“鲲龙”潜行探“龙宫”

来源:中国海洋报   发布时间:2018-11-28 16:40:20 

——我国首次500米海底多金属结核采集系统试验纪实

▼布放“鲲龙500”海底集矿车

国际海底区域蕴藏着多金属结核、富钴结壳、海底热液硫化物等丰富的矿物资源,对于拓展国家发展空间、增加战略资源储备意义重大。

近日,在自然资源部所属的中国大洋矿产资源研究开发协会的支持下,由中国五矿集团有限公司所属长沙矿冶研究院有限责任公司牵头组织研制的“鲲龙500”海底集矿车在我国南海成功完成海底采矿试验。这是我国首次成功开展海底采矿试验,标志着我国深海采矿技术步入国际先进行列。

■  本报记者   周  超

“鲲龙”走出“中国星”

6月15日凌晨5时,南海海域,“张謇”号海洋科考船抵达预定位置。

测试声学信标、冲洗甲板、检测集矿作业车……海试队员有条不紊地进行各项准备工作。重达9.5吨的“鲲龙500”海底集矿车准备就位,即将开启“龙宫探宝之旅”。

“报告总指挥,设备检查完毕,人员就位。”对讲机里传来了海试队员的报告声。

“开始试验。”随着长沙矿冶研究院海洋矿产资源开发技术研究所所长、海试现场总指挥毛桂庭一声令下,收缆、解锁、拉紧止荡绳、A架前摆……“鲲龙500”在缆绳的牵引下缓缓升起。十几名海试队员牢牢地拽住止荡绳,配合A架将海底集矿车起吊至指定位置。

10时许,“鲲龙500”成功入水。控制室里,海试队员紧盯监控屏幕,时刻关注集矿车的位置信息、设备状态。11时40分,“鲲龙500”着底。12时30分,开始向预定位置行走。15时11分,开始按预设的五角星轨迹行走。监控屏幕上,一个颇具象征意义的“中国星”行走轨迹逐渐显现。16时40分,在进行5个多小时水下作业后,“鲲龙500”完成所有海底作业测试任务。

17时56分,满载模拟锰结核的“鲲龙500”成功出水并回收至甲板。经验证,多金属结核采集系统39项功能和性能考核指标全部达标,我国首次500米海底试验取得圆满成功。

“这是我国首次实现国产集矿作业车在514米海底连续集矿作业行走,创造了历史新记录。”海试现场验收专家组组长、“十三五”国家重点研发计划“深海多金属结核采矿试验”项目工程总师张福民在海试验收意见中写道。

项目验收专家组组长、中国工程院院士钟掘在项目验收评审会上表示,本次海试的成功标志着我国深海采矿技术装备取得阶段性成果,为我国海洋事业发展做出了重要贡献。

多措并举力保海试成功

据悉,本次海上试验历时49天,海试团队分别搭乘“长和海洋”号和“张謇”号按照由浅入深的原则进行海试。“鲲龙500”海底集矿车共下水11次,最大作业深度为514米,多金属结核采集能力10吨/小时,单次行驶最长距离2881米,水下定位精度达0.72米,实现了自主行驶模式下按预定路径进行海底采集作业。

长沙矿冶研究院总经理、该项目领导小组组长杨应亮介绍说,2016年,长沙矿冶研究院就在南海完成了600米管道矿浆深海输送试验,再加上此次采矿车500米海底采集试验,至此深海矿产资源开发中最为关键的海底采集和水下长距离输送两大关键技术均获得突破,初步掌握了多金属结核集矿系统的核心技术,标志着我国深海采矿系统研发由陆上试验全面转入海上试验。

其实,本次“鲲龙”500米海试的成功,离不开项目管理、制度创新和工程团队建设、临时党支部等多方面的有力保障。

在中国大洋协会领导下,“鲲龙500”集矿车以及本次500米海试由长沙矿冶研究院牵头,汇聚了长沙矿山研究院、中南大学、湘潭大学、哈尔滨工程大学等多家国内顶尖科研单位的专业人才,建立了项目三级管理体系,高效推进各项工作开展。

对于海试程序的严格管理,毛桂庭体会颇深。“这次海试程序上的严格堪比航天试验,我们对每一个操作步骤都进行了详细规定,甚至细致到了一颗螺丝必须拧几圈。”

如此实施严格的程序管理,源于此前的经验教训。海试团队在之前曾进行过一次海试。当时,集矿车入水后却在监控屏幕里失踪了。海试人员赶忙回收集矿车,经过检测后发现,原来是一个发射信标故障导致无法接收信号。待到更换发射信标后,海试团队已错过最佳天气“窗口”,只能无奈返航。

