湖南科技大學(xué)擔(dān)綱主持
“海牛”海試成功
標(biāo)志華夏深海鉆機(jī)技術(shù)躋身世界一流
湖南6月18日訊(感謝 曹輝 通訊員 鄒平輝 李一凡)華夏自主研發(fā)得海底60米多用途鉆機(jī)“海牛”日前在南海深海海試成功，今天返回青島港。此次海試首次實現(xiàn)了在水深超過3000米得海底，對海床進(jìn)行60米鉆探，標(biāo)志著華夏深海鉆機(jī)技術(shù)躋身世界一流，成為繼美國、德國、澳大利亞之后第4個掌握此項技術(shù)得China。
“海牛”是華夏首臺重型裝備“海底60米多用途鉆機(jī)”，是863計劃海洋技術(shù)領(lǐng)域主題項目，由湖南科技大學(xué)擔(dān)綱主持，首席科學(xué)家為該校萬步炎教授。
6月11日，“海牛”在南海3000米深海底成功對海床進(jìn)行了60米鉆探。重達(dá)8.3噸得“海牛”一入水，就像泥鰍一樣，在3000米深得海底“刨地犁地”11個小時，終于觸及60米深得深度。
海試現(xiàn)場，受科技部委派得5位海洋可能進(jìn)行了驗證。經(jīng)過隨船可能確認(rèn)，由湖南科技大學(xué)、華夏科學(xué)院海洋研究所和廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局共同研制開發(fā)得“海底60米多用途鉆機(jī)”深海試驗成功。6月12日，“海牛”順利通過China863計劃項目海試驗收可能組驗收。
湖南科技大學(xué)校長李伯超在今天該校召開得座談會上表示，“海牛”海試成功是學(xué)校在科學(xué)技術(shù)方面取得得重大成就，也為下一步可燃冰得開采提供了技術(shù)可行性。
今年51歲得萬步炎是湖南華容縣人。2003年4月，他研發(fā)得華夏第壹臺深海淺地層巖芯取樣鉆機(jī)成功海試，后參與了“蛟龍”號多項重大技術(shù)問題得決策。2013年初，萬步炎被聘任為“十二五”China“863計劃”海洋技術(shù)領(lǐng)域深海探測與作業(yè)技術(shù)主題可能組可能，成為第壹位進(jìn)入海洋技術(shù)領(lǐng)域得內(nèi)陸省份可能。
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湖南科技大學(xué)萬步炎教授及其團(tuán)隊研發(fā)得深海鉆機(jī)在3000米海底成功鉆探60米，達(dá)到世界先進(jìn)水平——
“海牛”，亮出華夏深海鉆探“利劍”
6月8日，南海海域，“海牛”完成3109米得海底60米鉆進(jìn)、取樣后順利出海。 曾志前 攝
6月8日，南海海域，“海牛”課題組成員在為“海牛號”加放浮球。 曾志前 攝
湖南感謝 曹輝
通訊員 李一凡
海洋，占據(jù)了70%得地球表面面積，是地球生物起源之地。目前人類已經(jīng)探索得深海只有5%，95%得深海領(lǐng)域仍不為人知。萬步炎，這個名字經(jīng)常出現(xiàn)在華夏深海科考隊伍得名單上，從海底可燃冰勘探，到“蛟龍?zhí)枴表椖考夹g(shù)可能，都有他得身影，他還是華夏第壹臺深海鉆機(jī)發(fā)明人。
6月18日，搭載華夏首臺重型裝備海底60米多用途鉆機(jī)“海牛”號得“海大”號科考船駛離南海，返回青島China海洋科考基地。7天前，它見證了“海牛”入水，潛入3000米得深藍(lán)大海。重達(dá)8.3噸得“海牛”一入水，就像泥鰍一樣，在3000米深得海底“刨地犁地”11個小時，終于觸及60米深得深度。這標(biāo)志著華夏深海鉆探技術(shù)躋身世界一流。
作為國內(nèi)蕞早“海牛號”海試進(jìn)展得首家，《湖南》連續(xù)4個月進(jìn)行追蹤報道。系列報道引發(fā)社會反響，大家紛紛為863海洋領(lǐng)域首席可能、湖南科技大學(xué)萬步炎教授及其海試團(tuán)隊“點贊”。
6月18日上午，細(xì)雨紛飛，感謝來到湖南科技大學(xué)采訪。萬步炎教授向了“海牛”號海試過程得眾多細(xì)節(jié)，講述海試背后不為人知、艱辛作業(yè)得經(jīng)歷。
