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    深??茖W與工程研究所
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    深海資源開發研究室

    研究內容介紹

      鑒于深海資源開發技術的重大意義,中國科學院深??茖W與工程研究所于2014年成立了深海資源開發技術研究室,圍繞國家海洋戰略需求,開展深海礦藏資源(包括油氣、天然氣水合物及多金屬礦產資源)的探測與開采技術、深海地質工程評價等方面研究并研制深海資源探測和地質勘查裝備。研究室由我國著名的深海礦產資源領域專家陽寧創立,已建成包括一名美籍專家(來自美國伍茲霍爾海洋研究所)在內的研究團隊。研究室目前共有研究員/正高級工程師4名,高級工程師2名,工程師及助理工程師10名,研究生10名。研究室承擔了多項中科院先導專項、中科院重點部署項目、知識創新工程領域前沿項目、海南省重大科技項目及國家重點研發計劃的研究課題,已研制成功具有自主知識產權的深海浮游式移動作業系統、深海底爬行式移動作業系統、深海底工程地質原位測試裝置、深海底鈷結殼規?;友b置以及深海多功能抓斗等。 

     

    研究成果介紹

     

      1、深海浮游式移動作業系統(ROV) 

      深海浮游式移動作業系統,最大工作水深4500米,空氣中重量4噸,有效載荷200kg,外形尺寸:3.36m×2.12m×2.35m(長×寬×高),具有2臺250kgf的液壓推進器和4臺200kgf的電動推進器,具有2臺7功能作業機械手,全臂展時持重能力91kg。深海浮游式移動作業系統是針對深??瓶嫉膶嶋H需求,以科學考察為主要作業任務的通用平臺。該平臺結合目前常用的無人潛水器ROV的技術特點,在深海復雜底質情況下根據作業任務的需求移動至目標作業點,并提供強大的支撐力和穩定的作業平臺,可完成多樣化的作業任務。平臺具備豐富的電氣、液壓、通訊接口,方便搭載各種作業工具及模塊,開展深??茖W考察和工程作業等。 

      2、深海底爬行式移動作業系統 

      深海底爬行式移動作業系統,最大工作水深4500米,空氣中重量3.7噸,水中重量2.3噸,外形尺寸:4.4m×3.5m×2.5m(長×寬×高),最大越障高度200mm,最大爬坡能力≥15°,行駛速度≥0.52m/s,裝機容量80kW。深海底爬行式移動作業系統為海底重型作業任務設計,能夠搭載巖石破碎頭、鉆機、鏈式切割、機械手等模塊,完成海底行走、巖石破碎、挖溝和巖石樣本采集等作業任務。平臺主要采用鈦合金、鋁合金、塑料等輕質材料,系統具有豐富的電氣接口、液壓接口、機械接口,并搭載多種攝像機照明燈,能夠實現多角度高清實時監控。平臺采用大離去角和接近角履帶行走機構和平衡懸掛結構,具有復雜地形的行走和越障能力。 

     

      3、深海分體式電視抓斗 

      深海分體式電視抓斗用于可視化抓取深海底巖石樣品,最大工作水深6000米,空氣中重量3.7噸,水中重量2.9噸,最大取樣區域1.7m*1.2m,最大取樣體積2.6m3,分體式設計使得裝置電氣籃和斗體解耦,保證抓斗能夠在三級海況以內順利進行海上作業。電視抓斗參加“探索一號”TS09航次,在馬里亞納海溝弧后張裂區域成功完成8個站位海底巖石可視化抓取,獲取大量海底巖石樣品,最大作業深度3535米。由于取樣靈活,操作簡單可靠,具備一定市場潛力,該分體式電視抓斗已完成成果轉化。 

     

