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近日，在我國海域，隨著(zhù)一股濃煙直沖云霄，長(cháng)征十一號運載火箭從2.5萬(wàn)噸的“泰瑞號”駁船上騰空而起，以“一箭五星”的方式成功將五顆衛星送入預定軌道。
也是在近期，長(cháng)302米，重達3萬(wàn)多噸的亞洲最大導管架“?；惶?rdquo;在陸豐油田海域成功滑移下水，創(chuàng )造了深水導管架下水的亞洲新紀錄，標志著(zhù)我國超大型深水導管架成套關(guān)鍵技術(shù)和安裝能力達到世界一流水平。
在海上火箭發(fā)射和導管架安裝工程最為驚心動(dòng)魄的環(huán)節，上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院海洋工程團隊為這些上天入海的“國之重器”提供了海上作業(yè)現場(chǎng)數據監測，助力我國掌握了海上火箭發(fā)射船海上作業(yè)和深水導管架下水過(guò)程的“核心密碼”。
交大智慧助力“一箭五星”發(fā)射成功
2022年4月30日11時(shí)30分，在我國海域，隨著(zhù)一股濃煙直沖云霄，長(cháng)征十一號運載火箭從2.5萬(wàn)噸級的“泰瑞號”發(fā)射船上騰空而起，以“一箭五星”的方式成功地將五顆衛星送入預定軌道。
交大海洋工程團隊在本次海上發(fā)射任務(wù)中，完成了含陣風(fēng)9級惡劣海況下的全過(guò)程的發(fā)射現場(chǎng)數據監測工作。與陸基發(fā)射相比，在海洋環(huán)境作用下，海上發(fā)射平臺始終處于隨機搖動(dòng)狀態(tài)。如何降低平臺運動(dòng)對火箭起飛的影響，選擇合適的發(fā)射窗口，是海上火箭發(fā)射需要解決的重要難題之一。
火箭發(fā)射現場(chǎng)
交大海洋工程團隊作為山東省重點(diǎn)研發(fā)計劃項目海上火箭發(fā)射與回收項目的參研單位，開(kāi)展發(fā)射與回收船運動(dòng)響應極短期預報理論與方法、發(fā)射現場(chǎng)監測與模型試驗等方面的研究，為海上發(fā)射過(guò)程監控，科學(xué)決策提供了強有力的數據支撐。
在此之前，我國分別于2019年6月和2020年9月，通過(guò)長(cháng)征十一號火箭完成了國內首次海上發(fā)射及首次商業(yè)發(fā)射任務(wù)，交大海洋工程團隊均參與發(fā)射過(guò)程，基于多次海上實(shí)測積累的寶貴數據，團隊還將負責研發(fā)發(fā)射平臺運動(dòng)實(shí)時(shí)快速預報系統，進(jìn)一步提高海上火箭發(fā)射穩定性。
我國首次獲得
300米級超深導管架下水軌跡實(shí)測數據
“?；惶?rdquo;超深水導管架由中海油深圳分公司建造，對推動(dòng)我國海上油氣增儲上產(chǎn)、保障國家能源安全具有重要戰略意義。這個(gè)“大家伙”長(cháng)302米，重達3萬(wàn)多噸，水上部分伸出駁船舷外80多米，入水時(shí)長(cháng)不到1分鐘。要想在這么短的時(shí)間內，完成滑移下水的全部數據監測和回收，難度不小。
“?；惶?rdquo;導管架下水
從今年1月初接到“?；惶?rdquo;導管架下水動(dòng)態(tài)過(guò)程監測任務(wù)起，交大海洋工程團隊的實(shí)測成員就開(kāi)始忙碌起來(lái)。為了獲取最精確的數據，他們不僅要監測巨大的導管架本身，還需要同時(shí)對下水駁船的位置、姿態(tài)等進(jìn)行監測，還原實(shí)際滑移下水全部過(guò)程。
“我們開(kāi)發(fā)了自容式運動(dòng)采集倉和結構應力滑移監測系統，實(shí)現了對導管架和駁船姿態(tài)、導管架關(guān)鍵結構動(dòng)態(tài)載荷的完整測量。”項目負責人李欣研究員介紹說(shuō)。為了保障高精度衛星定位信號對整個(gè)下水過(guò)程信息的完整監控，監測系統需要貫穿整個(gè)302米長(cháng)的導管架，團隊解決了長(cháng)距離GPS監測信號傳輸難題，同時(shí)保證了整個(gè)系統具備高可靠性，保證了數據監測的精度。
上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院
海洋工程團隊成員工作中
面對復雜的海上作業(yè)環(huán)境，團隊設計了多源信息校驗和互備份的綜合監測方案，確保監測方案的可靠性和監測結果的可信度，還開(kāi)發(fā)了無(wú)人化、遠程化的監測技術(shù)，實(shí)現了岸上遠程調試-海上設備快速啟動(dòng)的聯(lián)動(dòng)模式。
隨著(zhù)所有監測設備的成功收回，實(shí)測任務(wù)獲得圓滿(mǎn)成功。這是我國首次獲得300米級超深導管架下水軌跡的實(shí)測數據，標志著(zhù)我國掌握了深水導管架下水過(guò)程數值分析的“核心密碼”。隨著(zhù)我國深水開(kāi)發(fā)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，更深更大的導管架已經(jīng)開(kāi)建。寶貴的實(shí)測數據也將為更深水導管架平臺的創(chuàng )新設計、安全運維和設計軟件驗證提供堅實(shí)的數據支撐。
茫茫大海精準定位
給海上“巨無(wú)霸”裝上“眼睛”
無(wú)論是重量超2萬(wàn)噸、高60多米的世界最大、亞洲首個(gè)海上柔性直流換流站的安裝，還是把精準的海上作業(yè)引導系統安裝到總長(cháng)超200米、載重量5萬(wàn)噸的半潛船上，交大海洋工程團隊的每次任務(wù)都是和復雜多變的海洋環(huán)境打交道，拿到一手實(shí)測數據，給海上“巨無(wú)霸”裝上一雙“眼睛”。
從2012年交大海洋工程團隊第一次著(zhù)手研究海上安裝作業(yè)監測技術(shù)，并成功完成當時(shí)我國最大海上氣田“荔灣3-1”的導管架下水和浮托安裝工程，迄今剛好十年時(shí)間。團隊成員也不斷更迭成長(cháng)，很多當時(shí)的稚嫩的面孔已經(jīng)變成今日團隊的中堅力量。
這支隊伍不僅得到國內同行認可，還多次走出國門(mén)，在國際舞臺上大展身手。2017年，交大海洋工程團隊與中遠海運特運等單位合作，在馬來(lái)西亞海域連續完成兩個(gè)動(dòng)力定位浮托安裝實(shí)測項目，將長(cháng)達216米、寬達43米的五萬(wàn)噸級半潛船準確駛入兩側間隙只有幾厘米的導管架，難度堪比“天宮號”對接。2018年，團隊再次與中遠海運特運合作在中東波斯灣和德國北海海域連續完成了六個(gè)海上浮托安裝工程，其中德國海域的安裝的BorWin3項目是世界上最大的海上風(fēng)場(chǎng)換流站，獲得了國內外同行的高度評價(jià)。