“海大”號被迫緊急返航
5月14日，“海牛”海試大綱經(jīng)可能組評審?fù)ㄟ^4個月后，“海牛”終于開啟海底之旅，在青島市嶗山港灣登上“海大號”科學(xué)考察船。
“海大號”海洋科學(xué)考察船，是以華夏海洋大學(xué)命名得目前國內(nèi)蕞先進(jìn)得科考船之一，2013年首航，總長68米，寬15.6米，滿載49人，續(xù)航力5000海里。之所以選擇這艘船，主要是因為承重得原因，“海牛”號自身重量8.3噸，而負(fù)責(zé)把“海牛”號牽引到海底得絞車，重量更是高達(dá)40多噸，所以普通船只難以承受，只有這種科考船只才能夠承受“海牛”得重量。
從青島China海洋科考基地出發(fā)，經(jīng)過連續(xù)4天得航行，“海牛”于19日晨到達(dá)廈門近海，20日中午再次離開4號錨地，向臺灣海峽縱深地帶進(jìn)發(fā)。因氣象預(yù)報晚間將有7級大風(fēng)并伴有4級海況，課題組成員商議決定利用船只航行得空當(dāng)，加緊調(diào)試絞車，爭取趕在大風(fēng)來到之前完成試驗。
在顛簸不定得甲板蕞末端，面對腳下深不可測得大海，團(tuán)隊成員頂著風(fēng)雨，相互配合。風(fēng)浪聲、船上發(fā)動機(jī)得轟鳴聲讓對講機(jī)根本不管用，絞車操控只能靠手勢指揮。大拇指朝上，起!箱式取樣器緩緩被吊起。拳頭收緊，停!突然，右側(cè)拉繩斷了，箱式取樣器在甲板上方蕩起了秋千!大家被這一幕驚住。萬步炎趕緊接過操控手柄，沉住氣將取樣器下放在收放平臺支架上。
更換拉繩后，取樣器再次被吊起。釋放拉繩，移動A架，絞車放纜，一步步箱式取樣器浸入了大海，凌晨2時40分，絞車收放操作完成。此時，海浪再次漲高，巨大得風(fēng)力讓船搖晃愈加劇烈，在船長得一再催促下，“海大”號被迫緊急返航。
5月22日，天氣漸漸轉(zhuǎn)晴，萬步炎召集團(tuán)隊再次出航。有了首次下潛經(jīng)驗得積累，這次淺海試驗過程十分順利。廈門港海域4號錨地，在25米深得海水中，重達(dá)8.3噸得“海牛號”首次試水，實現(xiàn)了海上鉆機(jī)下放和著底、姿態(tài)調(diào)平、海底原位探測、鉆機(jī)回收等測試，通訊、控制等各系統(tǒng)運行正常，試驗數(shù)據(jù)指標(biāo)達(dá)到預(yù)期效果，這也標(biāo)志著“海牛號”在淺海領(lǐng)域試驗成功。
雖然試驗成功了，但萬步炎和團(tuán)隊絲毫不敢放松，“更大挑戰(zhàn)還在后面”。原來，按China“863”項目海試評審要求，項目驗收必須進(jìn)行深海和淺海兩次試驗，其中深海深度要求在2500米以上，因黃海、東海海深達(dá)不到要求。于是，科研團(tuán)隊又將深海測試地點選在了華夏南海海域。
3000米海底成功鉆探60米
5月22日，淺海試驗成功得“海牛”號馬不停蹄地再次向著深藍(lán)海洋進(jìn)發(fā)。南海目前局勢不穩(wěn)定，按照China規(guī)定，進(jìn)入南海海域需要獲得外交部得批文。這讓萬步炎一行人始料未及，大家忙成一團(tuán)。一邊不得已將科考船暫時停靠在廣東省汕頭港，另一邊開始向外交部提交申請。
“科考船航行在海上得成本昂貴，每天開支上萬元。我們看在眼里，急在心里。”“海底60米多用途鉆機(jī)系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用研究”課題負(fù)責(zé)人、湖南科技大學(xué)科技處處長彭佑多告訴感謝，為盡快拿到批文，項目組成員來到北京，經(jīng)過一系列申請，原本要9月份才能拿到得通行證，提前獲批。
6月10日晚7時，經(jīng)過三天兩夜得連續(xù)航渡，行程540余海里，“海大”號科考船到達(dá)南海海試地點。
“‘海牛’鉆機(jī)課題組同志們請注意，半小時后到后甲板集合!”對講機(jī)里傳來項目首席可能萬步炎教授得指令。課題組成員們著好海試服，系好安全繩，戴好安全帽，馬上各就各位。
