五次探采取“寶”，上海交通大學(xué)“開(kāi)拓二號(hào)”創(chuàng)我國(guó)深海采礦多項(xiàng)紀(jì)錄

小編今天整理了一些五次探采取“寶”，上海交通大學(xué)“開(kāi)拓二號(hào)”創(chuàng)我國(guó)深海采礦多項(xiàng)紀(jì)錄相關(guān)內(nèi)容，希望能夠幫到大家。

　　著底4102.8米，成功取回深海多金屬結(jié)殼與結(jié)核，近日，由上海交通大學(xué)自主研制的深海重載作業(yè)采礦車工程樣機(jī)“開(kāi)拓二號(hào)”，在成功完成深海試驗(yàn)航次后，搭乘“向陽(yáng)紅03”號(hào)科考船順利返回廈門，海試取得圓滿成功。此次海試，“開(kāi)拓二號(hào)”5次探采，創(chuàng)下了我國(guó)深海采礦領(lǐng)域的6項(xiàng)紀(jì)錄，技術(shù)性能達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平。這是上海交通大學(xué)服務(wù)國(guó)家海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略和上?？苿?chuàng)中心、現(xiàn)代海洋城市建設(shè)，通過(guò)上海長(zhǎng)興海洋實(shí)驗(yàn)室新型研發(fā)機(jī)構(gòu)，以高端海洋裝備研發(fā)為核心，有組織開(kāi)展深海重載作業(yè)裝備關(guān)鍵技術(shù)的一次重大突破。

　　五次探采，國(guó)內(nèi)深海重載作業(yè)采礦車海試水深首次突破4000米

　　大洋海底蘊(yùn)藏著豐富的多金屬結(jié)核、富鈷結(jié)殼和多金屬硫化物等礦產(chǎn)資源，富含銅、鈷、鎳、錳等重要關(guān)鍵材料，應(yīng)用價(jià)值極高。深海礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)是典型海洋高科技產(chǎn)業(yè)，集深海工程科技、海洋科學(xué)探索、海洋資源綠色開(kāi)發(fā)利用于一體，將帶動(dòng)海洋諸多產(chǎn)業(yè)的前沿與顛覆性技術(shù)研究，形成新興產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)點(diǎn)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展提供新動(dòng)能。

　　“海底地形崎嶇，海況條件比較復(fù)雜，海底采礦裝備不僅需要在這樣的環(huán)境中來(lái)去自如，還要具備開(kāi)采和收集能力，并且能有效地回收，這其中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，都要經(jīng)過(guò)海試的考驗(yàn)?！焙Ｔ囀紫茖W(xué)家、上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院教授楊建民介紹說(shuō)，長(zhǎng)期以來(lái)，深海采礦在國(guó)際上存在三大技術(shù)難題：一是礦區(qū)海底地形異常復(fù)雜，裝備安全行進(jìn)困難；二是深海礦產(chǎn)賦存形式與物理特性復(fù)雜多樣，高效開(kāi)采收集困難；三是深海重載作業(yè)裝備在海上風(fēng)浪條件下，安全布放回收困難。

　　這次深海試驗(yàn)，“開(kāi)拓二號(hào)”在海底多金屬結(jié)殼與結(jié)核礦區(qū)，連續(xù)成功完成了5次下潛，其中4000米級(jí)深度1次，2000米級(jí)深度4次，采礦車分別達(dá)到了1802.4米、1929.9米、1955.8米、2048.5米和4102.8米等深海海底，這是國(guó)內(nèi)深海重載作業(yè)采礦車首次在4000米以深海底開(kāi)展深海礦產(chǎn)資源試開(kāi)采試驗(yàn)。并且，“開(kāi)拓二號(hào)”還展現(xiàn)出了強(qiáng)大的海底礦巖鉆進(jìn)與采集能力，對(duì)緊密附著在堅(jiān)硬礦巖上的多金屬結(jié)殼、淺埋于稀軟深海沉積物中的多金屬結(jié)核等不同類型海底礦物進(jìn)行了高效開(kāi)采收集，成功獲得了200多公斤的多金屬結(jié)殼、多金屬結(jié)核、海底基巖等各類深海礦產(chǎn)樣品。

