大國重器勇探海洋

劉源隆

今天的中國，正從海洋大國向海洋強國邁進，一個個我國自主研發、全球領先的海洋裝備接連入水：具有領先水平的“海洋地質十號”綜合地質調查船，集海洋地質、地球物理、水文環境等多功能于一身，可實施全球無限航區海洋地質調查工作;亞洲最大、最先進的絞吸挖泥船“天鯤號”投產，它也是目前世界上智能化水平最高的自航絞吸船;中國自主創新、擁有世界上最先進控制系統的4500米載人潛水器“深海勇士”號投入到深海科學考察中;世界最大的起重船——“振華30號”，單臂吊裝能力達到1.2萬噸，成功實現了廣受矚目的港珠澳大橋工程最終接頭……大國重器，正在創新發展的大道上逐夢深藍。

流動國土 海洋工程裝備是流動的國土。

從海上糧倉到海上油氣田，從海水淡化到海上風場。海洋正為我國經濟提供澎湃動力。第一艘國產航母下水，第一次可燃冰試開采成功，創新發展的“藍色中國夢”正越來越近。依海富國，以海強國，建設海洋強國，中國，正擁抱深藍。

1.8萬公里海岸線，300萬平方公里的海洋國土，從未像今天這樣，與國家發展和人民生活如此密切。

“藍鯨1號”：用10年走完歐美40年的路

2019年10月15日，被譽為“中國海洋第一展”的2019中國海洋經濟博覽會在深圳開幕，一大批海洋“大國重器”及高新技術研發成果亮相。

藍鯨，被認為是已知的地球上生存過的體積最大的動物。自主知識產權從零到100%，國產化率從不足10%到60%，中集來福士建造的“藍鯨1號”堪當此名。中集來福士企業管理部專員李鵬驕傲地說：“我們用10年，走完了歐美40年所走的路。”

海洋工程裝備是流動的國土。“藍鯨1號”長117米，寬92.7米，甲板面積相當于一個標準的足球場，從船底到頂端有37層樓高，“藍鯨1號”的最大作業水深達3658米，最大鉆井深度達15250米。要知道，已探明的世界最深處馬里亞納海溝也僅為11034米，可以說，“鉆”到地球最深點，對“藍鯨1號”來說不在話下。

“藍鯨1號”如此強大的能力就是為了開采海底深處的“可燃冰”資源。比起煤和石油這樣的化石燃料，可燃冰就像天然氣一樣是一種清潔能源。可燃冰燃燒之后只會產生水和二氧化碳，幾乎不會留下固體殘渣，也不會產生有害氣體。

不過，可燃冰很難以固態形式從海洋中被開采出來，因為大氣中的溫度遠高于海底，壓力遠低于海底，所以開采海洋中的可燃冰十分有難度。

2017年5月，海上鉆井平臺“藍鯨1號”在南海海域成功完成中國首次可燃冰試采，創造了可燃冰開采時間和產量兩項世界紀錄，為未來的大規模開采奠定了基礎，意義重大。“藍鯨1號”首次工作期間，強熱帶風暴“苗柏”造訪，風力最大達到12級，“藍鯨1號”牢牢釘在工作海域，試采工作一秒也沒有停頓，成為當之無愧的“定海神針”。

“藍鯨1號”研制方中集集團相關負責人介紹，“藍鯨1號”能做到穩如泰山，除了平臺本身的穩定性強，還因為配備了世界上最先進的DP3定位系統，可根據外部環境，實時控制底部8個推進器的轉速和方向，即使在16級大風中，整個船的偏移也不會超過0.5米。

在“藍鯨1號”的基礎上，2017年8月，其姊妹船“藍鯨2號”完成試航，這座“巨無霸”最大作業水深3658米，最大鉆井深度15250米，是目前全球作業水深、鉆井深度最深的半潛式鉆井平臺，在全球95%的深海中暢通無阻，代表了世界海洋工程裝備領域的中國深度。

