江南造船厂码头。新京报记者王嘉宁摄

吴刚，中船集团第七〇八研究所民船部主任助理、研究员，科考船设计专家，担任“科学号”副总设计师，“向阳红01”“向阳红03”“东方红3”“雪龙2”号“中山大学新建科考船”等多型国内顶尖科考船总设计师。主持的项目“科学号深远海综合探测平台研发与应用”获2017年国家海洋局海洋工程科学技术奖特等奖；“科学号海洋科学综合考察船研制”获2014年中船集团科技进步奖一等奖和2015年上海市科学技术一等奖；“深海探测与研究平台体系建设”获2015年度中国科学院杰出科技成就奖等荣誉。

【匠心阐述】

对于专业的科考船来说，从设计到制造，都需要极其精细化，要做到“麻雀虽小五脏俱全”。

我对自己手下负责的科考船设计，要求坚持“不破不立”的理念，勇敢去打破旧的东西，勇于去创造新的东西；要做到极致，并且经得起实践的检验。

【匠人美学】

“雪龙2”号的诞生，意味着中国极地科考事业将迎来“双龙探极”的新时代。“科学号”“向阳红01”“向阳红03”“东方红3”等国内顶尖科考船的接连诞生，也代表着“国之重器”越来越密集。作为多艘科考船的总设计师，吴刚带着中船集团第七〇八研究所的团队“越战越勇”。

今年7月11日，中国第一艘自主建造的极地科考破冰船“雪龙2”号在上海交付，正式加入我国极地考察序列。

交付发布会上，一则“雪龙2”号在海上试航的短片首次播出。当看到这个长122.5米、宽22.32米的“大家伙”在茫茫大海上实现原地360°旋转时，现场所有人情不自禁地为之鼓掌，许多人眼中泪花闪现。

“对我来说，这个场景我设想过无数遍，当时出发试航我也曾多次提醒工作人员，一定要带上无人机，将这个画面记录下来。”中船集团第七〇八研究所科考船设计专家、“雪龙2”号总设计师吴刚说，他对“雪龙2”号实在是太熟悉了，从未有哪艘船像它这样，占据了自己人生的整整十年。

十年磨一剑：“要造一艘全新的极地科考破冰船”

谈起参与“雪龙2”号设计建造全过程的十年，吴刚很是感慨，“难以言语”。

“这十年就像电影一样，一帧一帧的画面在我脑海里闪过，可以回忆出很多鲜活的场景，比如我们在江南厂所在的长兴岛讨论方案到凌晨两点，为了解决一个问题彻夜不休，又比如随船进行第一次海上试航。”吴刚说，看着“雪龙2”号从纸上的一笔一画，变成一块块钢板、一间间舱室，最后诞生一艘崭新的极地科考船，“就像看自己的孩子一样”。

“雪龙2”号诞生前，我国唯一一艘极地科考破冰船，是已服役多年的“雪龙”号。“雪龙”号由集装箱运输船经过多次改装而成，只有在夏季两极冰川大面积融化时，才能到达考察位置，但即使是夏季，也无法深入北冰洋中心区。而南极的中山站、长城站，以及未来将建立的更多极地考察站，都迫切需要一艘可以抵达的科考船。

中国需要一艘新的极地科考船，这一想法早在2008年就已经酝酿成熟。当时，吴刚跟随自己的老师张炳炎院士参与到项目策划中。“在构想之初，也有一种声音说，我们可以从国外购买成熟的设计方案，因为大家太希望这艘船尽快面世了。但‘雪龙2’号与一般运输船不同，它是一艘极其复杂的‘特种船’，各种功能都需要根据中国国情来进行定制，所以我们一定要新造一艘船，而不是改造，更不能照搬国外的船型。”吴刚说。

以北欧国家挪威为例，一艘按照挪威沿海出发前往北极的路线定制的破冰船，破冰能力只有1.0米厚度，这是抵达挪威极地考察站的破冰指标。但要到达中国中山站，至少需要连续破1.5米厚度的冰和经历“魔鬼西风带”的考验，这就是现在“雪龙2”号的破冰能力和敞水航行的能力。