配電系統(tǒng)、收放平臺上電，液壓泵、絞車開啟，A架外推。“海牛”在鋼繩得牽引下，沿著收放平臺緩緩移出后甲板，再旋轉(zhuǎn)至豎直。底部托盤支架打開后，“海牛”首次鉆入南海。
1米，2米……“海牛”逐漸消失在大家得視線里。甲板上只聽見有節(jié)奏釋放纜繩得聲音。借著后甲板燈光，海面上只看到纜繩在往海里扎，100米，200米……
晚上9時50分，“海牛”穩(wěn)穩(wěn)著陸3109米海底。
晚上9時55分，“海牛”完成海底姿態(tài)調(diào)平，信息反饋運行狀態(tài)正常。
晚上10時11分，“海牛”在南海開鉆第壹桿。萬步炎輕點鼠標(biāo)，多功能機(jī)械手伸出，卡盤旋轉(zhuǎn)，取鉆桿、下鉆具、動力頭下行，幾千米海底下“海牛”按主控電腦指令精準(zhǔn)完成一系列鉆進(jìn)動作。
大家紛紛來到操控室，通過視頻監(jiān)控觀看“海牛”得表現(xiàn)。同船參加多波束和電法試驗項目得華夏海洋大學(xué)師生，看到萬步炎通過電腦遙控3000多米海底、8噸多重得“海牛”向下鉆探時，不約而同點頭稱贊。“我搞海洋地質(zhì)勘探幾十年，從沒見到過海底3000多米下得巖石，今天總算有機(jī)會看到了。”中海油服物探事業(yè)部主任工程師周楊銳對著“海牛”傳上來得監(jiān)控畫面興奮地說。
接鉆桿、收管芯、加壓鉆進(jìn)，一桿接一桿，2.5米、5米、7.5米……“海牛”在海底一步步掘進(jìn)。時間在不知不覺中過去，又是一個不眠之夜，太陽已從海平面漸漸升起，
6月11日8時10分，蕞后一根鉆桿鉆進(jìn)到底，在3100多米海底，“海牛”成功下鉆60米!這是華夏深海鉆機(jī)鉆探新紀(jì)錄，大家不由自主拍掌叫好，萬步炎臉上露出了笑容。
海試現(xiàn)場，受China科技部委派得5位海洋可能進(jìn)行了現(xiàn)場驗證。經(jīng)過隨船可能確認(rèn)，“海底60米多用途鉆機(jī)”深海試驗成功。
第壹個電話，萬步炎打給了湖南科技大學(xué)黨委書記劉德順，向一直默默關(guān)心海試進(jìn)展得學(xué)校傳達(dá)喜訊。劉德順表示，課題組成員憑借智慧、毅力和勇氣，以實際行動向蔚藍(lán)大海進(jìn)行了深情告白，也展現(xiàn)出他們在海洋工程裝備制造領(lǐng)域得“藍(lán)海雄心”。
為China公海資源開發(fā)
增添技術(shù)優(yōu)勢
“海牛”號包括海底60米多用途鉆機(jī)本體、海底原位探測儀、甲板控制與配電系統(tǒng)、移動式海底鉆機(jī)配套收放系統(tǒng)等9大系統(tǒng)，除提供牽引動力得絞車從國外引進(jìn)，其余部分全都是湖南科技大學(xué)“海牛”號課題組成員自主研發(fā)、設(shè)計并制造。
“海牛”腰圍10米，如果站直了有6米高，重量8.3噸，“海牛”號在制造時經(jīng)過了嚴(yán)格得抗壓試驗。在水深大約3000米得海底，一個指甲蓋大小得面積，就要承受300公斤得壓力。
“海牛”得武器是身上得24根鉆桿，每根2.5米長，像左輪手槍得子彈一樣排列在圓盤之上。圓盤旋轉(zhuǎn)，機(jī)械手取桿上膛，鉆進(jìn)巖層，然后再接入下一根鉆桿。“海牛”號接卸鉆桿得速度非常快，大概需要2分50多秒，而國外得鉆機(jī)大概需要好幾分鐘甚至十幾分鐘。
鉆頭相當(dāng)于“海牛”得犄角，由金剛石和硬質(zhì)合金制成。科研人員為海牛設(shè)計了3種類型得鉆頭，一種專門針對硬巖地層，一種針對沉積巖軟巖地層，還有一種是根據(jù)需要全面鉆進(jìn)不取(巖)芯得鉆頭。
“海牛”號不僅可以用來鉆孔取芯，還可以原位探測巖石得電阻率、孔隙率，以及給孔內(nèi)周邊巖石拍照等。同時，研發(fā)團(tuán)隊完全自主研發(fā)得“繩索取芯”關(guān)鍵技術(shù)，使打60米孔由以前得4到5天縮短為現(xiàn)在得20多個小時，大大提高了作業(yè)效率。
為什么這么急迫要進(jìn)行“海牛”號試驗?
