記者 邊雪
深海，蘊藏著無數的資源和地球的奧秘。
為探向海底更深處，發展藍色生產力，一艘承載著夢想的大國重器，正向大洋深處進軍。11月17日，由中國船舶集團自主設計建造的我國首艘大洋鉆探船“夢想”號在廣州南沙正式建成入列，使我國成為全球第三個設計建造大洋鉆探船的國家。
作為國家“十四五”重大科技創新工程，“夢想”號最大鉆深11000米，是全球鉆探能力最強、科學實驗功能最全、智能化水平最高、綜合運維成本最低的鉆探船，可執行大洋科學鉆探、深海油氣勘探和天然氣水合物勘查試采等國家戰略任務，有望率先實現人類“打穿地殼、進入上地幔”和“開發地球深部資源”的夢想。
“夢想”號不僅承載著科學家們的夢想，也承載著“船舶人”為國擔當、建造“重器”的夢想。十年磨一劍，我國自主設計建造的首艘大洋鉆探船“夢想”號如何建成？全程參與了“夢想”號系統總成攻關的鉆井系統副總建造師李云軍告訴記者，建造“夢想”號是黨和國家的使命重托，“大家伙都是抱著‘使命光榮、使命必達’的決心投入工作，玩的就是高精尖，干的就是未知數，拼的就是堅韌不拔，沒有一個人臨陣退縮。”
“夢想”號如何實現多項首創？
“夢想”號大洋鉆探船總噸33000，長度179.8米、型寬32.8米，續航15000海里，可以連續不斷地在海上工作120天。
在無參考經驗的狀況下，研發團隊創新提出了“小噸位、多功能、模塊化”設計理念，突破新一代液壓鉆井系統裝船及多功能集成、最新一代30兆瓦蓄能閉環電網應用等8項關鍵技術，首次完成大洋鉆探裝備的自主研制，船舶尺度規模控制和綜合性能水平實現超越，并取得完全自主知識產權，使我國在海洋科技領域實現重大突破。
我國首艘大洋鉆探船“夢想”號。（圖源：受訪者）
“夢想”號設計建造團隊成員張海彬表示，“夢想號”建造過程中最大的難題，就是如何確保在大洋鉆探、油氣勘探、科研實驗等各項功能集于一身的情況下，在面對惡劣海況仍能夠安全平穩運行的前提下，讓“夢想”號具備優越的航行通過性和運營成本控制方面的國際競爭力。
“我們在整個研發過程中，應用了模塊化的設計理念，采取了鉆機主體固定、鉆材堆場切換、營運設施共享的原則。這個船的吃水是9.2米，吃水的量級可以滿足全球大部分航道航行、碼頭停泊。船的總高81.2米，比日本的“地球”號降低了將近40%，即使在8米的輕載吃水下，也完全可以滿足深中通道大橋的安全通行要求。”張海彬說。
值得注意的是，“夢想”號的深海鉆探能力也是全球領先，船體首次配置了全球最先進的綠色環保全液壓提升鉆機，頂驅舉力達到1000噸，具備11000米鉆探能力。這也是國際首次實現“傳統隔水管、傳統無隔水管、輕型隔水管、無隔水管泥漿閉式循環”等4種作業模式和“繩索取芯、提鉆取芯、氣舉反循環取芯”等3種取芯方式，大幅提升了硬巖高效持續鉆進能力，鉆探效率提升40%。
“夢想號”船載實驗室。（圖源：受訪者）
記者注意到，作為全球最先進的大洋鉆探船，“夢想”號不僅鉆探能力強，還實現了我國多功能船載實驗室自主設計的突破——建有全球面積最大、功能最全的船載實驗室，總面積超3000平方米，涵蓋海洋科學、微生物、古地磁等九大實驗室，采用數字孿生等信息化技術，可實現鉆采作業全過程監測、科學實驗智能協同。
如何打造最強船舶心臟？
“夢想”號強大的鉆井系統，由50多個復雜的子系統組成，綜合集成關鍵設備就有500多臺套。在螺螄殼中做道場，如何成功將“夢想”號打造成為“小噸位、多功能、高水平”的世界頂尖海洋工程裝備？
