梦想号“梦想”号是国家“十四五”重大科技创新工程,船长179.8米,宽32.8米

欢欢看军事 2024-11-20 17:46:25

梦想号

“梦想”号是国家“十四五”重大科技创新工程,船长179.8米,宽32.8米,排水量42600吨,续航力15000海里,自持力120天,载员180人,具备全球海域无限航区作业能力,可满足大洋钻探取心和深海资源勘探等不同作业需求,最大钻深可达11000米,同时可在6级海况下正常作业、16级超强台风下安全生存,满足全球主要海域桥梁通行及码头停靠条件,是全球钻探能力最强、科学实验功能最全、智能化水平最高、综合运维成本最低的钻探船。

在国外技术垄断、没有可参考经验的情况下,以中国船舶708所为核心的研发团队创新提出了“小吨位、多功能、模块化”设计理念,突破了全球首台兼具油气勘探和岩芯钻取功能的液压钻机的装船应用等10大类50余项核心关键技术,成功解决了大洋科学钻探、深海油气勘探和天然气水合物勘查试采等多种功能同船融合设计的难题,实现了综合性能的大幅提升和运营成本的有效控制,并取得完全自主知识产权,打破了我国大洋钻探装备研制长期受制于人的局面。

“梦想”号首次配置了全球最先进的绿色环保全液压提升钻机,钻深可达11000米,是全球首艘钻深超过万米的钻探船。她的顶驱举力达到907吨,可以将长达11000米重500吨的钻杆提起,避免全部重量集中到钻头;最大扭力为惊人的169500N·m(差不多是家庭小汽车的600倍);高压泥浆系统工作压力达1000公斤(相当于1000个大气压)。钻井系统工作时,如同一把巨大的冲击钻,利用顶驱带动钻杆钻头和高压泥浆来切削岩石。

“梦想”号还在国际上首次实现“传统隔水管、传统无隔水管、轻型隔水管、无隔水管泥浆闭式循环”等4种作业模式和“绳索取芯、提钻取芯、气举反循环取芯”等3种取芯方式,大幅提升了硬岩钻进能力,钻探效率提升 40%。超强的功能,使“梦想”号可以胜任可燃冰、氢气、稀土、金金属结核等多种深海矿藏的勘探开发功能。

“梦想”号实现了我国多功能船载实验室自主设计的突破,打造了全球面积最大、功能最全、流程最优的“海上移动实验室”,总面积超3100平方米,可满足基础地质、古地磁、无机地球化学、有机地球化学、微生物、海洋科学、天然气水合物、地球物理、钻探技术等海洋全学科实时研究需求。

“梦想”号作业工况复杂,高精尖设备多,为了更好地协调指挥诸多工作系统,由中国船舶701所牵头研发了该船综合信息化系统。系统由8大子系统组成,全船监测点位超过20000个。通过实验室信息化、钻采作业监控、水合物作业监控系统对船上三大作业区域进行统一管理;通信保障系统负责对外沟通交流,保障通讯安全;智能安全管控系统对全船区域进行实时视频监控,保障所有作业可视化;弹性网络系统联通各个子系统,保障各系统交流顺畅;云数据系统为各系统提供软件支撑,对数据进行整合处理;综合调度系统协调各系统进行统一调度。八大子系统各司其职,成就了船舶界“最强大脑”。

“梦想”号搭载全球最先进的新型30兆瓦蓄能闭环电网,不仅能为海上钻探作业提供了强有力的保障,而且使全船综合能耗降低15%,提升系统运行经济性、安全性。该智能电站由6台功率为5000kW柴油发电机组、1100kWh三元锂电池组和电池管理系统组成。采用闭环电网方案,在动力定位工况下,船上电力系统可分3个分区独立运行,也可闭环运行。闭环模式下,全船的电力供应就可以实现共享,最少仅需2台主发电机同时在网,即可满足作业要求,避免了能源浪费;当一个分区发生短路后,其它分区也不会受到影响,不会发生像百姓家庭一处短路、全家断电的情况。该船电池储能系统在船上用电量少时可以存储多余电能,在用电量多时可以释放能量,起到削峰填谷的作用;在船上电网出现短暂失电故障时,电池系统还能维持船舶动力系统短时运行。

