科考船是海洋調查研究的基本載體。作為遠洋科考船的基本配置設備,深海地質絞車系統主要用于深海地質取樣儀器的吊放和回收。然而一直以來,國內深海科考船上使用的地質絞車系統幾乎全部從發達國家進口,這限制了我國科考船配套設備的發展。
近期,這一窘境終于迎來轉機--由大連海事大學科研團隊參與的全海深地質絞車系統隨“向陽紅06”船開展了為期2個月的深海科考絞車系統實際作業工況應用,并在4000-6000米水深多次取樣成功,取樣成功率達100%。
系統依賴進口 國產設備應運而生
近年來,隨著海洋科考逐步從近岸走向遠洋,科考船作業深度不斷加大。相應的,地質絞車系統的纜繩也越來越長,卷筒容繩量已超過13000米,這就對深海地質絞車系統的大載荷牽引絞車、排纜機構及纜繩收放控制系統等提出了更為嚴格的要求。
“我國的深海科考船上使用的地質絞車系統幾乎都是從挪威等發達國家進口,極大程度上限制了我國科考船配套設備的發展,因此自主開發一套國產化全深海地質絞車系統迫在眉睫。”回憶起當時的研發情景,課題負責人、大連海事大學輪機工程學院李文華教授感慨萬千:“為了加快研發進度,我們項目組夜以繼日加緊研究。”
2018年8月,國家重點研發計劃“深海關鍵技術與裝備”重點專項“全海深地質絞車系統研制”獲科技部批準立項。該項目由南通力威機械有限公司牽頭,李文華團隊全程參與,于2020年12月成功研制出全海深地質絞車系統,并已順利通過車間陸上聯調試驗。這項突破使得我國成為全球第三個可在全球最深海域展開地質取樣的國家,標志著我國深海調查裝備躋身世界前列。
掌握核心技術 完全實現自主可控
中國深海探索技術事業起步較晚,始于上世紀70年代。從無到有,由淺入深,我國科學家不斷攻克各類技術難題,拉近我國深海探索技術與國際先進水平的距離,自主研發的腳步越邁越大。
2018年,項目研發團隊針對深遠海科考作業地質絞車系統存在傳統鋼纜自重過大、纜繩易磨損斷裂、超大容量纜繩排纜亂卷纏繞等問題,開展全海深地質絞車系統國產化研究,突破了全海深地質絞車系統結構設計與優化技術、高性能大載荷牽引絞車減張力技術、纜松弛補償器快速補償響應技術、排纜器自適應多冗余精確控制技術、高精度系統集成智能控制技術等。
“我們目前研制出的這套絞車系統最大工作水深將達11000米,可在全世界范圍所有海域最大海深處開展地質取樣作業。整機系統國產率≥95%,關鍵核心部件國產化率達100%,攻克了只有少數國家掌握的核心技術,完全實現自主可控。”李文華說。“系統的性能及技術指標全面達到并部分超過國外同類主流產品水平,成為國內首套同時擁有中國船級社(CCS)和美國船級社(ABS)雙認證的產品。”
潛入深海就意味著潛入未知,纜繩帶些抓斗下潛深度每增加一米,是挑戰,也是機遇。在項目組看來,突破萬米意味著“從0到1”的原始突破。“將來我們可以做更多的事。”
創新研發模式 成果應用前景廣闊
“我們的項目團隊涵蓋全海深地質絞車系統研制的各環節,形成產學研創新研發模式,項目研究成果將在我國急需大量設計建造的科考船上具有廣闊的應用前景,這對于提高我國深海工程裝備技術水平,構建我國全海域、全水深、全天候的專業、高效、智能、綠色的海洋科考裝備體系都具有深遠戰略意義。”李文華告訴記者。
據了解,此次項目是以企業為龍頭,承擔及參與單位在船舶與海洋工程、機械工程等研究領域各具優勢,擁有完備的各型海洋絞車工程設計、測試、保障、質量管理體系以及豐富的科考船設計經驗、海上試驗和作業經驗。
下一步,項目組將繼續開展深海科考絞車系統實際作業工況應用和11000米全海深海試驗證,為我國的海洋科考事業“走向遠洋、走向深海、走向極地”提供可靠保障。(記者 陳蔚 通訊員 吳江濤)
轉自:中國水運報
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