“滴滴滴”,深远海浮式平台家族的电话响了。
“我们要探索深远海的生物群落,请求支援。”海洋科学家发来讯息。
“收到!”深远海浮式生物科考平台立刻出发。
科学家们乘坐在平台上搭载的潜水器来到海底,进行了生物调查,采集了样本,回到深远海浮式平台上的实验室,一点点拼凑着深远海的生物资源图谱。“我们要开辟深远海养殖场,请求支援。”渔民们发来讯息。
“收到!”深远海浮式渔业养殖平台立刻出发。
渔民们在深远海建立大型网箱,这里水质优良、水体交换通畅、养殖面积大、鱼类活动空间广,养出的鱼质量上乘。渔民们在深远海浮式渔业养殖平台上工作、生活,耕耘着深远海渔场。
“我们要在深远海进行油气资源开发,急需清洁的电源,请求支援!”石油工人发来讯息。
“收到!”深远海浮式风电平台立刻出发,通过转动三片大扇叶,给深远海油气开发提供了大量绿色电力。深远海蕴藏着丰富的生物和矿产资源。科学家通过探索深远海,寻找生命起源的奥秘、探查海底资源的分布、掌握海洋变化的规律……
可是,在茫茫大海上,没有落脚的地方,如何干活呢?这时,就要呼叫深远海浮式平台家族,请求帮助。
▲我在平台上工作
深远海浮式平台家族成员众多,有深远海浮式海洋科考平台、深远海浮式物探调查平台、深远海浮式渔业养殖平台、深远海浮式油气开发平台、深远海浮式旅游平台等等。它们本领各异,哪里有需要,它们就会在哪里挺身而出,大显神通。
深远海浮式平台长什么样子?
简单来说,深远海浮式平台的主体,是钢板搭成的大盒子,大盒子漂浮在海面上,被几条大绳子拴在了海底,这样,就不会被大风大浪吹走了。
在大盒子上,按照不同的功能需要,像搭积木似的,放上各种设备、机械和居住模块,就形成功能各异、成员众多的深远海浮式平台家族。在深远海工作生活可不容易,那里有很多“小淘气”,时不时来捣乱。浮式平台家族成员必须要勇敢地接受挑战,像“定海神针”一样安全、稳定、可靠,才能守护在平台上干活的人类。深远海域的地形地貌地质特殊,从深水到浅水变化剧烈,在这种环境条件下,波浪“小淘气”诞生了,小小的局部范围内它能够完成180°大回转,行进方向捉摸不定。浮式平台双手牢牢地抓着海底的砂石,身体随着海浪摇摆,但它必须要保持稳定,不能剧烈晃动。还好,浮式平台修炼的是太极功夫。波浪来了,它就摇一摇;风吹来了,它就在绳子的牵引下,动一动,讲究的是卸力。忽然,海面上波起云涌,那是台风“小淘气”来了!它的奔跑速度很快,瞬时可达到每秒100米以上。台风“小淘气”跑过海岛,大树被拔起,房屋被吹倒,只有像爱斯基摩人住的那种小小矮矮的房子,才能幸免于难。眼看着台风“小淘气”越来越近,浮式平台想:“任凭风吹雨打,我自巍然不动!”,它使出浑身解数,全力抵抗台风,确保不被吹跑。▲风暴来临时的平台一景
除此之外,浮式平台还要忍受高温、高盐、高湿、高光照的煎熬。这“四高”联合攻击,可以轻易腐蚀钢铁之躯。遥想家电空调老弟,来到海上不到一年,身体就被锈穿,不久就泄了气。而浮式平台要炼就金刚不坏之身,在海上连续工作20年以上。
浮式平台为什么这么厉害?因为有许多科学家在它身后加持助力。
为了减少风险,科学家在工作站开展了近十年的环境监测,采集了大量宝贵数据,掌握了局部海洋环境的演化规律,所以才能准确预报大部分的恶劣海况。每当坏天气即将来临,科学家就会提醒浮式平台,有充裕的时间做好准备,迎接挑战。
其实,浮式平台很厉害,也有我的一份奉献。
你问我是谁?
你知道大型海上浮式平台是如何建造的吗?
或许,你在建筑工地上看到过,工人们用钢筋水泥、一砖一瓦,建起一座座房屋。但在海面上,工人也是这样浇筑施工的吗?不是的。浮式平台的面积很大,无法在工厂整体建造。于是,工人会预先制造好平台的各个模块,再把模块运输到海面上进行拼接。而我的工作,就是将各个模块安全连接起来,拼成大型海上浮式平台。
▲我(左一)和同事在平台上工作
海上浮式平台的模块是如何连接在一起的呢?
