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院士專家研討我國深遠海與極地高新裝備發展之路

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海洋工程裝備和高技術船舶被列為國家重點發展領域。圖片來源:百度圖片

2月17—18日,由高新船舶與深海開發裝備協同創新中心主辦的首屆“高新船舶與深海開發裝備”創新論壇,成了一場關于“深海·智能·極地”前沿理論、關鍵技術與未來發展的“盛宴”。論壇吸引了來自高校、科研院所的專家學者積極參與,為我國進一步向深遠海、向極地進軍建言獻策。

與會院士和專家表示,“工欲善其事,必先利其器。”海洋強國的發展呼喚新的核心技術,國家主權的保衛需要海洋工程和技術做支撐,海洋資源開發也需要先進的海洋工程裝備在前“開路”。

在《中國制造2025》和《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》中,海洋工程裝備和高技術船舶被列為國家重點發展領域。在此框架下,我國水面艦船、深海探測設備、極地船舶等的研制正一步步邁向“高大上”。

我國水面艦船研制已居世界先列

“為了適應國家防衛需求,近幾年我國水面艦艇裝備發展非常快速,可以說我們國家新型水面艦艇取得了跨越式的提升,在國際上屬于先進。”談及我國水面艦船技術的進展,中國工程院院士、中國艦船研究設計中心研究員朱英富說:“通過這些年的努力,我們國家水面艦船研制水平和研制能力已經進入世界先進行列,為我國海軍執行遠海防衛作戰提供了有力的保障。”

朱英富長期從事我國大型水面艦船設計,是中國第一艘航空母艦“遼寧”艦總設計師。他說,近年來,我國水面艦艇的設計思想與設計理念始終瞄準國際前沿,噸位不斷增長,遠洋航行環境進一步優化,艦船的信息感知能力、火力武備精準度、隱身技術等顯著提高,在技術和能力體系上已經與世界海軍強國站在了同一梯隊。

而說到水面艦船總體技術發展趨勢,朱英富認為,我國水面艦船技術發展還需在智能化技術、綠色技術、綜合電力技術、遠程綜合保障技術、以人為本的艙室環境與設施設計技術、海上無人系統技術等方面取得更多新的進展。

船舶制造將邁入智能時代

隨著“中國智造”潮流的涌起,智能技術也正對我國船舶智造產生著深刻的影響。

“在偌大的車間里,看不到汗流浹背的操作工人,順著傳送帶看過去,在無數的鋼材旁邊,能看到的只有幾臺機器臂不斷揮舞,輕輕松松就將一條條鋼板切成需要的形狀。車間中,切割完成后的每一塊鋼板都有‘身份標識’——標明未來它和哪些部分進行對接、怎么焊接、在船體上是哪個部位等等。”中國工程院院士林忠欽描繪了這樣一幅“船舶智能制造”的圖景:技術人員只要在后臺輕點鼠標,發出各項指令,就可以控制機器人造船。

船舶智能制造就是制造過程的全面自動化、智能化,它不僅能將工人從“苦、臟、累、險”的作業環境中解脫出來,同時也將推動造船工業脫胎換骨,朝著安全、經濟、環保、高效、舒適的方向發展。

在林忠欽看來,發展智能造船技術是趕超日韓,建設造船強國的必然選擇,也是建設制造強國的國家戰略。

“工業4.0視角下的船舶智能制造,表現為柔性生產、過程感知、數據驅動和智能決策與自執行。”基于我國船廠的現狀,林忠欽提出“三步走”的設想:第一步,建立智能車間;第二步,建立智能船廠;第三步,建立船舶智能制造大聯盟。

深海探測裝備研制已上路

眾所周知,大洋深處富含銅、鉆、鎳、錳、鐵、鎢、鋁、金、銀、鉑等近百種元素,儲量大且品位高。但由于極端惡劣的深海環境、海底礦產特殊的附著形式以及環保、輸送、控制、通訊等因素,開采難度極大。

目前,世界各國仍將深海礦產資源的開發和利用作為前沿技術問題進行探究。我國也將“開發3500米深海多金屬結核采礦試驗系統”作為國家“十三五”重點研發計劃,并提出了“完成系統整體海上試采試驗,提升我國深海采礦裝備整體技術水平”的目標,以為未來商業化開發奠定基礎。

