国家深海基地共享概念下的深海装备”4S店“

来源:国家海洋报   发布时间:2018-07-26 15:27:54 

国家深海基地的“龙家族”

 

技术人员正在加工深海装备零部件

 

深海高压环境模拟实验室装置

 

技术人员正在对蛟龙号进行维护


 
  当下,共享单车等共享经济逐渐进入人们的生活,一个“共享”的时代正在向我们走来。近年来,“共享概念”已被自然资源部国家深海基地管理中心(以下简称“国家深海基地”)运用于深海技术装备公共研发平台(以下简称“公共研发平台”)上,面向全国深海科学研究、深海资源调查与开发、深海装备研发和试验、海洋新型产业服务等需求,提供全链条、一站式服务。
 
  近日,记者走进该中心,探访了这个深海技术装备“4S店”。

国家深海基地鸟瞰图


 
  四大中心打造全链条支撑平台
 
  在青岛市即墨区鳌山卫一处静谧的海湾,一道大坝将大海划开,大坝的内侧就是我国深海探测装备主力军——潜水器“龙家族”的“家”,我国大型深海装备业务化运行支撑基地,世界上第五个深海技术支撑基地——自然资源部国家深海基地管理中心。依托国家深海基地建成的现代化深海技术装备公共研发平台,正在为“龙家族”及其他深海装备的业务化应用发挥一流的基础条件保障作用,打造全链条式的深海高技术支撑保障平台。
 
  公共研发平台于2013年下半年启动建设,2016年全面建成并业务化运行。该平台重点建设了深海技术装备研发中心、深海技术装备性能测试中心、深海技术装备规范化海试子平台、深潜技术装备培训中心,为深海矿产资源研究与开发、海洋与地球科学研究、生命起源研究、生物基因应用研究提供技术支撑与保障。
 
  深海技术装备研发中心
 
  走进国家深海基地,犹如进入了一座滨海花园。位于海湾前方中央位置的综合科研业务办公楼,除了可以满足基本办公需求,还具备了深海装备研发、大洋通讯指挥等科研业务功能。深海技术装备研发中心的核心部分就坐落于此。
 
  研发中心由深海技术研发部和机电加工中心组成,主要开展深海技术装备及其相关产品的设计分析、实验测试与加工制造等。深海技术研发部包括深海声学技术实验室、深海探测技术实验室、深海运载器技术实验室、深海装备技术实验室以及CAD/CAE工作室。机电加工中心位于海湾的东侧,建筑面积1150平方米,主要开展常规调查仪器、环境监测仪器设备的整机装配及其零部件加工制造。
 
  走进机电加工中心,宽大的白色车间两侧摆放着各式各样的加工设备,技术人员正在深孔镗床和珩磨机上加工深海装备的零部件。车间最深处一个封闭的玻璃房引起了记者的注意。在玻璃房大门上贴着“精密仪器未经允许禁止入内”的警示标语,里面究竟是什么神秘仪器?国家深海基地条件保障部副主任于凯本向记者揭开了它的“神秘面纱”。原来玻璃房内摆放着一台三坐标测量机,它可以精准测量深海装备中一些大型零部件或不规则零件。无须转动零部件,无须专用芯轴或专用支架,无须机械校正,只需用三坐标测量机测头探针对零件取点采样,即可快速输出测量结果,其精度达到了微米级。
 
  “蛟龙号上曾经有一个零件坏了,我们利用常规的工具测量了这个零件的尺寸,重新造了一个一模一样的零件,可这个新零件怎么也装不到蛟龙号上。后来,利用三坐标测量机测量的结果又造了一个零件,结果装在潜器上‘严丝合缝’。”于凯本说,这台机器可以称得上是深海技术装备零部件加工的“神器”。
 
  深海技术装备性能测试中心
 
  在机电加工中心车间两侧,分别有深海高压环境模拟实验室、消声水池、总装测试实验室和大型试验水池,它们构成了深海技术装备性能测试中心。该中心主要提供深海低温超高压以及自由声场的模拟环境,并能开展深海技术装备的总装测试及水池测试。
 
  进入深海高压环境模拟实验室,一个大压力罐映入记者眼帘。这是测试中心的“拳头设备”——90兆帕深海超高压环境模拟系统。
 
  随着我国的海洋调查研究工作逐步走向深海,大批量深海探测仪器设备亟待研发和应用。所有的深海设备在投入应用前,都要进行一系列的检测,首当其冲的就是抗压检测。因为仪器设备在高压的环境下一旦出现问题,不但会造成仪器设备损坏失灵,更有甚者会造成安全事故。
 
