走進海南三亞崖州灣科技城南山港碼頭,在藍天白云與海水碧綠之間,一艘綠白涂裝的科考船靜靜??堪哆?,船首的四個白色大字——“探索二號”在陽光下熠熠生輝。這就是我國首艘全數配備國產化科考作業設備的載人潛水器支持保障母船。
保障母船,顧名思義,就像一位母親一樣為深海潛水器提供支持保障。深海潛水器要想在千米級至數千米級深度自由探索,必須有母船的全力保障??梢哉f,哪里有深海潛水器,哪里就有支持保障母船的身影。
自2002年深海載人潛水器被列為國家高科技研究發展計劃重大專項以來,我國深海載人潛水器取得長足發展,誕生了如“蛟龍”“深海勇士”以及萬米載人潛水器“奮斗者號”等比肩國際先進水平的深海潛水器。作為可為萬米載人潛水器提供支持的保障母船,“探索二號”于今年6月底在南山港正式入列,它將和“深海勇士號”等潛水器相互配合,為我國深遠??茖W考察提供強大技術支持。
強大性能保障海上戰略安全
2018年12月,海南省深海技術實驗室選擇了一艘福建省馬尾造船股份有限公司剛完工的工程船,作為深海深淵智能裝備作業與全海深載人潛水器海試保障船,定名為“探索二號”。歷時18個月的增改建,今年6月25日,“探索二號”正式交付出廠。
改造后的“探索二號”船保留了工程船的優勢,還增加了深??瓶甲鳂I的能力。船身總長87.2米,型寬18.8米,型深7.4米,滿載排水量6832噸,采用船舶綜合電力推進系統,海上連續工作最遠距離(續航力)大于15000海里,海上連續工作最長時間(自持力)不低于75天。
船上設置有多個科學實驗室,可搭載包括萬米載人潛水器在內的科考設備,還可搭載60名科考隊員開展海上科考任務。這些強大性能,保證了“探索二號”既能承擔大部分的深遠海常規科學考察任務,也能為萬米載人潛水器提供支持保障。
在海上,特別是復雜海況條件下進行科考活動,需要船舶有更高的安全性、操縱性、穩定性?!疤剿鞫枴贝鋫鋬膳_艏側推進器和兩套全回轉舵漿,使其在科考時能精確保持船位狀態,又兼備調頭機動靈活、原地倒車回轉快速,制動性能優良、航行安全可靠性高等優點。
同時,“探索二號”船采用了達到國際先進水平的DP2級動力定位系統,可實現船舶在復雜海況下的定點定位及目標跟蹤的功能,不受作業區域水深限制。目前,“探索二號”是全球最大作業水深的作業型載人深潛科考裝備。
21世紀是海洋的世紀。隨著現代科學考察發現,海面6000米以下同樣是一片生氣勃勃、生機盎然的世界。開展海上科考特別是探索深海深淵是保證國家能源安全、拓展經濟社會發展空間的迫切需求。中國船舶集團有限公司七〇二所副所長、萬米載人潛水器總設計師葉聰表示:“海底蘊藏了豐富的資源,探索海洋、保護海洋、經略海洋,建設海洋強國,都與深潛密切相關,高技術深潛裝備可以幫助我們更好地繪制深?!貙殘D’?!?/p>
近年來,我國無人潛航器成果卓著并且處于世界先進水平:首臺實用化6000米自主水下機器人“潛龍一號”,4500米級的自主水下機器人“潛龍二號”,首臺自主設計、自主集成研制的作業型深海載人潛水器“蛟龍號”以及萬米載人潛水器“奮斗者號”……而此次“探索二號”船的正式入列將為我國探索海洋、保護海洋、經略海洋提供又一強大技術保障利器,對我國海洋戰略安全起到積極促進作用。資料顯示,“探索二號”原本是為了保障中國最新的萬米級深海載人潛水器“奮斗者號”所專門建造的母船。目前該船配備的潛水器包括了萬米級的“奮斗者號”和4500米級的“深海勇士號”。
關鍵裝備實現全面國產化
作為我國首艘全數配備國產化科考作業設備的載人潛水器支持保障母船,“探索二號”的最大亮點無疑是裝備的全面國產化。