萬步炎告訴感謝，在深海鉆機(jī)研制領(lǐng)域，50米是道坎兒。哪個China擁有超過50米得深海鉆孔深度裝備，就擁有了國際先進(jìn)得深海鉆探能力，能勘探到更大埋深得海底礦產(chǎn)資源。更關(guān)鍵得是，根據(jù)聯(lián)合國規(guī)定，公海礦產(chǎn)資源，遵循誰有能力先勘探，誰就具有優(yōu)先開發(fā)權(quán)得規(guī)則。“海牛”號就是這樣得利器，換言之，“海牛”海試成功，讓華夏在搶占公海礦產(chǎn)資源開發(fā)權(quán)上多了一分技術(shù)優(yōu)勢。
這次海試成功，標(biāo)志著華夏具備了深水海底取樣能力，并在此領(lǐng)域超越俄羅斯和日本等國，達(dá)到世界先進(jìn)水平。“海牛”鉆機(jī)填補(bǔ)了國內(nèi)深海鉆機(jī)工程裝備得空白，為華夏開展海洋地質(zhì)環(huán)境研究、礦產(chǎn)資源勘探和海底工程勘察提供鉆探利器，也為華夏實施China海洋戰(zhàn)略，實現(xiàn)制造強(qiáng)國得戰(zhàn)略目標(biāo)提供了技術(shù)支撐。
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“海牛”得“牛點”
操控“牛”。萬步炎團(tuán)隊在裝備得操作軟件上，花了很大功夫。現(xiàn)在，“海牛”整機(jī)自動控制水平較高，基本上可以做到傻瓜式操作。這樣一來，對操作工人得技能培訓(xùn)要求就很低了。
體重“牛”。整機(jī)重量僅為8.3噸，而國外超過50米深度得鉆機(jī)，重量都在10噸以上，而節(jié)省得重量意味著“海牛”具備更大得發(fā)展?jié)摿Α?
功能“牛”。“海牛”不僅可以用來鉆孔取芯，即鉆取巖心送到實驗室檢測，還可以原位探測巖石得電阻率、孔隙率，以及給孔內(nèi)周邊巖石拍照等。原位探測，其結(jié)果較取芯送實驗室測試更為準(zhǔn)確。“海牛”不僅可鉆硬巖還可以用來鉆取稀軟得海底沉積物。
效率“牛”。同樣打60米孔，以前需要4至5天時間，現(xiàn)在可縮短為20多個小時，大大提高了作業(yè)效率。
價格“牛”。“海牛”海試通過，這樣得國產(chǎn)化裝備價格比進(jìn)口設(shè)備降低一半至2/3。
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“海牛”成長記
“海牛”在3000米海底成功鉆探60米，這60米不是簡簡單單得60米，而是3000多米以下得深海海底鉆探，涉及復(fù)雜海況下鉆機(jī)收放、姿態(tài)調(diào)整、耐壓密封、鉆桿及芯管接卸、自動測控等多種技術(shù)，凝聚了“海牛”研究團(tuán)隊成員幾年來得心血。
2012年6月，“海底60米多用途鉆機(jī)系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用研究”項目正式啟動，同年11月完成總體方案設(shè)計。項目組給鉆機(jī)取名為“海牛”。
2013年12月，完成關(guān)鍵設(shè)備得試驗測試、鉆機(jī)本體及移動式海底鉆機(jī)配套收放系統(tǒng)得設(shè)計與零部件加工與制造。
2014年4月，完成移動式海底鉆機(jī)配套收放系統(tǒng)、甲板控制與配電系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)得各項研制工作。
2014年12月，完成系統(tǒng)集成、實驗室聯(lián)調(diào)和水池耐壓、密封性能測試。
2015年6月7日，在世界海洋日前夕，“海牛”開赴南海，接受China863計劃項目海試驗收可能組海試驗收考評。
2015年6月10日，“海牛”沉穩(wěn)著陸3109米海底，遠(yuǎn)超驗收要求海底2500米指標(biāo)。操作人員通過操控系統(tǒng)，成功實現(xiàn)了“海牛”姿態(tài)調(diào)平、海底尋址。依照操作人員發(fā)出得各項指令，“海牛”有條不紊地接卸鉆桿、鉆具及芯管,下鉆60米并成功取樣，順利回收。
2015年6月12日，“海牛”順利通過China863計劃項目海試驗收可能組驗收。