　　六個(gè)“突破”，崎嶇海底行進(jìn)、采礦如履平地

　　無(wú)論是坡度達(dá)30多度的陡峭、崎嶇海山，還是由高粘性稀軟沉積物堆積的海底“灘涂”，“開(kāi)拓二號(hào)”都能順利行進(jìn)、爬坡和原地回轉(zhuǎn)。據(jù)介紹，為了讓采礦車的行進(jìn)更加自由，團(tuán)隊(duì)研發(fā)了相關(guān)技術(shù)，不需要任何人工操控，可以自主感知采礦環(huán)境，四條履帶能夠根據(jù)海底實(shí)際地形實(shí)時(shí)調(diào)整方向和狀態(tài)，適應(yīng)海底復(fù)雜地形行走的需要，這在國(guó)內(nèi)也是首創(chuàng)。

　　據(jù)團(tuán)隊(duì)介紹，“開(kāi)拓二號(hào)”的研發(fā)，共實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)同類研究的6個(gè)“突破”：首次實(shí)現(xiàn)深海重載作業(yè)采礦車布放作業(yè)水深突破4000米大關(guān)，達(dá)到4102.8米，并獲得了大量多金屬結(jié)殼、多金屬結(jié)核等深海礦產(chǎn)樣品；首創(chuàng)深海復(fù)雜海底地形高機(jī)動(dòng)行進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)30度以上陡峭海山、深海稀軟沉積物等各種復(fù)雜海底地形的安全、穩(wěn)定行進(jìn)；首創(chuàng)深海多礦類復(fù)合鉆采技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多金屬結(jié)殼、多金屬結(jié)核等不同類型礦石高效開(kāi)采與收集；首創(chuàng)深水重載作業(yè)智能精細(xì)控制技術(shù)，形成作業(yè)路徑智能規(guī)劃、跟蹤與避障能力，實(shí)現(xiàn)深水厘米級(jí)精準(zhǔn)定位；首創(chuàng)非金屬纜深海重載布放回收技術(shù)，實(shí)現(xiàn)4100米水深重載裝備布放回收，安全工作負(fù)載等指標(biāo)位居國(guó)內(nèi)前列；創(chuàng)新深海環(huán)境擾動(dòng)監(jiān)測(cè)評(píng)估技術(shù)，采礦車還搭載了環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)海底羽狀流生成擴(kuò)散、水下作業(yè)噪聲等環(huán)境影響情況進(jìn)行了全面監(jiān)測(cè)與評(píng)估，為我國(guó)深海礦產(chǎn)資源勘探與綠色環(huán)保開(kāi)采提供了珍貴的一手材料和數(shù)據(jù)。

　　隨船參加海試的青島海洋地質(zhì)研究所深海地質(zhì)與礦產(chǎn)室副主任黃威表示，“開(kāi)拓二號(hào)”具備高效、穩(wěn)定地采集深海多金屬結(jié)殼礦石的能力，針對(duì)附著在斜坡基巖之上的多金屬結(jié)殼，它的切削能力可以把結(jié)殼和基巖快速分離開(kāi)，高效地把結(jié)殼礦石吸入集礦箱。此外，該深海采礦車的爬坡和避障能力可以讓它在復(fù)雜地形環(huán)境下實(shí)現(xiàn)多方向進(jìn)行，從而大范圍覆蓋結(jié)殼礦區(qū)，提升礦石采收率。同時(shí)，深海采礦車的布放與回收是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)?！伴_(kāi)拓二號(hào)”連續(xù)5天在6級(jí)風(fēng)、4級(jí)海況條件下作業(yè)，成功完成了多次、連續(xù)深海布放、海底作業(yè)與提升回收，裝備安全性、可靠性得到了檢驗(yàn)。

