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【超级实验室】海洋工程国家重点实验室:打造“超级引擎”

央视新闻客户端 央视新闻 2015年10月08日 12:16 A-A+ 二维码
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  建设海洋强国,是中国的国家大战略。建设海洋强国必须大力发展海洋高新技术。在上海交大,有这样一个国家实验室,他们专门做深海里的高科技,给钻井平台装传感器,向万米深海研发无人机探潜。可以说,中国最先进的深海技术和最强劲的深海装备很多都是从这里走向大海。

  上海交大海洋工程国家重点实验室主任杨建民正在对远在南海的海洋石油981深水钻井平台进行实时监测,大屏上呈现的是,对海上平台实测数据进行分析处理后,借助三维仿真技术还原的海上实况。杨建民介绍,“这套系统已经可以显示舱壁的应力,那下一步的话,我们应该对于锚链的应力显示出来。可使工程人员随时观察到锚链在恶劣海况下它的一个应力的情况。”

  钻井平台够不够结实,关键看船体舱壁,而够不够稳,就要看用于深海固定的锚链。通过这个系统,981钻井平台的一系列安全指标都将一目了然。

  杨建民所领导的上海交大海洋工程国家重点实验室,以海洋深水试验池、海洋工程水池、船模拖曳水池、空泡水筒、结构力学实验室、船舶操纵性实验室和水下工程水池等组成一个试验研究群,堪称中国船舶与海洋工程的科研大平台。2012年5月9日,杨建民及其团队参与设计建造的“海洋石油981”钻井平台在南海海域正式开钻。中国终于突破了欧美在深海半潜平台上的垄断,打造出南海油气资源开采的旗舰。不过在杨建民看来,这仅仅是新的开始。他的目标是让深海作业的钻井平台更安全、更智能。杨建民对记者说,“在海洋平台的预报当中,通常人们以前用理论的解析方法、数字的计算方法,以及室内的模型实验来进行预报。但是这些方法由于像非线性问题、黏性问题,以及模型尺度的问题,都存在着一定的不足。如果想得到真实的海洋平台的一些情况,就要到现场去,真实地记录它当时的一个状况。”

  2010年,美国墨西哥湾“深水地平线”钻井平台发生爆炸,并引发空前的环境灾难。从那时开始,杨建民决心给南海深水平台装上传感器,能够远程实时监测平台的安全性。按照他的设想,这将是一套极为复杂的系统,融合高精度实时监测,卫星通信、人工智能、三维仿真等多种技术,涵盖平台运动实时测量,海风、波浪、海流等海洋动力环境监测,关键结构载荷监测,系统数据远程传输,数据处理与分析,数据查看与现场重现,安全评估与诊断等多个系统。而要实现这些功能,最大的挑战仍在海上。杨建民说,“在实船的现场进行测量,其实存在着很大的困难,和室内的实验相比较起来,它将会经历到非常恶劣的海洋环境。同时测量的时间那是比室内实验多几十倍,甚至几十倍更长的时间,一定时候人员要撤离的情况下,将会有无人值守的情况下来进行测量,这些都是很难的一些问题。”

  给45层楼高、比足球场还大的钻井平台装上各种各样的传感器,然后在千万里之外远程实时监测,这个设想,放眼世界没有先例,而困难也异乎寻常。整个团队每天反复测试,每天结束测试后,杨建民主持技术碰头会,实验室的灯光经常彻夜亮着。整整一周,杨建民没有离开实验室,最终发现,平台一旦停电重启,传感器与数据采集仪先后启动,软件会出现误判,简单说就是软件有一个漏洞,从而导致数据采集失败。团队随即升级了采集软件,问题得到彻底解决。

  从完全可控的实验室,到完全不可空的南海海域,从半小时一个实验工况,到日复一日,年复一年的海上实测,杨建民并不是心血来潮。海上实测的数据不仅仅用于判断平台状态是否安全可靠,更是对前期的模型实验进行验证,促进实验技术和实验设备的改进提高,为下一代平台开发提供设计参数。深水实验池正在做的波浪爬升实验,就是基于实测数据,对海上平台模型上浪高仪的安装密度、测量精度、抗干扰度提出了更高要求。

  模型实验越精确,下一代海上平台的设计、建造越有针对性,抗击南海狂风恶浪的能力必将越强大。杨建民坚持了5年的远程实测项目在日趋完善,日积月累的数据也让杨建民团队对更深的南海有更准确的了解。向更深领域探索始终是杨建民的追求,现在,他和他的实验室已经开始为第七代深海钻井平台量身设计更趋完美的远程监测系统。作为全球最新一代的深海钻井平台,将要进入的是海况更加恶劣的3600米以上超深水域,那里台风频发,超过三十米的超级巨浪将考验平台的安全性,也将考验杨建民和他的团队。

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