你做手工时,是不是用卡榫、卡槽,或是胶水,把各个模块粘连在一起?海上浮式平台的连接,也需要用到一些工具,我把它们称为连接器。
有一次,我接到一个任务,要给一个海上浮式平台设计连接器系统。这个平台称得上是“庞然大物”,面积足有几个足球场大。要在不停摇摆晃动的海面上,连接起数十米、甚至数百米的平台模块,并且要保证在台风来的时候不被扯坏,又要能根据需要进行平台的自主拆装。这连接器究竟该如何设计?连续几十天,我绞尽脑汁、苦思冥想、食不知味呀!
大门的铰链,一端连接大门,另一端连接门柱,通过中间的轴允许大门来回相对转动,正好契合平台连接器的需求。
于是我决定用铰链的原理做四组连接器,将平台模块连接起来。可是,四组连接器必须同轴以保持受力均匀,也就是说,在数十米宽度方向上的定位误差不能超过1毫米。为什么要求那么严格呢?
比如家里的大门,如果铰链不同轴,门就转不开了;如果铰链间隙大,门就会晃荡。所以,必须要控制平台连接器的加工误差。可是,这对船厂的工艺来说是一个巨大的挑战,施工陷入僵局。
不过,我们科研团队可是藏龙卧虎的,最终,我们的专家通过激光定位镗孔技术,将这个问题解决了。海上浮式平台该如何根据需要,在海面上实现自主拆装呢?最初我和团队考虑采用两艘船辅助开展拆装试验,一左一右,用船顶着,控制平台拆开后的运动。但沙盘模拟结果显示,平台就是在遇到恶劣海况时才会分离。试想,海面上波涛汹涌、电闪雷鸣、狂风骤雨,浮式平台模块被迫要相对分离。如果出动两艘船前来辅助,真是危险重重,这船谁能开?谁又敢开?我组织团队连夜调整技术方案。
我们在平台甲板上设置一套系泊装置,通过特定的缠绕方式,并结合轴的插拔,就能够有效地控制这两个模块,平稳地拆开,安全地对接。▲平台实际拆开俯视图
最终,我们在不依靠外部装备协助下,仅用2个小时,成功实现了复杂海况条件下,双模块平台的国际首次自主拆装。海洋装备是否可行,绝对不能纸上谈兵,得实际验证才行。理论上,所有的公式都有假设,而现实中有各种考虑不到的因素,理论无法穷尽所有的可能性,我们只能不断地简化、假设,最后让理论接受实际的检验。
有一次,我们将平台模块拉到海上去调试,验证技术是否可靠。当时,我担任总指挥,要确保这一系列调试的动作都平稳、顺利地完成。
我们要将平台左右两端的绳子拴在海底,平台才能平稳。说是绳子,其实是由不同规格的钢链、钢索和尼龙绳分段组合而成。但刚完成一端连接时,海面上突然出现热带风暴,乌云从东边弥漫到西边,像拉上窗帘一样,天一下子就暗了。十分钟后,海面上狂风暴雨。热带风暴发展速度非常快,天气预报未能预报到这一现象。
大家没法继续干活,只能躲在船舱里,盼着坏天气赶紧过去。
在海上多待一分钟就多一分危险。我们就像大海上的一叶扁舟,风雨飘摇,命悬一线。天黑了,我依旧急得睡不着觉。平台只连着一个点,它能扛住热带风暴吗?工作人员的安全能保证吗?万一这个点没扛住,平台会不会直接被吹跑了?
狂风巨浪一来,拴住平台的绳子就被拉紧,同时发出“嘣嘣嘣”的声音,而我的心也跟着“嘣嘣嘣”地跳起来。
那个晚上,我起了三四次,冒着风雨到甲板上检查设备,生怕出现问题。
到了第二天早上,风雨小了很多,平台安然无恙,它经受住了考验,我们悬着的心也落了下来。一个海洋装备的诞生,要经历很多环节,不仅要在电脑上设计好,还要在实验室里验证好,更重要的是让装备抵抗住实际的海洋环境。所谓的搞技术、搞研究,重要的一步就是要拿到实际工程中去检验。所以,知行合一非常重要!审校/《科学故事会》编辑部