“深海勇士”：勘探深海4500米是成為海洋強國的重要標志

2017年10月，搭載著“深海勇士”號載人潛水器的“探索1號”作業母船和中國海監2168船警戒船，在我國南海完成“深海勇士”號的全部海上試驗后，返航抵達三亞。“深海勇士”是我國第二臺深海載人潛水器，它的作業能力能達到水下4500米，它的海試成功也讓我國在挺進深海方面，增加了一個“大國重器”。

潛水器取名“深海勇士”，寓意也是希望憑借它的出色發揮，像勇士一樣探索深海的奧秘。作為目前世界上下潛能力最深的作業型載人潛水器“蛟龍號”的兄弟，“深海勇士”號最大的不同是潛水器實現95%以上國產化。4500米載人潛水器項目總指揮劉心成表示：過去我國深海工程技術方面確實在世界上比較落后，很多東西靠買，保障起來成本高，效率比較低。

而“深海勇士”號的浮力材料、深海鋰電池、機械手全是中國自己研制的。這不僅降低了成本，還讓相關技術企業努力創新，迅速成長。另外，4500米這個深度意義非凡，它基本上覆蓋了我們國家的主要海域和國際海域資源可開發的深度。深海4500米，是海洋生物資源和礦藏分布最密集的區域，率先擁有這個深度的勘探能力，是成為海洋強國的重要標志。此前，全球只有美國、法國、俄羅斯和日本擁有4500米載人深潛技術。

實際上，“深海勇士”號的下潛挑戰并非一路坦途。

第一次下潛，潛水器只需要潛到50米深度，這對4500米潛水器來說并不困難，甚至可說是“牛刀小試”。

潛水器要安全平穩地放置在海面上，首先需要起吊。將潛水器與A架鉤住要靠粗重的纜繩和巨大的掛鉤，由于跟吊車需要磨合，掛鉤就耗費了大量時間。經過了一番磨練，潛水器終于下水并很快潛到50米，一切順利。但是在回收的時候，卻出現了驚險的一幕：潛水器回收的第一步，是由蛙人將纜繩掛在潛水器上面。然而，蛙人第一次掛纜以失敗告終，一個浪拍過來，還差點將他打入水中。好在第二次掛纜時，蛙人一腳踩穩，爬上了潛水器。這次下潛，各工種都經歷了一次“大考”。

不僅在第一次試驗過程中一波三折，潛水器回到母船進行檢查之后，科學家們也發現有很多問題需要解決。

潛水器作為一個極其精密的高科技儀器，和人一樣有著高能運算的大腦和千絲萬縷的神經。中科院沈自所“深海勇士”號控制系統負責人祝普強的團隊就負責打造潛水器的“大腦”和“神經系統”。他們經常為了一個小部件忙到凌晨4點，早晨6點又要起床參加新一輪海試。除了檢查大腦和神經，潛水器的皮膚、手臂甚至輔助下潛的設備都出現過問題。劉心成說，海試的目的就是發現問題。50米階段時，就暴露出7項問題，但這些問題都在海試團隊自己的努力下解決了。

中科院院長白春禮院士表示，試驗隊全面嚴格地檢驗了“深海勇士”號載人潛水器的各項性能指標。根據海試結果，“深海勇士”號載人潛水器性能優良，可列入國際最先進載人潛水器序列。這是我國在大深度載人潛水器研制征途上的又一次重大跨越，也標志著我國已經全面具備大深度載人潛水器研制和試驗能力。

世界上海底最深的地方深度超過10000米，而目前，我國已經部署了11000米大深度項目，預計2020年下水。

“天鯤號”：造島神器“天鯨號”的升級版

作為國內首艘從設計到建造擁有完全自主知識產權的、首艘采用全電力驅動型式的重型自航絞吸船，“天鯤號”輸送系統能力世界第一、挖掘能力亞洲第一，適應惡劣海況的能力全球最強……細數“天鯤號”的技術性能，每一項關鍵領域無不融合了世界最先進的科技成果。