其中，國際首創的連體雙月池設計是其中一環。“因船上鉆井區域空間有限，無法容納不同作業模式所需的所有設備。為此我們創新采用了連體雙月池的設計，并對四種模式下的所有設備，管系和電纜進行建模。”“夢想”號鉆井系統技術經理謝勰告訴記者，采用單元模塊化的方式，實現不同作業模式下，設備的快速切換，不僅滿足了鉆采多模式作業的需求，也大大提高了深海鉆探取芯的效能。
要實現“夢想”號的各種先進功能，離不開強大的能源供應。“夢想”號采用新型蓄能閉環電網技術，電站容量達到30兆瓦，相當于一個25萬人口縣城的用電規模。其電網由六臺電壓6600V功率5000kW柴油發電機組、1100kWh三元鋰電池組和電池管理系統組成。這套系統不僅能為海上作業提供了強有力的保障，而且能使全船綜合能耗降低15%，提升全船運行的經濟性、安全性。
我國首艘大洋鉆探船“夢想”號。（圖源：受訪者）
黃埔文沖副總工程師王永珊告訴記者，“夢想”號采用了閉環電網和電池蓄能技術，簡單來說，是為了有效減少在網發電機數量、降低油耗、減少排放，提高系統運行的經濟性、可靠性。
按照 DNV和CCS船級社要求，在設計過程中需要完成實船短路測試，用以驗證系統保護設計方案的可靠性、安全性。“為此，我們事先充分進行了實船短路試驗方案和試驗工裝的準備，并在試航中一次性成功驗證，保證了‘夢想’號今后的供電安全。”王永珊解釋道。
從電站出發，船上7臺推進器以及各種用電設備通過長達1200公里的電纜連接在一起，相當于北京到上海的距離，是相同尺度集裝箱/散貨船的十多倍。在狹小的空間內，主干電纜從艉部沿上甲板左、右舷通道和管弄往艏部和上建布置，施工難度極高。
“夢想”號是全球技術最先進，也是建造施工最復雜的船舶之一。全船2330臺套設備、48696根管系、1200公里電纜組成巨系統，施工技術和精度要求高，工程量是同尺度船舶的數十倍。
“從電纜施工的物量和施工難度來說，‘夢想’號可以說是全國第一。”“夢想”號電纜施工負責人智增輝告訴記者，這條船的電纜長度是相同尺度集裝箱/散貨船的十多倍，加上主船體被分為3個巨型總段，所以施工難度是幾何倍數的增長。
“其中，艏部又是全船電纜布置最密集的部分，我們最多采用了11層電纜托架。因為部分設備到貨不及時，造成電纜鋪設無法一次性完成，在電纜托架本來就小的情況下，還必須為后續進電纜預留空間。”智增輝說。
7臺推進器成就“定海神針”
普通船舶在海上，受到風、浪、流、涌等外界影響，想保持正常航向都存在困難，而“夢想”號的設計要求是在6級海況下可以正常作業，長達數千米，甚至萬米的鉆桿必須像“定海神針”那樣穩穩地鉆入海床中，到底“夢想”號是如何做到的呢？
答案就在“夢想”號的強大動力系統中。“夢想”號副總建造師伍常斌告訴記者，在海上，“夢想”號可以利用船上的7臺推進器，使船身能在浪涌中保持船舶艏向和位置不發生變化。“這樣船上的鉆桿就能像定海神針一樣穩穩地插在海中，從而保證鉆探的順利。”
“夢想”號配備了3臺4000kW全回轉主推和3臺3500kW全回轉伸縮推以及1臺1500kW側推，動力定位能力達到國際最高的DP-3級。在浪奔浪涌中，“夢想”號可以通過衛星定位、聲吶定位、羅經、運動參考系統（MRU）等傳感器計算外界環境力，再自動向推進器發出逆向推進指令，實現在海中“不動如山”。
其中，3臺全回轉伸縮推是船廠迄今總成過的最大伸縮推，首次采用焊接密封，首次使用3D全站儀進行精度控制。并且建造中伸縮推需要進行全程升降試驗，升降高度差達4.3米。
“夢想”號入列后，將由廣州海洋地質調查局運營使用，承擔國家重大科技項目和國際大科學計劃中的大洋科考鉆探任務，作為我國今后超深水鉆探和水合物試采的核心裝備，“夢想”號也將揭開我國海洋科技發展的新篇章。