  如何在陆地上模拟水下环境进行深海压力测试呢?这一度成为困扰技术人员的一大难题。深海超高压环境
 
  模拟系统给出了 解 决 方案。水深每增加100米,压力就会增加1兆帕,这套装置模拟了9000米深的深海高压环境。“9000米深海的压力就相当于1个手指甲盖般大小的面积要承受900公斤的重量。”于凯本解释道。
 
  这套系统的压力罐内径约1.6米,有效试验长度为3米,配备了水下监视和声听装置,可满足大部分深海技术装备的压力测试,并实现压力测试过程的可视、可听。压力罐好似一个超大的高压锅,只要将测试材料放进去,就能检验它能否抵抗住深海的压力。
 
  同时,深海高压环境模拟实验室还配套了一套120兆帕深海超高压环境模拟系统和可以模拟4摄氏度~10摄氏度深海低温环境的低温海水模拟装置。于凯本说:“有了它们,我们可以模拟几乎所有深海压力和温度环境,具备为各种不同规格的海洋仪器设备提供可靠的超高压环境模拟实验检测服务的能力。”
 
  深海高压环境模拟实验室的北侧是消声水池。它模拟了无限大海洋声场环境,可用于水声换能器技术指标测量、水下目标检测、水声通讯、水下成像等方面的研究。实验室面积580平方米,水池的容量为16米×8米×8米,工作频段覆盖3000赫兹~50万赫兹,提供6面消声,吸声系数超过了99%。
 
  在潜水器维护车间,记者看到技术人员正在对我国深海探测利器——蛟龙号载人潜水器进行维护维修。借助于国家深海基地,目前蛟龙号已完成5个航次、150多次下潜的试验性应用,潜水器维护车间也就是总装测试实验室,主要就是用于蛟龙号等深海技术装备的日常维护维修。
 
  焕然一新的蛟龙号,通过一条轨道就能到达大型试验水池。这座面积4200平方米、池体深10米的大型水池由圆形水池和矩形水池相连组成,潜器的布放、下潜、回收等试验都要在这里进行。
 
  深海技术装备规范化海试子平台
 
  完成水池试验后,这些技术装备就要到真正的海洋环境下测试了。这时,深海技术装备规范化海试子平台就要发挥大作用了。该平台包括岸基亲水试验平台、“向阳红81”船以及远洋调查船。
 
  在600多米长的科考码头上,一辆汽车吊缓缓地将一个大型的海底地质调查设备放入港池内,青岛海洋地质研究所的研究人员正对之进行岸基亲水试验。该试验平台包括科考码头和一个回旋水域直径达220米、水深7米的港池,可满足10艘以上千吨级科考船停靠,并配有一处860平方米码头办公用房、一台折臂吊、一辆100吨汽车吊、一辆30吨转运平板车以及岸基流动维修实验室。
 
  在港池试验中,技术人员只要坐在用集装箱改造的流动维修实验室里就能监测设备的运转和接收数据。一旦发现问题,技术人员可及时调试。如果零部件受损,还可以到仅几百米之外的维修车间修理。
 
  岸基海试结束后,就要到真正的大海上测试。海上测试离不开船舶的支撑,多功能、综合型试验辅助船“向阳红81”船就是专为开展近海相关海上试验配备的。该船长39米,宽8.2米,吃水2.5米,排水量390吨,为双机单可调距桨,配有艏侧推,续航力2000海里,自持力15天,后甲板面积110平方米,可承担近海短期科学考察任务以及海洋装备的近海海试。
 
  继续向深海挺进,开展远洋测试和综合调查,就要有更大更先进的远洋调查船。目前,蛟龙号新母船——“深海一号”正在建设中,另一艘5000吨级的新综合资源调查船也由国家发改委批准立项新建。
 
  深潜技术装备培训中心
 
  在国家深海基地,除了大名鼎鼎的蛟龙号载人潜水器,记者还有幸看到了“龙家族”的其他成员,分别是:我国先进的自主无人潜水器“潜龙一号”“潜龙三号”两兄弟,遥控潜水器“海龙11000”“海龙二号”“海龙三号”三兄弟,以及“深龙”号中深孔岩芯取样钻机。
 
  用好这些高精尖的深海探测装备至关重要。为此,国家深海基地全力打造深潜技术装备培训中心,提供包括载人潜水器模拟驾驶与操作、遥控潜水器和机械手操作的培训服务,还能够提供潜水器等深海技术装备操作人员的技术培训服务。
 
