【海洋观点】集聚力量攻克海洋装备前沿技术

“‘下五洋捉鳖’的意义绝不亚于‘上九天揽月’，要实现建设海洋强国的目标，必须具有强大的船舶和海洋工程装备技术与产业的支撑能力。”中国工程院院士吴有生近日在《2035年前值得关注的海洋装备前沿技术》的报告中，介绍了我国船舶与海洋装备前沿技术的重大需求与现状，从国际前沿的角度，指出了我国海洋关键技术的发展方向，呼吁要大力研究发展前沿科技助推海洋产业经济发展。

弥补短板 乘势而上

吴有生介绍，自2003年以来，我国的船舶产业规模发展非常迅猛，造船完工量连续多年占世界40%左右，研发能力显著增强，生产效率迅速提高，拥有了较强的科研和设计能力。同时，我国的船舶动力与配套水平能力也显著提高，一大批船舶动力与配套设备新产品研制成功，或实现了产业化。

“从船舶配套设备装船能力来看，我国现在能满足散货船80%以上、油船和中小型集装箱船70%以上的配套设备装船需求。”吴有生说。

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我国海洋工程装备制造业起步于20世纪七八十年代，实现快速发展是在进入21世纪以后。随着国内外海洋装备需求的增长，我国海洋工程装备制造业抓住市场高峰期的战略机遇，承接了一批具有较大影响力的订单，实现了快速发展，能力也明显提升。特别是近几年，我国先后自主设计建造了国内水深最大的近海导管架固定式平台，国内最大、设计最先进的30吨浮式生产储油轮，当代先进自升式钻井平台，具有国际先进水平的3000米深水半潜式平台等一批先进的海洋工程装备。

“我国船舶与海工产业正处在历史的转折点。”吴有生指出，当前，全球船舶与海工行业正处于全行业经济下滑时期，世界造船市场持续低迷的大背景下，经济运行压力普遍加大。我国也面临着总装造船产能过剩、结构调整任务沉重、船舶设计与总装造船能力存在差距、船舶动力与配套业水平与能力尤其不足等问题。

“因此，必须坚持创新驱动，瞄准国际前沿技术，尤其以发展‘绿色与智能技术’和‘动力与配套装备技术’为两个着力点，从生产规模和制造吨位增长型发展，向技术和效益增长型发展转变，从海洋和造船大国，向海洋和造船强国过渡。”吴有生说。

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吴有生建议，一方面我国应集中力量攻克绿色船舶技术，发展相应的绿色制造能力。另一方面，必须从注重造“船体”向注重造“内脏”转变，形成智能动力与配套装备自主设计制造能力的优势，从产能过剩的船舶与海洋平台总装制造群体中，培育出绿色与智能船舶和海洋工程装备新兴产业。

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聚焦10项前沿技术

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“到2035年前，我们应聚焦10项船舶与海工装备前沿技术。”吴有生提出的未来前沿海工技术包括先进材料技术、传感器技术、大数据分析技术、机器人与自动系统技术、通讯技术、智慧船舶技术、船舶智能建造技术、推动核动力技术、深海采矿技术、岛礁海域特种浮式平台技术。

“一场先进材料的革命正在悄悄到来。”吴有生说，新材料会在海洋装备中发挥越来越重要的作用，船舶结构与机械设备需要一系列性能更好、使用效率更高、可承受极端恶劣的深海环境条件的新型多功能材料，比如嵌有传感器的智敏材料、可以自检发现缺陷和损伤并进行自我修复的材料等。

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机器人与自动系统技术也在悄然兴起。吴有生表示，海运、深海采矿、油气开采、海洋制药等工业的日常作业，未来将趋向自动化，大量的机器人与自动系统将代替人力收集海洋设施的数据，或参与检查与维修。“从大量部署的海洋自动系统，到大数据分析，将会形成一个产业链，出现一批新市场。”

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在船舶智能建造技术方面，吴有生预测，未来的造船工业将以更高的自动化程度、高保真设计的集成软件、人-机界面及结构变换的可视化数据、增材制造为特征。同时，将发展一种自适应船体线形技术，根据船体表面流场速度与所受载荷的分布，微调局部线形，提高航行效率。吴有生同时指出，在质量控制、降本增效、认识能力、工作环境约束、遗留问题积累、知识产权保护等方面，新建造技术还会遇到诸多挑战。

在广阔的深海海底已经发现数量巨大的矿物资源，例如海底散布的锰结核，许多海域发现的储有高含量的锰、镍、钴、铜和稀有元素的富钴结壳山丘，以及在海底“黑烟筒”周边堆积着的丰富的热液硫化物。

“深海采矿技术将成为人类开发贵重矿物，支撑高科技工业发展的新领地，形成新的工业系统。”吴有生说。

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大力研发深海“利器”

作为我国自行设计研制的深海载人潜水器，蛟龙号刷新了世界载人深潜新纪录。我国第二台深海载人潜水器“深海勇士”号则被视为承上启下的又一深海“利器”，其国产化率达到了95%，在世界上已经处于领先地位。

“发展以载人潜水器为代表的高技术装备群成为许多国家的共识。”吴有生透露，继蛟龙号和“深海勇士”号之后，我国正在开展海底11000米的全海深深海载人作业潜器项目的研制。

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除了这些装备，大型的深海空间站也是各国关注的技术领域。深海空间站是在载人潜器基础上发展起来的新一代居住型深海作业平台，有人形象地将它比作“龙宫”。它可以自主远距离航行或驻留海底，潜深数百米至数千米，利用站载观察系统，对各种对象进行常驻及高效率的开发和水下作业。

与传统水面海洋平台、通过布放探测仪器进行海洋科考的船舶相比，深海空间站的优势有很多，可不受海面恶劣风浪环境的影响，在特殊环境下可进行长周期、高效率的水下作业。

正因如此，深海工作站研究方兴未艾。吴有生分析说，深海空间站的定位在于既提升深海资源环境探测能力，又增强深海开发与工程作业能力。它是世界上高技术大型“有人装备”与前沿“智能无人技术”的高度结合体，代表了深海载人技术与信息技术、智能技术高度融合的发展方向。

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然而，要在深海建“龙宫”并不是一件容易的事，需要突破深海条件的大型耐压结构技术、高能量密度动力技术、水下信息技术等大量关键技术。“这些研究工作将推动船舶、能源、动力机械、材料、水声、电子信息等多领域的科学和多门类的技术，谁掌握了核心技术，谁将在未来深海资源探测和开发中占得先机。”吴有生说。

文章来源：中国海洋报