“一个小零件的故障,就能导致整个试验的失败。”在毛桂庭看来,从方案设计、设备研制,到实验室试验、70米海试,再到500米海试,正因为项目团队一次次的纠错、调整,才促成了500米海试的成功。

实施严格的制度管理离不开海试团队的恪尽职守。“在这里,只有岗位、没有单位,大家必须心往一处想,劲往一处使。”据长沙矿冶研究院海洋所党支部书记、海试临时党支部书记许晓曙介绍,通过海底采矿项目的开展,该院打造了我国第一支成建制的海底采矿工程团队,为我国未来开展深海采矿提供了重要的人才保障。

不断攻克技术难题

积土成山,积水成渊。早在20世纪90年代中国大洋协会成立之初,就通过设立国家项目,支持长沙矿冶研究院、长沙矿山研究院等科研单位开展一系列深海采矿技术装备研发试验,海底采矿技术装备研发实现了重要突破。

2001年,长沙矿山研究院和长沙矿冶研究院在云南抚仙湖首次开展130米级水深多金属结核采矿系统综合湖试,完成了我国向深海采矿技术装备领域进军的第一次尝试。

相较“鲲龙500”,当时的集矿车体积大、重量沉,湖试时因履带打滑陷入湖底无法行走。虽然时隔17年,长沙矿冶研究院海洋所副所长龚德文仍清楚地记得湖试时的场景。“受技术条件限制,当时根本无法实时跟踪和准确测量集矿车的行走方向,甚至连走直线都无法实现,更别说实现按规定路径智能行走。”

针对湖试暴露出来的问题,在中国大洋协会的支持下,以长沙矿冶研究院为首的研发团队不断改进集矿车性能,完成了“鲲龙500”的重要技术积累。

2012年,《多金属结核采集扰动试验系统研制及合同区海上试验》正式立项,“鲲龙500”集矿车研制工作以及500米海试拉开帷幕。随着项目不断推进,一系列技术难题亟待解决。

长沙矿冶研究院海洋所总工程师、该项目负责人唐红平说:“从湖试到海试,不仅是试验场地的改变,集矿车的材质、控制系统、行走模式、通讯设备、布放回收等关键技术都需要优化。”

完善总体设计方案、建立原理实验测试平台、研制原理模型样机……研发人员经过数轮论证、6年潜心研发、上百次实验室试验,终于在规定时间内完成了所有技术创新和设备改造。今年4月,随着船舶改造、设备完善、海试物资准备等工作就绪,“鲲龙500”进入海上试验阶段,成功完成了我国首次500米海底多金属结核采集系统试验。

中国企业加快走向深海

虽然“鲲龙500”海试取得成功,但我国深海采矿技术装备研发仍任重道远。目前,欧美、韩国、日本等在商业化深海采矿技术装备方面处于世界领先地位。特别是近年来,一些发达国家和跨国企业技术进步迅速,深海采矿技术装备日趋成熟,加紧推进我国深海采矿技术装备研发已迫在眉睫。

“这次海试是我国深海矿产资源开发领域的一次成功尝试,为后续国家重点专项计划提供了重要的技术支撑。”时至今日,长沙矿冶研究院副总经理、海试总指挥李茂林仍难掩激动。“当前国际海底矿产资源开发趋势正在由勘探转向开发利用,我国作为拥有最多国际海底勘探矿区的国家,理应加紧研发适用于商业开发的技术装备,为海底矿区开发提供技术支撑。”

近年来,在中国大洋协会支持下,以中国五矿集团为代表的中国企业和科研院所正抓紧技术攻关,我国深海采矿技术装备研发的步伐逐步加快。去年5月,中国五矿集团与国际海底管理局签定了《多金属结核勘探合同》,在东太平洋国际海底拥有7.32万平方公里的多金属结核矿区,成为国内首家获得国际海底矿区专属勘探权和优先开采权的企业。

中国五矿集团有限公司副总经理刘才明说:“中国五矿拥有我国唯一以企业为主体获得的国际海底矿区,目前我们正积极开展国际合作和参与国际规则制定,推动海洋科技成果实现产业化。”

刘才明表示,下一步,中国五矿集团将以深海矿产资源的商业化开发为战略目标,按照由浅入深原则,逐步实施不同水深的采矿系统与装备的海上试验,着力完成1000米级深海采矿整体联动试验和6000米级水深的我国国际海底矿区多金属结核采矿关键装备试验等项目,为履行我国多金属结核勘探合同、发展深海采矿技术与装备提供技术支撑。

随着我国海底采矿装备的深度不断拓展,研发实力不断提高,相信未来,“鲲龙”入海采“宝藏”的传奇还将不断续写! 

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查看原文:http://epaper.oceanol.com/content/201811/28/c7555.html


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