  在模拟培训室正中央就是1∶1的蛟龙号潜水器模型,潜器正前方是一个巨大的幕布,上面播放着深海的景象。受训员进入潜器,舱内环境和操控系统和真实的蛟龙号一模一样,这套半实物与数字仿真结合的全功能多任务动态模拟训练系统,实现了潜水器从起吊入水、下潜作业到甲板回收全流程驾驶与操作模拟。同时,该系统还可对潜水器的极限运动工况进行模拟,以提高潜航员的应急处置能力,为海上实艇操纵应急情况处置积累经验。
 
  “一站式”服务助推技术创新“加速”
 
  21世纪是海洋的世纪,世界各国正在调整自己的海洋政策以及海洋领域的种种举措,加大对海洋资源的开发与利用。对深海资源进行勘探开发,主要依赖于水下探测和开采作业装备的研究和制造。
 
  如今,我国正在加快发展深海探测与作业技术,这些技术装备从设计到加工制造、测试分析,再到海试,最终应用到深海探测开发中,往往需要较长的过程。而深海技术装备公共研发平台则可以将这个过程缩短,提高效率,成为深海技术创新的“加速器”。
 
  中国海洋大学环境科学与工程学院副院长贾永刚教授目前负责国家自然科学基金重大科研仪器研制项目——复杂深海工程地质原位长期观测仪器的研制工作。“从项目集成到实验室测试,再到岸基测试,最后到近海海试,我们都是在公共研发平台上完成的。”贾永刚告诉记者,以往他们研发深海技术装备,设计出来后要“东跑西颠”完成后续工作。“我们要单独找集成单位,再找高压测试单位,还要到处找适合的岸基测试……这些不仅费时费力,还大大增加了成本。公共研发平台,就好似深海技术装备的4S店,在这里可以一站式完成业务化运行前的所有环节。”
 
  与贾永刚研发团队有相似经历的还有山东海洋化工研究院的科研团队。“以前我们测试浮力材,都得去其他单位做。不仅材料体积比较大,而且运输成本特别高。如今,在家门口我们就能快速地完成相关测试和海试,特别方便。”该研究院研究员梁中旭告诉记者。
 
  “通过公共研发平台全链条、一站式服务,大大缩短了科技成果转化的时间,提高了效率,同时还节约了科研成本。”国家深海基地管理中心党委书记刘保华说。
 
  平台共享向全社会敞开“大门”
 
  比贾永刚和梁中旭研发团队更幸运的是,中科院沈阳自动化研究所是公共研发平台的第一个外来用户。该研究所研究员祝普强告诉记者,当初他们找到国家深海基地,提出想用深海高压环境模拟系统测试一种新型的浮力材料。他万万没想到的是,国家深海基地不但答应得十分痛快,而且还免费提供了测试服务。
 
  高压测试进行得非常顺利,令祝普强十分高兴,从此双方开启了频繁的合作。“每次高压测试,他们仅象征性地收取较低的成本费用,为我们节省了不小的开支。”祝普强说道。
 
  后来,祝普强为国家深海基地介绍了不少“客户”。有了好口碑,不少科研单位和企业找上门来,寻求合作。截至目前,包括中国海洋大学、中国科学院海洋研究所、自然资源部第一海洋研究所、中国科学院沈阳自动化所、青岛海洋地质研究所等40余家高校、科研院所以及多家涉海高技术企业已经和深海技术装备公共研发平台建立了紧密的合作关系。
 
  “我们的平台不仅要服务于‘龙家族’,更要向全社会敞开‘大门’。”刘保华解释说,深海是高风险、高投入、高技术支撑的领域,作为一个集深海科学研究、海洋资源调查、深海设备改造等功能于一体的开放型公共服务平台,它能够有效避免因资源重复投入造成的浪费。“这是我们的社会责任,我们有义务让更多的海洋科研院所和企业受益,为加快推进海洋强国建设服务。”
 
  “集中管理,资源共享,公益服务”——这是深海技术装备公共研发平台的服务宗旨。鳌山湾畔的国家深海基地正在敞开大门,以开放的姿态,携手海洋科研工作者,聚力成势,挺进深海,为实现海洋强国目标而奋斗。(■记者 崔鲸涛)

 

 

查看原文:http://www.hellosea.net/keji/tech/2018-07-26/51990.html

 


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