　　從實(shí)驗(yàn)室到大海，三代船海人十年“開(kāi)拓”路

　　“2013年，國(guó)外深海采礦裝備研發(fā)早已經(jīng)達(dá)到了一定水平，但是在國(guó)內(nèi)相關(guān)研發(fā)還沒(méi)有完全起步，當(dāng)時(shí)我就覺(jué)得在深海探采這方面，中國(guó)需要填補(bǔ)空白?！?從最初的一個(gè)設(shè)想，到蔚藍(lán)大海的海試，“開(kāi)拓”系列深海采礦車首席科學(xué)家楊建民一干就是十年。他帶著團(tuán)隊(duì)主動(dòng)對(duì)接國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，先后成功研制了深海重載作業(yè)采礦車“開(kāi)拓一號(hào)”與“開(kāi)拓二號(hào)”。其中，深海采礦車“開(kāi)拓一號(hào)”2021年成功實(shí)現(xiàn)了1305米深海試驗(yàn)。新一代深海重載作業(yè)采礦車“開(kāi)拓二號(hào)”，主要由深海采礦車主體、大承載光電復(fù)合臍帶纜和重載布放回收絞車等多型裝備組成，長(zhǎng)6.0米，寬3.0米，高2.5米，重量約14.0噸，設(shè)計(jì)作業(yè)水深6000米，具備深海多金屬結(jié)殼、多金屬結(jié)核與深海硫化物等多類型礦產(chǎn)綜合開(kāi)采能力，技術(shù)性能達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際一流水平。

　　在這十年的研發(fā)過(guò)程中，楊建民的團(tuán)隊(duì)不斷地充實(shí)了許多新興力量：十年前，趙國(guó)成是上海交大船舶海洋與建筑工程學(xué)院的一名研究生，他入學(xué)時(shí)就在導(dǎo)師的影響下，把深海采礦選為自己的研究方向。這次海試趙國(guó)成是以青年骨干教師的身份參加的?！皬膶?shí)驗(yàn)室里幾米水深的水槽測(cè)試到這次數(shù)千米水深的深海海底采礦作業(yè)，我獲得了一段十分寶貴的學(xué)習(xí)和鍛煉經(jīng)歷。海試成果讓我們很振奮，我更加篤定深海采礦將會(huì)是我未來(lái)的研究方向?！?/p>

　　“‘開(kāi)拓二號(hào)’海試是系統(tǒng)級(jí)項(xiàng)目，考驗(yàn)的不僅僅是采礦車在深海高壓環(huán)境下的性能，對(duì)重載作業(yè)布放回收系統(tǒng)也是重大挑戰(zhàn)。采礦車、光電復(fù)合纜和絞車沒(méi)有經(jīng)過(guò)實(shí)海驗(yàn)證，面臨著很多不確定性。” 團(tuán)隊(duì)成員、上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院副教授劉明月介紹說(shuō)，在海試過(guò)程中，交大師生三代“船海人”通過(guò)多學(xué)科合作突破了一個(gè)又一個(gè)難題。

　　瞄準(zhǔn)“大海洋”，服務(wù)上海科創(chuàng)中心及現(xiàn)代海洋城市建設(shè)

　　近年來(lái)，上海交通大學(xué)服務(wù)國(guó)家海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略和上?？苿?chuàng)中心及現(xiàn)代海洋城市建設(shè)，提出“大海洋”戰(zhàn)略，匯聚學(xué)科優(yōu)勢(shì)重點(diǎn)打造海洋裝備交叉創(chuàng)新研究平臺(tái)。2019年獲批建設(shè)教育部深海重載作業(yè)裝備集成攻關(guān)大平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上于2021年獲批上海長(zhǎng)興海洋實(shí)驗(yàn)室新型研發(fā)機(jī)構(gòu)，以高端海洋裝備研發(fā)為核心，打造準(zhǔn)工業(yè)化實(shí)驗(yàn)室，重點(diǎn)布局“深海裝備與資源開(kāi)發(fā)”等四大研究方向，有組織開(kāi)展深海重載作業(yè)裝備關(guān)鍵技術(shù)等研究。

　　“開(kāi)拓”系列采礦車的成功研制將有力推動(dòng)上海長(zhǎng)興海洋實(shí)驗(yàn)室成為我國(guó)深海采礦技術(shù)的重要研究基地。未來(lái)，學(xué)校將繼續(xù)以“大海洋”建設(shè)為抓手，凝練關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)科研成果，穩(wěn)步推進(jìn)深海采礦高端海洋裝備研制，努力向成果化、產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)移。

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