重型挖泥船屬于高技術含量、資金密集型國家重要基礎裝備。無論是世界最大人工深水港天津港的開挖，還是長江深水航道的疏浚，都離不開重型挖泥船。

不過，在中交天津航道局有限公司（天航局）投資建造的“天鯨號”誕生前，我國重型挖泥船進口比例高達八九成。

1966年，從荷蘭引進自航耙吸船“津航浚102”輪時，天航局曾花費了折合4噸黃金的高價。“天鯤號”建造決策者、中交疏浚（集團）股份有限公司董事長周靜波說，從國外進口的超大型挖泥船通常不是技術最先進的，在關鍵工程中有時難以擔當重任。

對進口的依賴直接導致了我國疏浚裝備研發制造領域技術人員匱乏、技術資料緊缺、技術積累薄弱，嚴重限制了我國疏浚業整體發展。因此，中國只有實現重型挖泥船的自主研發、建造，才能突破封鎖，不受制于人，實現我國河道疏浚、航道開挖、海疆建設的獨立自主。

但是，全世界只有歐洲幾個國家掌握重型挖泥船設計建造技術，并作為國家戰略裝備統一管理，核心技術我們學不到、買不來。

2005年，天航局相繼啟動了“天獅”船、“天牛”船的設計建造工作，由此邁出了我國自主設計建造大型絞吸式挖泥船的第一步。2007年9月，天航局正式成立工程船舶設計所。在隨后的10年時間，“程途恒遠”系列、“天鯨號”等相繼建成投產，使我國比肩世界先進國家，為自主設計建造大型疏浚裝備奠定了雄厚的技術基礎。

之前擁有“造島神器”之名的“天鯨號”由上海交通大學與德國企業共同承擔設計，能以每小時4500立方米的速度將海沙、海水的混合物排放到最遠6000米外。

而“天鯤號”全船長140米，寬27.8米，最大挖深35米，總裝機功率25843千瓦，設計以每小時6000立方米的速度將海沙、巖石以及海水混合物輸送到最遠15公里的地方，絞刀額定功率6600千瓦。

“天鯤號”于2018年10月2日赴江蘇啟東開展挖泥試驗，經過近1個月調試，其挖泥最高生產率達每小時7501立方米，遠超每小時6000立方米的設計標準，同時驗證了該船15公里超長排距的挖掘輸送能力。“天鯤號”不僅可以快速疏通航道，而且挖掘出的泥沙可以用于填海，一舉兩得，省時省力。

在“天鯤號”挖泥試驗過程中，“天鯤號”智能挖泥控制系統調試獲成功。這是絞吸船自動挖泥技術在我國的首次應用，由中交天津航道局歷經5年攻堅研發，是我國疏浚技術的又一突破。有了這個“大腦”，“天鯤號”就能實現無人操控自動挖泥，并能根據施工區域實際情況自動調節動作，確保生產效率長期保持在較高標準。

2018年11月23日，“天鯤號”又開赴大連開展挖巖實驗，巖石是疏浚行業中的“硬骨頭”，也最能考驗船舶挖掘的性能。經過1個多月的反復磨合檢驗，“天鯤號”共進行了絞刀在巖床上的挖掘姿態試驗、不同性能的刀齒試驗、絞刀轉速試驗、極限橫移拉力試驗、正反刀挖掘試驗5個方面的試驗。成功完成挖掘60兆帕巖石強度，超過挖掘巖石強度50兆帕的設計標準，順利渡過了最后一道考驗，至此“天鯤號”正式具備了投產能力。2019年1月9日，經過近3個月的挖泥、挖巖試驗，“天鯤號”順利返航至江蘇啟東船廠。“大考”歸來，“天鯤號”交出了一份令人滿意的答卷。

據“天鯤號”總工程師王健介紹，試驗期間，“天鯤號”的挖掘系統、輸送系統和智能挖泥系統等施工關鍵設備性能均成功通過了實際施工的考驗，各項測試技術指標均達到或超過設計標準。

未來，“天鯤號”將憑借其長達15公里的遠程輸送能力，成為建設中國海疆的國之重器，甚至被戲稱為“地圖編輯器”，還有國外媒體幽默地表示“天鯤號”的威力能再造出一個英國。2019年3月12日，“天鯤號”完成通關手續，成為亞洲最大的重型自航絞吸船，從江蘇連云港開啟首航之旅，奔赴“一帶一路”沿線國家，為當地建設發展貢獻中國力量。