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大洋鉆探船
來源:互聯網

大洋鉆探船是指面向深海萬米鉆探的超深水科考船。

1968年,美國“挑戰者號”鉆探船首航墨西哥灣,開始了美國的“深海鉆探計劃”(DSDP),1985年“決心號”接替“挑戰者號”執行大洋鉆探任務。2005年7月,日本“地球號”—Chikyu鉆探船,正式開始投入使用。2023年12月18日,由中國船舶集團有限公司第七〇八研究所設計,中船黃埔文沖船舶有限公司建造的,中國第一艘大洋鉆探船正式命名為“夢想”號,在南沙區下水試航。12月27日,“夢想”號大洋鉆探船,在珠江口海域順利完成首次試航。

大洋鉆探船主要承擔大洋科學鉆探任務,是打造深海戰略科技力量的重要裝備平臺。

發展歷程

格羅瑪挑戰者號

格羅瑪挑戰者號是美國環球海洋鉆探公司專門為首次深海鉆探計劃設計建造的1艘鉆探船,于1968年3月建成。該船長121.9m、寬19m、深8m,排水量10500t,定員45人,最大作業水深6096m,最大鉆探深度(水深+鉆深)7600m。該船鉆探系統最大提升載荷270t,采用傳統的單錐塔式井架,井架高43m,每根鉆柱由3柱單根組合而成,長27m。1974年,井架加裝了1套游車型鉆柱升沉補償裝置,減小了波浪對鉆進和取樣的影響。該船配套裝備了鉆具重返鉆孔裝置,曾在水下3662m實現同一井口多次更換鉆頭重新鉆進。該船未配套隔水管系統和水下防噴器系統,無法進行泥漿循環和巖屑回收,因此只能采用水基液或環保泥漿進行深海鉆探取心,鉆探深度有限。在取樣方面,該船還配套裝備了液壓活塞取心裝置,與延伸式取心筒聯合使用,獲取了長575m的海底巖心。在1968—1983年的15年里,格羅馬挑戰者號先后完成了96個鉆探航次,在624個鉆位上鉆井1092口,采集深海巖心總長超過97000m,單井鉆入洋底的最大深度為1741m,鉆探的最大水深為7044m。1983年11月,隨著深海鉆探計劃的結束,格羅瑪挑戰者號退役并被拆解。

美國“喬迪斯?決心號”—JOIDESResolution

1968年,美國“挑戰者號”鉆探船首航墨西哥灣,開始了美國的“深海鉆探計劃”(DSDP),1985年“喬迪斯?決心號”接替“挑戰者號”執行大洋鉆探任務。該船原名為“Sedco/BP471號”,是美國Sedco公司和英國石油公司所屬的一艘商用石油勘探船。后改裝供大洋鉆探計劃使用,同時改名為“喬迪斯?決心號”,“喬迪斯”音譯自地球深部取樣海洋研究機構聯合體(JointOceanographicInstitutionsforDeepEarthSampling)的英文簡稱JOIDES,“決心”(Resolution)是希望它能夠繼承并發揚18世紀英國著名探險家詹姆斯?庫克率領“HRMResolution號”探索太平洋與南極地區的冒險精神。“JR號”鉆探船能操作9150m鉆桿柱,其鉆探能力為9150m,鉆探最大水深8235m,海底下最大鉆探深度為4000m左右。與先前的“格羅瑪·挑戰者號”相比,“喬迪斯·決心號”功率更大,穩定性更好,鉆進深度更深。船上裝備有12個用于動力定位的強勁推進器和提升能力達400噸的世界上最大的升降補償裝置。該船還擁有1400平方米的七層實驗室,可供沉積學、巖石學古生物學、地球化學、地球物理學等方面的分析研究。

日本“地球號”—Chikyu

地球號是由日本制造的世界最大深??茖W鉆探船,于2005年7月交付使用。該船吃水9.2m,排水量56752t,最大作業水深2500m,最大鉆探深度(水深+鉆深)11000m,最大鉤載1250t。該船同格羅瑪挑戰者號和喬迪斯決心號的最大區別是搭載了全套隔水管及井控系統設備,可實現泥漿循環和鉆屑回收,并開展油氣鉆探作業。在鉆探系統配置上,地球號采用了先進的雙聯塔型井架和雙提升系統,井架高度70m,采用512in鉆桿作業,單根長度9.5m。每根鉆柱由5柱單根組合而成,鉆桿容量≥10000m。作業時,一個井架進行起下鉆作業,另一個井架進行管柱離線接立根,作業效率大幅提高。鉆柱補償系統采用橋式起重機補償方式,最大補償能力超過450t。該鉆探系統還配置了抓管吊機、動力貓道、軌道式鐵鉆工柱式排管機、頂驅等先進的管柱處理系統,自動化程度較高。地球號船體月池開口為12m×22m,配置的隔水管單根長度為90ft(1ft=0.3048m),外徑21in,總長2500m;同時搭載1套1834in、15000psi(1psi=6.895kPa)、高約14.5m、重達380t的水下防噴器系統。船上有2套發電機系統,總功率約35000kW,能夠同時容納150人在船上工作和生活。截至目前,該船已先后開展了南海海槽發震帶試驗以及日本東北大地震后快速反應鉆探等一系列科學鉆探計劃。2019年1月,地球號在日本歌山縣海域成功鉆探至海底3260m,創造了當時世界最深的大洋科學鉆探記錄。