      4、深海工程地質原位測試裝置 

      深海工程地質原位測試裝置主要用于測量海底沉積物的力學參數,通過分析處理所獲得的原始數據可以計算出作業海區的沉積物貫入阻力、側壁摩擦力、孔隙水壓力和剪切強度等工程地質參數,為海洋工程施工提供基礎參數支撐,該裝置于2019年8月完成南海海試驗證。裝置最大工作水深6000米,空氣中重量3噸,水下重量2.7噸,其中最大靜力觸探推進力100KN,觸探推進速度15~25mm/s可調,自主研發的系列數字化靜力觸探探頭工作穩定可靠,傳感數據已完成深海標定;剪切模塊最大剪切深度1m,最大量程范圍可達300Kpa;裝置還包括電氣監控系統、液壓系統和配套觀通系統,配置多個傳感器接口。

     

      5、深海富鈷結殼規模采樣車 

      深海富鈷結殼規模采樣車設計深度4500m,裝置長4.3m,寬2.3m,高1.6m,空氣中重量4.1噸,水中重量3.0噸,裝機容量80kW,每小時完成500kg富鈷結殼礦物的剝離、破碎和收集。該裝置于2018年4月在南海海域2500m水深開展了海上試驗,并獲取富鈷結殼礦石樣品,驗證了深海富鈷結殼采樣裝置的作業功能,包括布放回收時自動定向功能、海底行走功能、海底礦石破碎收集功能力,在極端復雜海底地形中具備作業能力。

     

     

      6、深海紫外激光拉曼光譜儀 

      完成深海7449m海試,成為世界上工作深度最深的激光拉曼儀器,可在深海開展原位觀測試驗及研究。同時還研發出來全海深可用的可重復使用的充電鋰電池,玻璃視窗的耐壓及密封、拉曼光譜儀監控及分析軟件、控制系統方面等技術成果。該儀器具備非常廣闊的應用前景, 可用于深海礦物、深?;衔?、深海生物方面開展原位試驗研究。

     

      另外還研發一套紫外激光拉曼光譜儀,于2018年6月27日在加拿大海底觀測網(Ocean Networks Canada, ONC) Endeavour節點成功聯網運行。通過加拿大Tully調查船和ROV ROPOS將設備布放到一處低溫熱液口,開展長期低溫熱液口生物地球化學過程監測和原位實驗。

     

      7、深海通用元器件研發 

      在開發大型深海資源開發裝備的同時,為解決許多深海常用元器件依賴進口,成本高,周期長等現象,自主研發多種深海常用的元器件,包括照明燈、閃光燈,模擬攝像機、網絡攝像機、SDI攝像機、高清相機、云臺、旋轉編碼器、磁控開關、鋰電池池等,這些元器件安裝在深海裝備上,經過多次深海試驗驗證,完全可以取代國外進口裝備,部分元器件的最大工作水深達到11000米。下圖中是目前研發的多種深海通用元器件。

     

     


    團隊介紹 

     

    學科帶頭人簡介

    陽寧,1962年10月出生,巖土工程博士,正高級工程師、博士生導師,我國深海采礦領域的知名專家和學術帶頭人,曾任深海礦產資源開發利用技術國家重點實驗室主任、中國大洋協會深海技術發展項目首席科學家、深海采礦系統1000m 海上試驗項目總設計師、ISOPE-OMWG成員。

     

    Casey, 正高級工程師,資深電氣控制專家,曾任職于伍茲霍爾海洋研究所,上海交通大學,ITG 國際電信集團(通用動力),通用動力核部門等單位。

    研究方向:電氣控制

     

    陳銘,工學碩士,2014年11月入職,正高級工程師,研究生導師;

    教育經歷:1996年本科畢業于東華大學(原中國紡織大學)工業電氣自動化專業,2009年碩士畢業于湖南大學控制工程專業;

    研究方向:電氣自動化

     

    楊陽,工學博士,2020年11月入職,研究員,傳感器領域權威期刊IEEE Sensors Journal副主編,曾任職于比利時飛利浦、日本大阪大學、美國西北太平洋國家實驗室等科研機構 

    教育經歷: 

    2009年本科畢業于中國地質大學(北京)電子信息工程專業;2010年碩士畢業于比利時魯汶大學電子工程專業;2017年博士畢業于歐洲微電子研究中心暨比利時根特大學電子工程專業 

    研究方向:海洋傳感器及柔性電子 

     

