今年“五一”前夕，中國船舶集團有限公司七〇八所副總工程師、中國首艘大洋鉆探船“夢想”號總設計師張海彬，與研發(fā)團隊代表一同接受表彰。一艘“夢想”號，讓張海彬個人獲2026年全國五一勞動獎章，也讓研發(fā)團隊獲全國工人先鋒號。
張海彬
小身材，大夢想
科學家們執(zhí)著于大洋科學鉆探，是因為它是打開“地球之門”——“莫霍面”的“鑰匙”。
“莫霍面”是地球地殼與地幔之間的分界面，打穿“莫霍面”是探究地震、火山活動等重要地質過程的關鍵。張海彬介紹，整個地球的地殼平均厚度約17公里，但海上和陸地上的分布不均勻，陸地上可能達33公里，海上卻只有6公里左右。當年的“科拉超深鉆”只鉆到了陸殼的三分之一，距離“莫霍面”還有相當遠的距離。如果這樣的深度放到海上，就非常容易鉆到莫霍面了。
2014年初，在中國第二次大洋科學鉆探起航前，張海彬登上了“決心”號參觀，從中國科學家口中得知：我國除了要繳納高昂的費用、上船名額受限外，還不能把鉆取的巖心帶回自己的國家，只能在船上開展科學實驗。這種受制于人的處境，讓張海彬有了研發(fā)我們自己的大洋鉆探船的夢想。
彼時，張海彬已經有了中國首座第六代深水鉆井平臺等海洋油氣開發(fā)裝備的研發(fā)設計經驗，但面對這艘中國科學界心心念念的大洋鉆探船，他依然感到壓力巨大。
“‘夢想’號與油氣鉆井平臺不同，除了具備海洋油氣勘探功能之外，還具備天然氣水合物勘查試采、大洋科學鉆探取心和船載實驗功能，作業(yè)系統更復雜，研發(fā)設計難度更大。并且，不像別的船可以有母型船借鑒，這艘船要走國內獨立自主研制的路線，完全是從零開始自主研發(fā)。”張海彬說。
更重要的是，科學界對“夢想”號的期待極高，希望同時實現運營成本低和作業(yè)能力強的目標。
要想讓鉆探深度達11000米，“夢想”號必須攜帶1100多根9米多長的鉆桿，同時，它要實現多種作業(yè)功能，作業(yè)能力更強。而且，大洋科學鉆探屬于公益性的科學研究活動，出于控制運營成本的考慮，船舶尺度規(guī)模要盡可能小，總噸要控制在33000，而且為減少補給次數，自持力要達到120天，可變載荷要超15000噸。這些矛盾的要求，簡直是“魚與熊掌都要兼得”。
面對“不可能完成的任務”，張海彬與團隊成員迎難而上，從2015年啟動立項論證，到可行性研究、初步設計、詳細設計、建造海試，再到2024年建成交付，“夢想”號成功實現看起來“矛盾”的要求，成為全球最先進的大洋鉆探船，有望助力科學家們首次實現“打穿地殼、進入地球深部”的科學夢想。
精益求精，不留遺憾
七〇八所研究員、“夢想”號副總設計師趙建亭從深水鉆井平臺開始就與張海彬并肩作戰(zhàn)，一起合作了20余年。他介紹，張海彬平時性格溫和，但在工作上卻死磕挑戰(zhàn)，精益求精，總想把事情做到最好。
這種精神在“夢想”號的研發(fā)設計過程中屢屢展現出來。比如，光是船體高度這件事，就曾困擾團隊兩年時間。
夢想”號的母港位于廣州海洋地質調查局科考碼頭，出海作業(yè)要通過深中大橋，因此水面以上的高度不能超過76.5米，這對于高度一般超過百米的鉆探船而言是巨大的挑戰(zhàn)。
在一次次的頭腦風暴中，張海彬帶領團隊在全球范圍內首次提出兼具油氣勘探和巖心鉆取功能的液壓鉆機配置方案，用液壓鉆機代替了傳統的電驅鉆機，不僅功能強大，更“削”低了井架高度。
同時，在一夜夜的輾轉反側中，團隊成員大膽提出下沉式月池的設想。
“大洋鉆探船在極端情況下，要能承受海上的強臺風，對船體強度要求極高，如船肚子是中空的，必然會影響結構強度，因此下沉式月池方案前所未有。通過數百次仿真模擬和海量數據分析，我們最終確定了下沉式連體雙月池設計方案，讓鉆臺高度再降20%。”張海彬說。
就在大家沉浸在攻克難題的喜悅中時，現實又給整個團隊“當頭一棒”——鉆探作業(yè)時可能會有可燃氣體冒出，井架頂端必須安裝數米長的透氣管，但此時井架和鉆臺已“降無可降”，再加上這幾米，“夢想”號又超高了。
“那時候確有‘山窮水盡’的感覺，團隊里也有氣餒的聲音，覺得要求太高難以實現，甚至船東都表示，干脆減少井架內預接存儲鉆桿的數量，從三根變?yōu)閮筛@樣會犧牲作業(yè)效率，但井架高度可以大幅降低。”張海彬回憶。