2009年6月，国务院专题会议批准立项，正式启动“雪龙2”号极地科考船建设项目，并确定由国内外联合设计、国内自主建造。任何一项大工程都要经过严格的论证过程，到2012年，“雪龙2”号的需求轮廓终于出炉，并最终确定由芬兰阿克北极公司来和七〇八所组成“雪龙2”号的联合设计团队。同年，张炳炎院士因病逝世，吴刚接替恩师成为“雪龙2”号的总设计师。

“雪龙2”号的诞生历经十年，其中，整个设计方案的确定就占了七年。“‘雪龙2’号的破冰厚度要从1米改为1.5米，这看起来只是项目书上一个毫不起眼的数字，但对整艘船来说，却是一个质的变化，它将使船的载重、排水量、用钢量、钢板强度乃至整个资金投入都发生极大的跳跃。”吴刚说，一个最明显的变化是，“雪龙2”号的排水量要从8000吨变成近14000吨。

需求跟着设计的深入不断调整，这需要整个设计团队在极短时间内去说明为什么设计方案会不断地变化，并通过模型实验来证明变化是正确的。“在破冰船设计方面，正是‘雪龙2’号逼着我们从‘小学生’很快长成了‘高中生。”吴刚说。

再赴南极：“还有一门最重要的考试在等着我们”

如今提起“雪龙2”号，大家都知道，它是全球第一艘采用船艏、船艉双向破冰的科考船，能以2-3节的航速在冰厚1.5米＋雪厚0.2米的条件下连续破冰航行，可实现极区原地360°自由转动，并突破极区20米当年冰冰脊，还具有全球航行能力。

但当时，要解决既能破冰航行、又能保障敞水航行的科考功能这个巨大的难题。“船是一个钢铁结构物、一个浮力块，既要让它破冰性能好又要让它敞水性能好，本身就是矛盾的。”

吴刚解释说，对破冰来说，船艏的倾斜角在一定范围内越低越好，但船艏倾斜角太低会导致航行时候科考性能受到极大干扰。“我们做了大量的实验，最后为‘雪龙2’号的船艏找到了一个最佳平衡角度，首次在船前部采用下沉式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。这是决定船型最重要的一点，也是我们自己的一个专利设计。”

但究竟这个设计的实际效果如何，“雪龙2”号在破冰时是否会影响科考操作，还要等到极地冰区进行科考试航才能得知。

今年10月，“雪龙2”号将和“雪龙”号一起奔赴南极，共同执行我国第36次南极考察任务。吴刚也将跟随“雪龙2”号前往南极，对整个破冰试航的效果进行观察，对可能产生的问题做好解决预案。

在2015年初，为了更好地设计“雪龙2”号，吴刚曾在当时国家海洋局的支持下跟随“雪龙”号前往南极进行考察。“31次南极航次中，我在船上看到，‘雪龙’号上的科考人员需要手动操作采水装置作业，整个效率很低而且很危险。所以我们在‘雪龙2’号上进行了很多减少人工的改装，比如加大尾部作业的自动化程度、船体的智能程度等。”

2015年的这次南极考察，也让“雪龙2”号增加了一个最人性化的设计——实现Wi-Fi全覆盖。吴刚说，这是中国极地研究中心和设计团队给新船下的一个硬指标。

“当时我在‘雪龙’号上看到，每天晚上很多人蹲在走廊楼梯口，握着手机跟家人通讯，因为那是船上信号最集中的地方。”

对此，吴刚很感慨，“设计这艘船的时候，我想，未来登上这艘船，手机一定要可以流畅上网，让Wi-Fi信号覆盖船的各个区域。”

这次再赴南极，他的心情“既紧张又期待”。“对于‘雪龙2’号，要经历常规试航、科考试航、破冰试航三门考试，才算正式过关，而最后这一门是最难也是最重要的，希望最后的总分，对得起逝去的老师张炳炎院士，对得起这么多人加在一起的十年寒窗。”