有關資料顯示,幾十年來,我國科考船的一些水面支持裝備一直被歐美國家所壟斷。而“探索二號”的交付,使這一現象得到了改變。從伸縮折臂吊、CTD吊,到全海深地質絞車、6000米光電纜絞車,再到水聲通信、水聲定位、多波束等深海聲學設備,“探索二號”共增裝14臺全國產化科考裝備,徹底擺脫了長期以來對國外生產廠家水面支持裝備的依賴,標志著我國在全海深科考作業裝備能力上又進一步。
中國船舶集團有限公司七〇四研究所(以下簡稱七〇四所)是參與研制“探索二號”船國產化科考設備的主要單位,主要負責研制“探索二號”船上的科考作業水面支持系統,包括液壓折臂吊、CTD吊、全海深地質絞車、6000米光電纜絞車等。
七〇四所相關工作人員表示,以CTD吊放裝置為例,這是測量萬米深海環境的專用裝置,作為科考作業水面支持的關鍵裝備,曾長期被國外“卡脖子”。去年年底,七〇四所自主研發的CTD吊放裝置通過驗收,使得這一深海裝備邁入國產化時代。
該裝置是目前世界上單節伸縮行程最長的吊機產品,在設計上采用緊湊結構形式,布置于舷側,通過曲柄搖桿擺動機構、矩形截面伸縮臂以及浮動滑塊結構設計,實現承受大橫向載荷。
今年4月,七〇四所又成功研制出國內首臺全海深地質絞車,實現了萬米深??瓶冀g車國產化的研制。該絞車采用變頻驅動的方式,設計最大投放深度達11000米,可供科考人員在全世界范圍所有海域最大海深處進行地質取樣。
此前我國科考船上進口萬米深海地質絞車均達不到全海深作業能力,這項突破使得我國成為全球第三個可以在全球最深海域展開地質取樣的國家。
科學布局彰顯以人為本
登上“探索二號”,瞬間就能讓人感覺到設計建造者對船上科研保障工作的高度重視。
“探索二號”船載重噸位大,比原有工程船新增三層甲板,這樣的增改建使實驗區的面積大為增加,新建如化學、地質、綜合、生物等多個實驗室,其次增加了2個樣品儲藏間,便于大批量儲藏深淵深海樣品,生活區的整體范圍也得到增大,相應的科考隊員住艙面積也得到增加。
為保證科考隊員長時間出海能吃上新鮮的蔬菜,“探索二號”船配備了冰溫保鮮系統,通過精確的溫度控制,使各種類型的蔬菜保鮮期從20天左右延長到45-70天。與常規的煎炒熘炸等工序在同一個廚房完成不同,“探索二號”船同時配備一個煎炒廚房和一個面點廚房,可以全時段提供品類齊全營養豐富的食物,充分保障船上所有科研人員的飲食所需。此外,船上的住艙內基本生活設施也是一應俱全,完全能滿足科考隊員長期海上作業的生活需求。
如果說“探索二號”船生活區各項配置的匠心獨運是為了保障科研人員高質量的衣食住行,那么對船上實驗室設置的細致劃分,則充分展現了“探索二號”船對科研工作的嚴謹認真。
比如,“探索二號”船的地質實驗室設置在離后甲板最近位置,也是離絞車最近的位置。
為什么這么設計?
福建省馬尾造船股份有限公司“探索二號”船項目經理吳蘭飛介紹,采集深海巖石是科考船的一個重要工作,但地質學樣品如巖石一類,重量達到幾十甚至數百千克都屢見不鮮。樣品來之不易,可運輸過程中卻很容易產生損耗。所以,“探索二號”船把實驗室放在離后甲板最近的地方,還專門為該實驗室開了一個運輸門,這樣樣品抬進來比較方便,距離也更短,保證了地質樣品在出水后第一時間直達實驗室,盡可能降低損耗。而離絞車近,則是便于靠港后吊裝上岸。
科學合理的設計離不開設計和建造團隊的努力。事實上,從設計到生產,相關團隊在半年的時間里完成了近百個設計方案,反復修改,才讓“探索二號”最終在艙室空間利用率、作業甲板布局優化等方面均趨于最優狀態。
“探索二號”船的增改建過程,相當于再重建一艘新船,彼時困難重重?!案呒夹g含量的科考改裝涉及的參研單位多,涉及的改裝任務重,涉及的系統又相對比較綜合復雜,我們光是設計就花了6個月?!备=ㄊ●R尾造船股份有限公司總經理曾金柱說,“這個改裝過程,就全國來說可能是第一個?!?/p>