院士专家研讨我国深远海与极地高新装备发展之路

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海洋工程装备和高技术船舶被列为国家重点发展领域。图片来源:百度图片

2月17—18日,由高新船舶与深海开发装备协同创新中心主办的首届“高新船舶与深海开发装备”创新论坛,成了一场关于“深海·智能·极地”前沿理论、关键技术与未来发展的“盛宴”。论坛吸引了来自高校、科研院所的专家学者积极参与,为我国进一步向深远海、向极地进军建言献策。

与会院士和专家表示,“工欲善其事,必先利其器。”海洋强国的发展呼唤新的核心技术,国家主权的保卫需要海洋工程和技术做支撑,海洋资源开发也需要先进的海洋工程装备在前“开路”。

在《中国制造2025》和《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中,海洋工程装备和高技术船舶被列为国家重点发展领域。在此框架下,我国水面舰船、深海探测设备、极地船舶等的研制正一步步迈向“高大上”。

我国水面舰船研制已居世界先列

“为了适应国家防卫需求,近几年我国水面舰艇装备发展非常快速,可以说我们国家新型水面舰艇取得了跨越式的提升,在国际上属于先进。”谈及我国水面舰船技术的进展,中国工程院院士、中国舰船研究设计中心研究员朱英富说:“通过这些年的努力,我们国家水面舰船研制水平和研制能力已经进入世界先进行列,为我国海军执行远海防卫作战提供了有力的保障。”

朱英富长期从事我国大型水面舰船设计,是中国第一艘航空母舰“辽宁”舰总设计师。他说,近年来,我国水面舰艇的设计思想与设计理念始终瞄准国际前沿,吨位不断增长,远洋航行环境进一步优化,舰船的信息感知能力、火力武备精准度、隐身技术等显著提高,在技术和能力体系上已经与世界海军强国站在了同一梯队。

而说到水面舰船总体技术发展趋势,朱英富认为,我国水面舰船技术发展还需在智能化技术、绿色技术、综合电力技术、远程综合保障技术、以人为本的舱室环境与设施设计技术、海上无人系统技术等方面取得更多新的进展。

船舶制造将迈入智能时代

随着“中国智造”潮流的涌起,智能技术也正对我国船舶智造产生着深刻的影响。

“在偌大的车间里,看不到汗流浃背的操作工人,顺着传送带看过去,在无数的钢材旁边,能看到的只有几台机器臂不断挥舞,轻轻松松就将一条条钢板切成需要的形状。车间中,切割完成后的每一块钢板都有‘身份标识’——标明未来它和哪些部分进行对接、怎么焊接、在船体上是哪个部位等等。”中国工程院院士林忠钦描绘了这样一幅“船舶智能制造”的图景:技术人员只要在后台轻点鼠标,发出各项指令,就可以控制机器人造船。

船舶智能制造就是制造过程的全面自动化、智能化,它不仅能将工人从“苦、脏、累、险”的作业环境中解脱出来,同时也将推动造船工业脱胎换骨,朝着安全、经济、环保、高效、舒适的方向发展。

在林忠钦看来,发展智能造船技术是赶超日韩,建设造船强国的必然选择,也是建设制造强国的国家战略。

“工业4.0视角下的船舶智能制造,表现为柔性生产、过程感知、数据驱动和智能决策与自执行。”基于我国船厂的现状,林忠钦提出“三步走”的设想:第一步,建立智能车间;第二步,建立智能船厂;第三步,建立船舶智能制造大联盟。

深海探测装备研制已上路

众所周知,大洋深处富含铜、钻、镍、锰、铁、钨、铝、金、银、铂等近百种元素,储量大且品位高。但由于极端恶劣的深海环境、海底矿产特殊的附着形式以及环保、输送、控制、通讯等因素,开采难度极大。

目前,世界各国仍将深海矿产资源的开发和利用作为前沿技术问题进行探究。我国也将“开发3500米深海多金属结核采矿试验系统”作为国家“十三五”重点研发计划,并提出了“完成系统整体海上试采试验,提升我国深海采矿装备整体技术水平”的目标,以为未来商业化开发奠定基础。