国之重器：“过程痛苦，结局美好”

很多人不知道，在与“雪龙2”号相伴的这十年里，吴刚还带着七〇八所的团队，设计了全球排水量最大的静音科考船“东方红3”，全球级科考船“向阳红01”和“向阳红03”等多艘“国之重器”。

从2013年到2019年，“东方红3”的诞生也经历了整整六年。“东方红3”是一艘5000吨级新型深远海综合科考船，是目前世界上最安静、定员最多，经济性、振动噪声、电磁兼容等指标要求最高，作业甲板和实验室面积利用率最大、综合科考功能最完备的新一代海洋综合科考船，它的成功交付代表了我国科考船建造技术和海洋调查技术的最高水平。

“‘东方红3’最大的难题，是要造一艘最安静的海洋科考船，通过降低科考船自身的辐射噪声水平，使得探测时能更加清晰不受干扰。”吴刚告诉记者。

“当时船东中国海洋大学提出船需满足DNV GL水下辐射噪声SILENT-R的最高要求，要知道，当时国内科考船水下噪声研究刚刚起步。”而这一高要求，会对整艘船的线型、结构、推进系统、设备等都产生重大影响，改变设计的几乎所有细节，不破不立是不行的。

“依靠设计团队所有人的辛苦钻研，也感谢江南造船厂、中国船级社、挪威DNV-GL船级社等合作方以及国内外各优质设备供应商的合作，我们最终通过低噪音螺旋桨设计、主发电机组双层隔振设计和低速超静音推进电机选型三大关键技术，完成了这个任务。”今年5月30日，“东方红3”正式交付，吴刚称之为“过程痛苦，结局美好”。

不破不立：“勇敢去打破，才能创造新的东西”

职业生涯近二十年，在吴刚看来，“兼顾”是家常便饭。

但他也坦言，并不是日日夜夜都要专注于同一件事，“各个时间段有各自的重点，比如‘雪龙2’号进入建造过程，我们就主要负责配合江南船厂的建造，能花更多时间在其他船的研发攻关上。”

作为多艘国内顶尖科考船的总设计师，需要负责整个方案的设计创新、关键技术的把握、与船东及合作方的沟通，以及设计中各个专业之间的协调。他觉得，这些年下来，他养成了很严重的强迫症，“我现在已经不是一个‘正常人’了。”

“比如工作中发现一个问题没有解决，会整晚整晚睡不着，总想立刻发消息给团队的设计人员。因为我总担心，不把问题揪出来、不把工作布置下去，自己哪天忘记了，或者其他人也忽略了，会导致很严重的问题。”吴刚说，船舶设计是牵一发动全身的工作，必须细心再细心、谨慎再谨慎。

在经历了“雪龙2”号、“东方红3”这样需要攻关许多难题的大项目后，吴刚觉得，他的“强迫症”有了另一个表现。

他很喜欢在设计中去做一些尝试性的、探索性的创新，例如目前正在主持设计的中山大学科考船，他想为科考船设计一个“驾驶室阁楼”，专门用于对深远处海生物进行观察，这在国内的科考船上还尚未有过，即使是目前多方反复斟酌的方案，吴刚也始终觉得还没有到完美的程度。

从过去的多艘国内顶尖科考船，到现在的“雪龙2”号，乃至未来的重型极地科考船，吴刚对自己主持设计的船型，有了一个新的要求：不破不立。“不要先说不行，要多听听别人的想法；不要因循守旧，勇敢去打破，才能创造出新的东西。”

他把这些对工作的自我要求称为“强迫症”，不知不觉地形成了寻求极致的完美主义，这也正是这位科考船总设计师的“匠心”所在。

【匠心记忆】

新京报：你觉得在完成自己的成就中，最值得珍惜的是什么？

吴刚：多年以来认识的那么多朋友，包括船东、船厂、合作方以及支持自己的团队伙伴。