    陳為,工學碩士,2014年11月入職,高級工程師

    教育經歷:2006年本科畢業于清華大學電子工程系電子科學與技術專業,2009年碩士畢業于清華大學電子工程系電子科學與技術專業

    研究方向:深海探測及裝備技術

     

    楊文才,工學碩士,2014年10月入職深海所,高級工程師。 

    教育經歷:2005年本科畢業于西安郵電大學電子信息工程專業; 

    2009年碩士畢業于中國科學院研究生院,信號與信息系統專業。 

    研究方向:電子信息技術 

     

    肖劍宇,工學碩士,2016年3月入職,工程師

    教育經歷:2014年本科畢業于哈爾濱工程大學/英國strathclyde大學船舶與海洋工程專業;2015年碩士畢業于英國strathclyde大學offshore floating system專業

    研究方向:深海礦產資源開發系統總體方案設計研究及機械結構設計


    謝超,工學碩士,2015年4月入職,工程師

    教育經歷:2012年本科畢業于哈爾濱工程大學,機械設計制造及其自動化,2015年碩士畢業于哈爾濱工程大學機械制造及其自動化專業

    研究方向:深海資源開發技術研究與裝備、儀器研發設計

     

    歐文,工學碩士,2015年12月入職,工程師

    教育經歷:2009年本科畢業于電子科技大學測控技術及儀器專業 2012年碩士畢業于電子科技大學測試計量技術及儀器專業。

    研究方向:深海資源開采及裝備技術

     

    鄭金榮,工學碩士,2015年7月入職,工程師

    教育經歷:2012年本科畢業于華中科技大學輪機工程專業 2015年碩士畢業于華中科技大學輪機工程專業。

    研究方向:深海資源開采裝備自動控制技術 

     

    馬浩翔,工學博士,2018年11月入職,工程師

    教育經歷:2009年本科畢業于黑龍江大學高分子材料與工程專業;2012年碩士畢業于黑龍江大學高分子化學與物理專業;2018年博士畢業于哈爾濱工業大學化學工程與技術專業

    研究方向:深海資源開發裝備技術及高性能工程材料研發

     

    劉俊,工學碩士,2013年8月參加工作,工程師

    教育經歷:2010年本科畢業于武漢理工大學機械工程及自動化專業;2013年碩士畢業于重慶大學機械設計及理論專業

    研究方向:深海資源開發裝備機械工程及液壓控制技術

      

    謝家華,工學碩士,2019年1月入職,工程師

    教育經歷:2015年本科畢業于西北工業大學飛行器設計與工程專業 2018年碩士畢業于浙江大學飛行器設計專業。

    研究方向:深海資源開采裝備技術研發,動力學仿真,上位機軟件開發。 

     

    Danny Espinoza,計算機技術碩士,2023年2月入職,工程師。 

    教育經歷:2015年本科畢業于UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS機械工程系機電工程專業,2020年碩士畢業于天津理工大學計算機科學與工程系計算機技術專業。 

    研究方向: 深海探測及軟件和技術開發。 

     

    冷靜,工學碩士,2021年8月入職,助理工程師 

    教育經歷:2018年本科畢業于西南石油大學機械設計制造及自動化專業;2021年碩士畢業于中國科學院大學機械電子工程專業。 

    研究方向:深海資源開采裝備技術研發,上位機軟件開發 

     

    吳學涵,工學學士,2022 年7月入職,助理工程師。 

    教育經歷:2022年本科畢業于江西理工大學機械工程專業。 

    研究方向:深海機械設計。 

     

    胡佳云,2017年11月入職,財務助理。

     

    2017研究生:程輝,程里平 

    2018研究生:冷靜,奧馬爾 

    2019研究生:李敏,李宇霄 

    2020研究生:程輝,鐘楷銘,徐慶躍(聯合培養),孫鑫(聯合培養) 

    2021研究生:鄒陽,魏紫鴻,潘遠超(聯合培養),陳光勛(聯合培養) 

    聯系人:肖劍宇

    聯系電話:0898-88217399

     

     

     

     

     


     

     

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