首次突破4000米！“開拓二號”這些工作均在海南完成

由上海交通大學(xué)自主研制的深海重載作業(yè)采礦車工程樣機(jī)“開拓二號”近日成功完成海試，搭乘“向陽紅03”號科考船順利返航三亞南山港。“開拓二號”海試水深首次突破4000米，最深達(dá)到4102.8米，取得大量深海多金屬結(jié)殼與結(jié)核樣品，在國內(nèi)首創(chuàng)多項(xiàng)技術(shù)，此舉標(biāo)志著我國深海礦產(chǎn)資源開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究與裝備研制取得重大突破。

上海交通大學(xué)自主研制的深海重載作業(yè)采礦車工程樣機(jī)“開拓二號”海試現(xiàn)場。（無人機(jī)照片，6月22日攝）

“開拓二號”總裝建造、調(diào)試和功能性試驗(yàn)等工作均在海南完成。上海交通大學(xué)海南研究院組織技術(shù)人員隊(duì)伍、部分海南專項(xiàng)研究生參與“開拓二號”研制、建造及海試等工作。

此次深海試驗(yàn)中，“開拓二號”克服深海采礦領(lǐng)域三大技術(shù)難題，出色達(dá)成多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。在海底多金屬結(jié)殼與結(jié)核礦區(qū)，“開拓二號”連續(xù)成功完成了5次下潛，其中4000米級深度1次，2000米級深度4次，采礦車分別達(dá)到了1802.4米、1929.9米、1955.8米、2048.5米和4102.8米等深海海底；在坡度達(dá)30多度的陡峭、崎嶇海山，海底高粘性、稀軟沉積物等各種復(fù)雜海底地形條件下，高質(zhì)量完成了直線行進(jìn)、原地大曲率回轉(zhuǎn)和爬坡越障等海底行進(jìn)試驗(yàn)，并展現(xiàn)出強(qiáng)大的海底礦巖鉆進(jìn)與采集能力，成功采集200多公斤的多金屬結(jié)殼、多金屬結(jié)核、海底基巖等各類深海礦產(chǎn)樣品；在6級風(fēng)、4級海況條件下，成功完成了多次、連續(xù)深海布放、海底作業(yè)與提升回收，“開拓二號”的裝備安全性、可靠性得到了全面考驗(yàn)。

短短的五天五次探采海試作業(yè)，背后是多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)重點(diǎn)突破、多階段項(xiàng)目集成攻關(guān)的成果匯聚。“開拓二號”長距離、高電壓、大功率水下動(dòng)力輸送難題的攻破，就是此次海試成功的關(guān)鍵之一。團(tuán)隊(duì)成員、上海交通大學(xué)海南研究院工程師梁瓊文主要負(fù)責(zé)采礦車強(qiáng)電系統(tǒng)，他負(fù)責(zé)研制的深水高壓輸配電系統(tǒng)，創(chuàng)新交直流獨(dú)立輸送控制技術(shù)，成功保障深海采礦車水下4000米持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，有效助力“開拓二號”的海試成功。

“開拓二號”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)有關(guān)負(fù)責(zé)人透露，“開拓二號”的研發(fā)實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)同類研究的6個(gè)“突破”——

一是首次實(shí)現(xiàn)深海重載作業(yè)采礦車布放作業(yè)水深突破4000米大關(guān)，達(dá)到4102.8米，并獲得了大量多金屬結(jié)殼、多金屬結(jié)核等深海礦產(chǎn)樣品；

二是首創(chuàng)深海復(fù)雜海底地形高機(jī)動(dòng)行進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)30度以上陡峭海山、深海稀軟沉積物等各種復(fù)雜海底地形的安全、穩(wěn)定行進(jìn)；

三是首創(chuàng)深海多礦類復(fù)合鉆采技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對多金屬結(jié)殼、多金屬結(jié)核等不同類型礦石高效開采與收集；

四是首創(chuàng)深水重載作業(yè)智能精細(xì)控制技術(shù)，形成作業(yè)路徑智能規(guī)劃、跟蹤與避障能力，實(shí)現(xiàn)深水厘米級精準(zhǔn)定位；

五是首創(chuàng)非金屬纜深海重載布放回收技術(shù)，實(shí)現(xiàn)4100米水深重載裝備布放回收，安全工作負(fù)載等指標(biāo)位居國內(nèi)前列；

六是創(chuàng)新深海環(huán)境擾動(dòng)監(jiān)測評估技術(shù)，采礦車同時(shí)搭載著環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，對海底羽狀流生成擴(kuò)散、水下作業(yè)噪聲等環(huán)境影響情況進(jìn)行了全面監(jiān)測與評估，為我國深海礦產(chǎn)資源勘探與綠色環(huán)保開采提供了珍貴的一手材料和數(shù)據(jù)。

開拓二號（左）和開拓一號（右）。新華社記者 董雪 攝

“2013年，國外深海采礦裝備研發(fā)早已經(jīng)達(dá)到了一定水平，但在國內(nèi)相關(guān)研發(fā)還沒有完全起步，當(dāng)時(shí)我就覺得在深海探采這方面，中國需要填補(bǔ)空白。”從最初的一個(gè)設(shè)想，到蔚藍(lán)大海的海試，“開拓”系列深海采礦車首席科學(xué)家、上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院教授、上海交通大學(xué)海南研究院名譽(yù)院長楊建民一干就是十年。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，先后成功研制了深海重載作業(yè)采礦車“開拓一號”與“開拓二號”。

作為團(tuán)隊(duì)成員之一，上海交通大學(xué)海南研究院實(shí)驗(yàn)室管理辦公室主任毛競航見證著“開拓”系列的發(fā)展。他表示，采礦車的研制是一個(gè)系統(tǒng)工程，不僅涉及多個(gè)系統(tǒng)，更需要各個(gè)系統(tǒng)間高效的配合。從實(shí)驗(yàn)室廠內(nèi)組裝測試，到港口碼頭烈日暴曬下的總體聯(lián)調(diào)，團(tuán)隊(duì)成員無人退縮，正是如此才有了此次成功的海試。

“團(tuán)隊(duì)老師們一直鼓勵(lì)我們技術(shù)融匯創(chuàng)新，將其他領(lǐng)域先進(jìn)共性技術(shù)應(yīng)用于海洋。”團(tuán)隊(duì)成員、上海交通大學(xué)海南研究院工程師翁啟旺說，他與攻關(guān)小組自主研發(fā)了動(dòng)態(tài)纜應(yīng)力釋放監(jiān)測裝置。在國外部分海纜公司使用色帶進(jìn)行粗放式觀察時(shí)，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)創(chuàng)新自研出一整套實(shí)時(shí)監(jiān)測與智能分析的軟硬件子系統(tǒng)，并在本次海試中得到了成功應(yīng)用。

（原標(biāo)題：首次突破4000米！“開拓二號”這些工作均在海南完成）

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