上海交大杨建民教授团队正在对“海底矿产开采技术”展开攻关。他表示,随着深海矿产资源开发科学问题和关键技术的不断突破,高效、环保的商业化海底采矿图景正在逐步显现。

深海不仅蕴藏着丰富的矿产资源,还是全球最大的独立生态系统,包含着生命起源、生物进化的奥秘,一直是国际社会关注的另一处资源战场。长期以来,深海资源勘探这个“富人俱乐部”一直由美国、德国、英国、法国、日本、俄罗斯等国占据。没有攻克深海勘探与开发的关键技术,没有先进的深海开发装备,就好比没有伸向大洋的双手,是中国走向大洋的最大障碍。

2016年9月,中国国土资源部发布战略规划,将在未来5年提高深地、深海和深空的探测能力,并提出在2020年前开发11000米的深海潜水器,进军“挑战者深渊”——马里亚纳海沟。同年,国家科技部发布“深海关键技术与装备”重点专项,全力推进全海深潜水器研制。上海交通大学教授葛彤领衔的“全海深无人潜水器(ARV)研制”项目已获得相应重点研发计划的支持。

全海深潜水器需要具备哪些先进的设备和技术,才能在万米深海行动自如?葛彤介绍说,它首先要具备全面组合导航系统,保证即使在陌生的深海也不“迷路”;在近距离接触海底之后,潜水器还要通过先进的探测装备在海底广阔范围内发现目标,并开展精细调查。而如果是在海底管线周围,它可以在极端海洋环境下定位极小的海管泄漏,防止灾难的发生。“总之,它会高效、及时地将它的所见所闻所感转化为信息,穿透万米水深,知晓于世人。”

“这一项目最终将形成我国具有自主知识产权、覆盖全海深的深海调查技术体系,建立全海深科学调查和取样能力,为推动我国深远海科技发展提供必要的装备支撑。”葛彤表示。

走进冰冻的“热土”

极地富含着“地球最后的宝藏”,正成为各国争相探索和开发的另一处“热土”。

然而人类在距离遥远、气候恶劣且环境脆弱的极地水域进行商业运输以及科学考察、资源开发和渔业捕捞等活动都必须依靠适用于极地航行且符合经济、安全和环保要求的“极地船舶”,任何国家若想实施极地战略,必先发展适应本国的极地船舶装备。

中国船级社上海规范研究所副所长钟晨康指出,极地战略地位重要,北极显性主权竞争,南极也存在隐形主权划分,若要参与极地事务,航运和科考是主要渠道。

中国船舶及海洋工程设计研究院高级工程师吴刚在2015年年初参加了“雪龙号”南极考察活动。作为中国新一代极地自破冰科考船的技术总师,他对极地船舶的技术发展有着较为深刻的认识。极地船舶大致可分为过境航行、极地资源开发与运输、极地科学考察三种类型。其中,资源开发和运输是近年来极地船舶发展的主要动力。

他透露,中国正在新建极地科学考察破冰船“新雪龙号”,破冰能力更强大、船体规模大型化。

当然,走进极地并不能仅依靠科考船,极地的开发与挺进是一个系统的战略工程,涉及进入、探测、运输、冰区管理、平台供应和应急救援等多项问题,需要攻克更多更重要的关键技术问题,要在极地实现“进得去、待得住、管得了”。

因此,吴刚建议,应积极参与国际极地规则的制定,加快推进我国极地船舶规范以及相关配套设备的研究;要自主设计建造适应我国战略需求的重型破冰船,同时做好极地钻探相关技术储备。

“还要大力培育富有经验的极地船舶操纵和管理人员,充分验证极地航行操作导则并持续改进。”吴刚表示,同时,还应加快我国北极航道气象、保险等服务的发展,让极地真正成为“聚宝盆”和“黄金航道”。

《中国科学报》 (2017-02-23 第5版 技术经济周刊)
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责任编辑: 闫月

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