上海交大楊建民教授團隊正在對“海底礦產開采技術”展開攻關。他表示,隨著深海礦產資源開發科學問題和關鍵技術的不斷突破,高效、環保的商業化海底采礦圖景正在逐步顯現。

深海不僅蘊藏著豐富的礦產資源,還是全球最大的獨立生態系統,包含著生命起源、生物進化的奧秘,一直是國際社會關注的另一處資源戰場。長期以來,深海資源勘探這個“富人俱樂部”一直由美國、德國、英國、法國、日本、俄羅斯等國占據。沒有攻克深海勘探與開發的關鍵技術,沒有先進的深海開發裝備,就好比沒有伸向大洋的雙手,是中國走向大洋的最大障礙。

2016年9月,中國國土資源部發布戰略規劃,將在未來5年提高深地、深海和深空的探測能力,并提出在2020年前開發11000米的深海潛水器,進軍“挑戰者深淵”——馬里亞納海溝。同年,國家科技部發布“深海關鍵技術與裝備”重點專項,全力推進全海深潛水器研制。上海交通大學教授葛彤領銜的“全海深無人潛水器(ARV)研制”項目已獲得相應重點研發計劃的支持。

全海深潛水器需要具備哪些先進的設備和技術,才能在萬米深海行動自如?葛彤介紹說,它首先要具備全面組合導航系統,保證即使在陌生的深海也不“迷路”;在近距離接觸海底之后,潛水器還要通過先進的探測裝備在海底廣闊范圍內發現目標,并開展精細調查。而如果是在海底管線周圍,它可以在極端海洋環境下定位極小的海管泄漏,防止災難的發生。“總之,它會高效、及時地將它的所見所聞所感轉化為信息,穿透萬米水深,知曉于世人。”

“這一項目最終將形成我國具有自主知識產權、覆蓋全海深的深海調查技術體系,建立全海深科學調查和取樣能力,為推動我國深遠海科技發展提供必要的裝備支撐。”葛彤表示。

走進冰凍的“熱土”

極地富含著“地球最后的寶藏”,正成為各國爭相探索和開發的另一處“熱土”。

然而人類在距離遙遠、氣候惡劣且環境脆弱的極地水域進行商業運輸以及科學考察、資源開發和漁業捕撈等活動都必須依靠適用于極地航行且符合經濟、安全和環保要求的“極地船舶”,任何國家若想實施極地戰略,必先發展適應本國的極地船舶裝備。

中國船級社上海規范研究所副所長鐘晨康指出,極地戰略地位重要,北極顯性主權競爭,南極也存在隱形主權劃分,若要參與極地事務,航運和科考是主要渠道。

中國船舶及海洋工程設計研究院高級工程師吳剛在2015年年初參加了“雪龍號”南極考察活動。作為中國新一代極地自破冰科考船的技術總師,他對極地船舶的技術發展有著較為深刻的認識。極地船舶大致可分為過境航行、極地資源開發與運輸、極地科學考察三種類型。其中,資源開發和運輸是近年來極地船舶發展的主要動力。

他透露,中國正在新建極地科學考察破冰船“新雪龍號”,破冰能力更強大、船體規模大型化。

當然,走進極地并不能僅依靠科考船,極地的開發與挺進是一個系統的戰略工程,涉及進入、探測、運輸、冰區管理、平臺供應和應急救援等多項問題,需要攻克更多更重要的關鍵技術問題,要在極地實現“進得去、待得住、管得了”。

因此,吳剛建議,應積極參與國際極地規則的制定,加快推進我國極地船舶規范以及相關配套設備的研究;要自主設計建造適應我國戰略需求的重型破冰船,同時做好極地鉆探相關技術儲備。

“還要大力培育富有經驗的極地船舶操縱和管理人員,充分驗證極地航行操作導則并持續改進。”吳剛表示,同時,還應加快我國北極航道氣象、保險等服務的發展,讓極地真正成為“聚寶盆”和“黃金航道”。

《中國科學報》 (2017-02-23 第5版 技術經濟周刊)
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責任編輯: 閆月

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