不一样的大洋钻探船

智慧大脑让“梦想”号更智能

深海钻探船被称为海洋科技“航母”。2017年底，“梦想”号建设项目获批，中国舰船研究设计中心承担综合信息系统及智能船舶系统的研制工作。该中心有“战舰摇篮”之称，24年来已牵头设计了“大洋一号”等10多艘科考船。即便如此，面对“梦想”号这个大块头，团队仍要迎战一个个技术上的无人区。

在“梦想”号项目总设计师王兴众的带领下，团队成员走访参与科学钻探和地质调查的科学家，整理分析科研钻探船的作业系统……经过反复论证，可行性研究报告得到各方认可。就在大家准备大干一场时，意想不到的事情发生了：某国外厂商突然提出拒绝合作。

“关键核心技术讨不来，必须靠自己。”团队全体成员下定决心：不蒸馒头争口气，中国的“梦想”号，中国人自己建。时间紧、难度大，团队成员不分昼夜地工作。经过一年多艰苦攻关，他们编制完成了综合信息系统的256份技术图纸，多项技术在国内科考船中属首次应用，打破了外国的技术封锁。

此后，设计团队协助建造方，把蓝图变为现实，让“梦想”号拥有全球规模最大、最先进的科考船综合信息系统。这个综合信息系统有13个子系统、1 000多个终端，覆盖全船20 000多个监测点，可实现开采、监测、管理等高度智能化和自动化。

“深海岩心从钻探到传输实现全自动，科学家能更便捷地开展研究。”团队成员陈曦介绍，“这就好比鱼虾从海里捕捞上来后，一部分直接加工处理，剩下的放冰柜里储藏保鲜，这一过程全部由系统操控完成。”

为了确保船员和设备安全，“梦想”号配备了智能安全管控系统，整船布置了167个摄像头，密切监控着每一个角落。船上还配备了智能穿戴设备与体检仪器，能够实时了解船员动态位置，并获取人体相关健康信息。如果出现异常情况，系统会自动报警，船员可以立即采取措施，避免更严重的情况发生。此外，综合调度系统还将指挥和通信结合，让船员之间的沟通更高效，确保作业的顺利进行。

三级动力定位系统让“梦想”号更平稳

“梦想”号可以在6级海况下正常作业、16级台风下安全生存。“梦想”号能如此平稳，主要是基于该船配备的三级动力定位系统（DP-3）。

动力定位系统因其不依赖抛锚或系缆、部署和撤离迅速、对水深不敏感等优点，被广泛应用在深海油气开发、潜水作业、海底管道和电缆敷设及科学考察等方面。它的工作原理是，计算机通过控制推进器的推力大小和方向，以对抗由风、浪、流等造成的外部作用力，从而使船体位置和船头朝向保持不变，保证船体稳稳地保持在同一个定位。

在“梦想”p5hvfkMfoMslcqN7PN+FHfU8HhJx2WBhMVTJhZUeTMs=号上，动力定位控制系统中的传感器、位置参考系统和控制器均采用冗余设计，动力和辅助系统分布在3个防火分隔区域。“这样设计的优势是，任何单个舱室的动力系统一旦发生故障，其他舱室的依然能发挥作用，这就是三级动力定位系统。”广州海洋地质调查局盛利介绍说。

精确的位置测量是动力定位系统的基础。“梦想”号安装了6套位置参考系统，分别基于卫星和声呐等两类不同的工作原理，包括3套差分全球卫星定位系统、1套北斗卫星定位系统、2套超短基线声呐定位系统。所有系统的位置测量精度都达到分米级别，并不受作业区域的影响，任何一套位置参考系统都能满足定位要求，大大提升了动力定位系统的可靠性。

动力定位系统用的电从哪里来？盛利说，“梦想”号安装了7台推进器，采用全电力驱动，为动力定位系统提供动力。为了保障电力供给的稳定，“梦想”号采用了闭环电网技术，即将多个中压配电板首尾互联，形成一个环形的供电网络。

与传统的分段电网相比，闭环电网可减少运行发电机的数量，提高发电机效率，还能缩短发电机运行时间，降低维护成本。此外，闭环电网还具有容量大、抗冲击能力强、可靠性高、使用灵活的特点。然而，闭环电网中可能会出现的短路、接地和发电机故障等问题，将影响其他配电板和发电机的正常运行。为了避免上述情况发生，“梦想”号闭环电网采用了先进的计算机综合保护系统和高级发电机保护技术，实现了对电网及发电机故障点的精准判断和快速切除。

专家表示，目前，闭环电网技术在船舶的应用并不多，主要应用于深水钻井平台或者钻井船等发电机装机数量较多的工程船舶。“梦想”号的闭环电网也已完成实船接地和短路实验，并通过中国船级社和挪威船级社的验收，在我国钻探船中尚属首例。