但作為總設計師，張海彬覺得不甘心：“如果妥協了，‘夢想’號就不是全球最先進的大洋鉆探船，此前所有追求作業(yè)效率的努力也會功虧一簣。”他告訴團隊成員，再堅持想想辦法，絕不在關鍵性能上留下遺憾。
他帶著團隊成員翻閱船級社規(guī)范，以及鉆井作業(yè)的規(guī)程與要求，最終又找到了突破口，創(chuàng)新的點子靈光乍現——透氣管只有在作業(yè)時才需要，既然這樣，就做一個可折疊的設計，船舶在航行時就把透氣管收起來。通過這一方案，團隊終于又迎來“柳暗花明”。
類似這樣的創(chuàng)意閃現還有很多：為了實現生活樓與實驗樓之間的自然采光，借鑒景區(qū)玻璃棧道，創(chuàng)新設計了一種帶防水玻璃窗的格柵走道平臺，兼顧了自然采光、遮擋雨水和安全性需求；為了解決了鋁質直升機平臺防火難題，提出帶集油槽的鋼質保護層設計方案，替代了百斤重的駕駛室窗防火窗蓋，永久免除了船員頻繁安裝和拆除鋼質窗蓋的工作……
張海彬還提出“小噸位、多功能、模塊化”設計理念，研究了不同作業(yè)系統的共性和個性需求，采用“共性系統固定搭載、個性系統機動搭載”的技術路徑，國際上首次在同一艘船上實現了四種鉆探模式和三種取心方式，以“小噸位”實現了“多功能”，完美兼顧了大洋科學鉆探、深海油氣勘探和天然氣水合物勘查試采等多種作業(yè)功能。
在整個攻關過程中，張海彬帶領團隊突破了十大類五十余項關鍵核心技術。正如他所說：“限制條件從來不是枷鎖，而是創(chuàng)新的催化劑，正是這些看似無解的難題，逼著我們跳出固有思維，找到更優(yōu)的解決方案。”
青絲成雪，終有回報
今年50歲的張海彬頭上已經有了許多白發(fā)，但十多年前，他剛接手“夢想”號項目時，還是滿頭黑發(fā)。
趙建亭告訴記者，“夢想”號研發(fā)建造過程中，有150余家參研參建單位，在不同階段，不同單位都有不同的挑戰(zhàn)和難題需要克服。
“作為總設計師，張海彬每天要面對許多不同專業(yè)，每個專業(yè)每天都會遇到各種問題，這些問題會匯總到張海彬這里，由他協調解決。毫不夸張地說，他每天都要面對N個問題，要工作至深夜，是我們當中最晚入眠的那個。”趙建亭說。
項目在不同階段有不同工作模式，比如初步設計和投資概算審查階段，張海彬經常凌晨5點起床，乘坐最早的飛機前往北京與項目申報單位溝通，第二天又要趕到廣州與項目實施單位交流，聽取各方意見，然后連夜完善技術資料，一直工作到凌晨，再小瞇一會兒，就繼續(xù)早起開會匯報。結束后，當天他又乘最晚一班飛機飛回上海，因為后面還有工作等著他……
除了體力上的消耗，十年時間里，張海彬的心里一直壓著一塊大石頭——“夢想”號重量重心控制能否達到預期。
重量重心關乎到“夢想”號總體性能和作業(yè)指標能否實現，對于沒有任何母型船可以借鑒的首制船，特別是配置了復雜作業(yè)系統的船舶來說，難度非常之大。國內外有不少船舶重量重心控制失敗的案例，為了保證穩(wěn)性安全和維持作業(yè)能力，而不得不采取在船體上增設浮箱、配置壓鐵等措施，增加建造和運營成本。
可以說，重量重心控制關乎著“夢想”號的成敗。張海彬帶領團隊協同船廠以及各系統設備供應商，在研發(fā)設計、設備采辦和施工建造中采取了全過程精細化重量重心管控機制。
2024年6月，經最終傾斜試驗測定，“夢想”號空船重量比控制目標降低了1%，重心高度降低了2%，重心縱向和橫向位置偏差控制在千分之二以內，這意味著實船重量重心控制比預期更好。那一刻，張海彬一直懸著的心才算落了下來。
2024年11月，“夢想”號在廣州正式入列。看著陽光下熠熠生輝的“夢想”號，張海彬心情非常激動，在團隊的共同努力下，中國人完全獨立自主研發(fā)設計和建造的大洋鉆探船終于成為現實，在那一刻感到付出的所有辛苦都非常值得，大家的努力終于換來了夢想成真！
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| 來 源：解放日報/七〇八所
