本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。
编辑|侃侃
今日话题:深海采矿船我国如何被技术封锁的?
说到深海挖矿船,最出名的应该是我国负责承建的“鹦鹉螺新纪元”号,这是全球首艘深海作业的挖矿船。“鹦鹉螺新纪元”号挖矿船最高光时刻应该是在年,当时他刚刚从马尾造船厂出坞引起了众多官媒的报道,作为当时世界独一无二的深海挖矿船,挖矿、挖稀土样样在称得上“海底捞”神器。
当日本在深海发现稀土矿石,很多自媒体文章就开始狂欢了,日本想要用装备价格租借“鹦鹉螺新纪元”号挖换船,被中国拒绝,虽然这个事件真实性是有待考证的,但也足以说明它的重要性。
不过很多人不知道的事,中国建造“鹦鹉螺新纪元”可以说是自豪,但也让我们体会到了辛酸。为什么这么说?我们先来说一下值得我们高兴的事情,因为“鹦鹉螺新纪元”挖矿船宽有40多米,长度达到米,作为水深可达多米,在海上作业周期可持续5年以上。
作为世界首创创新,它的各项技术均处于世界前沿,许多设计都是全新尝试建造,也没有任何的参考系数,一切都只能从零开始。除此之外,它的各项配备非常豪华,可以容纳人居住和工作是名副其实的海上挖矿工程,这就是典型的创新创造,创建海工业创典型。
当然有些人可能会说了,不就一挖矿的这也属于前沿技术?所谓下海容易下深海难,更何况是下深海开山取矿,当然是难上加难,深海挖矿船的采矿过程:去辅助矿机铲平海底,接着用碎矿机碎矿,然后是集矿机将含有水分的浆质矿物积聚上来,再通过深海提升泵把矿浆送至海面的采矿床上,再经过矿物脱水系统,诸暨脱水后,由装卸系统分送到船内的矿石仓贮存,每一步都在深海区作业。
这看似很简单,但是你会遇到几个问题,比如说海底深度达到1千米以后,能见度几乎为0,再比如1千米的海底大气压力会达到陆地的倍左右,这些苛刻的条件对于装备的性能就提出了极高的要求。
所以世界上只有少数国家才能建造深海作业船,也正是因为它如此先进,不管是对于提升海工装备的影响力,还是整个海洋工程的技术水平都是意义重大。
年当它成功出屋的那一刻就成为了各大媒体的主角,所以说是幸福的没有说错,那么为什么还会说是痛苦的?一般的自媒体都喜欢报喜不报忧,这样点赞率会高一些,大家也喜欢看,但侃侃一直坚信既要有足够的科技激发我们的爱国情感,也要实事求是,直面问题才能不断进步。
所以我要经过详细的查找验证发现,因“鹦鹉螺新纪元”号的背后竟然隐藏着我国海工装备目前承受的剧痛主要有两点:
第一:核心设计能力欠缺
因为“鹦鹉螺新纪元”号挖换船是由迪拜的船东下单,给福建船舶马尾造船厂来承建,最后会被租用给加拿大鹦鹉螺矿业公司,然后设计是交给新加坡的设计公司来制作,也就是说挖矿船的核心技术和所有权都不属于中国,而这种核心技术缺失不仅仅是挖矿船,而是整个海洋工程装备。
如果要说中国科技行业最薄弱的有哪个环节,那么海工装备一定名列前茅。根据统计我国海工装备差不多80%以上都是靠进口,而上游的研发和设计进口基本被欧美垄断,除了技术还有另外一个原因市场萎靡。
年石油暴跌最受打击的就是开发石油的海工装备,全球市场从最高的多亿美元一路下跌到50多亿,仅用了4年。
年7月,由于迪拜船东未能付清万美元尾款,马尾造车厂被迫主动取消“鹦鹉螺新纪元”号的合同建造第一次搁浅。
年12月,加拿大鹦鹉螺公司宣称将组建新的公司,收购“鹦鹉螺新纪元”号,但是之后经查证再三查询已无下文,也就意味着“鹦鹉螺新纪元”号很有可能再次搁浅,所以说深海挖矿船其实是中国海工装备的缩影。
第二:核心材料技术欠缺
华丽轰动的背后是无数个被扼住咽喉的科技,总之中国海空装备在全球玩家中仅位于第三梯队,排在第二梯队的日韩星之后,尤其是原材料,我国绝大多数抗腐蚀性海洋材料仍然依赖进口。
大家猜一下,如果我们有一天抗腐蚀性海洋材料被卡脖子,我们将损失多少?这个答案在年是0亿人民币,如果我们再把范围扩大到整个抗腐蚀材料,损失金额将在提升三倍。
年中国30位院士带领团队调查发现仅在年中国腐蚀成本就达到了2万亿人民币以上,占当年国内生产总值的3.34%,单看数字大家可能不会有感觉,来对比一下。
我国国产航母山东舰的造价是亿,也就是说一年腐蚀的损失就可以造出艘航母。我们来想象一下,如果我们无法进口众多原材料会发生什么?所以有科学家将海洋材料称作一个关乎民族工业基础命运的科学话题,你们同意吧?
从6年开始,我国出台了数个扶持政策把海洋工程技术与装备列为八大重点突破对象之一。
年又提出建成海洋强国的目标,但这个过程真的不容易。这种科技突围几乎发生在每一个海洋工程技术方面,比如这次的“深海一号”就是自行设计的,囊括了多项设计创新,还比如旋转导向钻井技术,中国就遭遇了长达20年的技术困局。
这边请大家科普一下:旋转导向是一种海上快速打井技术,同样打一口井,海上打井的成本是地面的数10倍,为了快速打井,通常要在几千米的地下采用能任意拐弯的钻头,这样海上钻井平台就那一次性大范围覆盖海域可以提高效率,节省成本。
但是这种导向技术要求严格,基本上是处于技术保密级别,根本不卖,而且是按天算钱,每天租金就高达五六万美元,最关键的是即使你租了,也是国外公司自己派人去操作就完了就拿走,整个过程禁止参观,这样不仅耗时耗钱,还极其不方便。
如果有一天他们不租给我们了,我们的海上开采设备可就成了一堆废铁了,于是我国开始了长达20年的艰苦攻关,直到年1月才由中国石化胜利石油工程公司成功攻克,类似的基础突破还有LNG的殷瓦钢,也是经过50年努力才研发成功的。
LNG船是指运输液化天然气的专用船舶,是国际公认的高技术高难度高附加值产品。由于它能在零下摄氏度下超级份工作又被称作是海上超级冷冻车。超低温的环境就对刚才提出了极为严格的要求,如果说LNG船是造船业的“皇冠”,那么殷瓦合金就是“皇冠”上的明珠。
在我们开始研究前,全世界只有一家国外企业可以生产殷瓦钢,年宝钢完美的完成了相关认证和模拟实验,成为世界第二家成功研制薄膜型殷瓦合金企业。我国也成为为数不多能造出LNG船的国家。
政策的引导加众多的技术突破,已经让我国浅海油气开发技术方面处于国际领先水平,进军深海必然成为下一阶段的目标。海洋工程技术的提升又可以反哺我们海洋军事实力,比如上面讲到的钢材,鞍钢集团研发的甲板钢,九扁钢等特殊钢装备在我国航母、驱逐舰的舰长上,助力我国实现中国海洋强国的梦想。
一场海洋科技竞争正在徐徐铺开,我们在这场竞争中并非完全处于劣势,追赶的步伐也非常强劲。