“梦想”号配备了3台4000kW全回转主推和3台3500kW全回转伸缩推以及1台1500kW侧推,动力定位能力达到国际最高的DP-3级。普通船舶在海上遇到风、浪、流、涌等外界影响时,其三维坐标会发生较大变化。而“梦想”号则可以通过卫星定位、声纳定位、罗经、运动参考系统(MRU)等传感器计算外界环境力,由动力定位系统自动向推进器发出逆向推进指令,实现在海中“不动如山”,从而保证海上作业的顺利进行。“梦想”号可在6级海况正常作业,能有效延长作业的窗口期。

“梦想”号上有两套6000米作业级ROV、两套A型架、两套电动绞车系统。该系统设计理念先进、功能齐全、作业能力强、可靠性高,是目前世界上最为先进的作业级ROV系统,能够完成深海水下井口操作、作业守护、海底监测等作业。

中船704所为该项目提供了包括闭环电力推进、DP3动力定位及全船监控、岩芯及伙食冷藏、阀门遥控及液位遥测、空冷通风、生活污水处理装置等系统在内的2大类6型产品配套,并在产品交付后积极配合船厂开展相关系统的联调联试。其中,闭环电力推进系统通过不断监测和反馈,对能源输入和电力传输进行动态调整和优化,实现船舶在作业和航行时的动力需求与精准操控;DP3动力定位实现船舶在复杂海况下精准定位,全船监控系统实时监测各项运行参数确保安全高效作业;岩心库、低温库、高温库、冰温库冷藏系统用于储存天然气水合物样本、岩心样本、钻采设备、船员伙食等,为其提供合适的保存环境;空冷通风装置用于调节船内空气环境,保证各设备正常运行和人员舒适;阀门遥控及液位遥测便于对船上阀门进行远程操作管理以及对液位进行远程监测,提升钻采船整体的运行效率和安全性。

作为“梦想”号动力系统集成供货单位,中船711所为该船提供了主发电柴油机及推进系统全方位的集成供货服务,供货范围涵盖主发电机组、电力推进系统、推进器系统、DP-3动力定位系统、中控系统、SCR后处理系统等关键设备。该项目采用电力推进系统中技术难度最高的DP-3中压闭合环网技术,同时创新性地融入了最新的电池储能技术。在动力定位模式下,可以实现三段母排闭环电力供应,同时结合储能系统的投入,可以有效减少在网机组数量,实现船舶综合能耗降低15%左右。同时也减少机组运行和维护时间,有效延长设备使用寿命。同时,作为振动噪声控制咨询机构及技术责任单位,七一一所为“梦想”号提供了整船振动噪声控制方案,严控设计、建造、系泊等全过程中声学质量,提供多种型式的减振降噪装置,包括发电机组双层隔振装置、排气消声器、辅机及钻采设备隔振装置等,实船舒适性满足中国船级社G-ECO 1级要求。此外,“梦想”号还配置了七一一所自主研发的智能机舱系统和智能能效管理系统,取得了i-Ship(M,E)符号。智能机舱系统实现了基于大数据分析的设备健康管理,通过预测性维护减少了停机时间和维护成本,显著提升了设备的可靠性和安全性。智能能效管理系统可以在线监测智能分析,为能源消耗异常提供预警及能效优化建议,有效降低了能耗和碳排放,树立了行业标杆。

东方电气集团所属东方宏华深度参与“梦想”号研制工作,作为“梦想”号三大支撑单位之一,从最初的船型功能定位到项目立项申报,再到承担国家科研课题和实船建造,东方宏华一直全力为“梦想”号护航。在研制阶段,东方宏华建立了大洋钻探和水合物试采技术装备体系,为促进天然气水合物产业化进程和深海资源开发提供了重要装备保障。2019年,东方宏华承担了工信部《水合物试采井控系统集成设计技术研究》课题,其研究成果应用于“梦想”号大洋钻探船的性能改进方面,获得业界一致好评。2021年,进入“梦想”号实船建造阶段,东方宏华承担了智慧自动化泥浆、散料、钻井水等处理系统研制任务,实现了“梦想”号泥浆系统全流程自动化、智能化处理,通过采用先进的自动化仪表和设备,实现了钻井液配浆、钻井液净化、散料输送储存等作业流程的高效控制和管理。

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