中國“夢想”號

“夢想”號大洋鉆探船隸屬于自然資源部中國地質調查局,由中國船舶集團有限公司第七〇八研究所設計,中船黃埔文沖船舶有限公司建造,于2021年11月30日開工。次年12月18日,大洋鉆探船在廣州市南沙區實現主船體貫通,這標志著中國深海探測領域重大裝備建設邁出關鍵一步?!皦粝搿碧柎笱?a href="/hebeideji/4606870325339291934.html">鉆探船總噸約33000,總長179.8米、型寬32.8米,續航力15000海里,自持力120天,穩性和結構強度按16級臺風海況安全要求設計,具備全球海域無限航區作業能力和海域11000米的鉆探能力。2023年5月,“夢想”號大洋鉆探船的母港之一的大洋鉆探船北部碼頭在山東青島揭牌,該碼頭為大洋鉆探船提供船舶??俊浜窖a給、指揮調度、維修養護等功能。同年12月18日,大洋鉆探船正式命名為“夢想”號,在南沙區下水試航。12月27日,“夢想”號大洋鉆探船,在珠江口海域順利完成首次試航。

設計理念

中國“夢想”號

“夢想”號大洋鉆探船按照“小噸位、多功能、模塊化”設計建造理念,突破了十余項關鍵技術,完成多項國際首創設計。該船具有全球最先進的鉆探系統,其中深水無隔水管泥漿循環系統(RMR)由中國自主研制,已實現400米級RMR研發從“0”到“1”的突破。大洋鉆探船的船載實驗室,總面積超3000平方米,涵蓋基礎地質、古地磁、無機化合物地化、有機地化、微生物、海洋學、天然氣水合物、地球物理學、鉆探技術九大實驗室,配置了磁屏蔽室、超凈實驗間和全球首套船載巖心自動傳輸存儲系統,可滿足海洋領域全學科研究要求。建有全球規模最大、最先進的科考船綜合信息化系統,由彈性網絡、云數據服務、綜合調度、作業監控、實驗室管理等九大子系統組成,采用超融合、云服務、數據中臺、數字孿生等關鍵技術,全船覆蓋超20000個監控點,可實現鉆采作業全過程監測、科學實驗智能協同。

基本設計

中國“夢想”號

“夢想”號大洋鉆探船的設計和建造,聚焦解決地球深部重大資源環境科學問題,形成了協同攻關、共同建設的大兵團作戰局面和深海科技創新體系;經150余家單位共同努力,開展56項關鍵技術攻關,突破了水動力性能綜合優化、作業系統模塊布置等10余項關鍵技術,創新集成了兩大控制系統、巖心采集等八類作業系統及30余個子系統組成的鉆采系統;具有油氣鉆探和大洋科學鉆探兩大作業模式,兼具隔水管和無隔水管鉆探作業方式。

美國“喬迪斯?決心號”—JOIDESResolution

日本“地球號”—Chikyu

價值意義

大洋鉆探船主要承擔國際大科學計劃中的大洋科學鉆探任務,致力于打造深海戰略科技力量的重要裝備平臺,推動深??萍荚賱摳叻?,全面提升認識、保護和開發海洋的能力,服務海洋強國建設。

參考資料 >

我國首艘面向深海萬米的大洋鉆探船亮相.今日頭條-光明網.2022-12-19

科技.文匯報.2023-12-29

航次申請.國際大洋發現計劃.2023-12-29

我國首艘超深水科考鉆探船實現主船體貫通.央視網.2023-12-29

我國首艘大洋鉆探船正式命名試航.中國地質調查局.2023-12-29

各項指標全部合格 我國首艘大洋鉆探船完成首次試航.北青網.2023-12-29

大洋鉆探船鉆探系統裝備現狀及總體配置研究.中國知網.2023-12-30

“決心號”大洋鉆探:打穿地球殼幔邊界進程近半.觀察者.2023-12-29

403 Forbidden.中國政府網.2023-12-29

403 Forbidden.中國政府網.2023-12-29

IODP “三艦客”.科學網.2023-12-29

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