未来产业赢领明天丨勇往直“潜”，“大力士”

发布日期：2023-12-13 15:47 浏览：

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2018年7月，上海中车艾森迪海洋装备有限公司(以下简称“中车艾森迪”)在上海揭牌，并宣布由其生产的250马力的无人遥控潜水器下线。这是中国中车“下海”后，在国内研制生产的首台套深海装备，它不仅能潜入数千米深的海底，还能提起几吨重物，堪称深海的“大力士”。近年，公司又陆续发布了6000米级的深海探采作业机器人、3000米级的深海管缆挖沟机、2000米级的电缆敷设犁等整机装备，还有配套海工装备电驱动布缆机、水下维修作业系列工具产品。

三年进入发展快车道，跻身行业头部

“‘高风险、定制化、挑战大’是这个赛道的三大标签，一开始大家都不看好这个特种细分方向，而且短期业绩拓展和增长空间非常有限，在地理位置上，临港新片区远离市中心，在创业初始阶段，吸引优秀的专业人才加入难度较大。”中车艾森迪总工程师张定华一口气说了横在创业之初路上的“三座大山”。

国内首个铺设犁，完成海试交付，实现跨洋作业

基础班底靠集团行政指令外派至上海，一群勇往直“潜”的有为青年“抛家弃口”来到临港，开始艰难的技术攻关和潜伏。“大家有过油气价格下跌时行业惨淡后的迷茫、技术讨论过程中的面红耳赤、厂房和实验室建设过程的群策群力，终于从平台搭建、系统构造、部件开发到工艺制造，到2018年完成整机下线是第一个里程碑。”在张定华看来，这些坚持苦尽甘来。

随着首套业绩的突破，和国内客户的认可以及各种扑面而来的机会，大环境背景下，临港自贸区人才促进政策频出，团队近三年时间进入了发展的快车道，从当初的12人发展到142人，并吸引了一大批一流高校毕业的硕、博士加盟，伴随着产业开发应用迭代的过程，团队也成为该细分方向国内专业深海机电液控一体化团队的佼佼者。

张定华认为，产业发展过程中应带着技术找场景，或是带着场景找技术，“而我们是带着战略找技术和场景。”张定华进一步解释，中国高铁成为国家名片后，中车围绕高铁技术的同心多元化战略，陆续提出了打造风电装备“立起来的高铁”、新能源客车“胶轮上的高铁”和深海装备“海底里的高铁”这些新方向的打造。于是，带着高铁技术和打造“深海高铁”的战略任务，中车艾森迪尝试寻找在海工领域的应用场景，“我们发现传统的海工产业都是以液力为主，面对电气器件成本优势和能耗优势，于是便提出了以高铁电控技术与传统船舶海工技术相融合的电动化技术路线。”

张定华表示，由于对深海的高压强环境及其他风浪涌流潮的多变性，没有标准、没有先例的情况下摸索是唯一的“笨办法”——从开发水下自承压永磁电机、磁齿轮到水下电力电子变压器等电能变换装备，从动力系统到嵌入式控制系统，从水下机器人本体到水面收放系统，通过逐步摸索、借鉴、融合，直到开发出多类型的部件和整机产品。这为我国的“深海高铁”装备梦打下了基础，为国家深海资源的安全开发和运维提供了利器，弥补了我国在该方向的欠缺。

国内首个ROV式挖沟机，完成了批量交付，实现海底管线作业自主化

深海管线是实现对远洋油气、通信、能源输送的生命线，对其进行深埋是最直接、经济、有效的保护手段。近几年，公司聚焦该方向实现了挖沟机、敷设犁、布缆机等高端装备的从零到有，并成为该细分方向的头部企业，助力了我国深海作业能力的提升。

“深海采矿作为缓解我国电动化和储能产业井喷发展带来的稀土贵金属不足的有效途径，我们作为深海采矿国家队核心成员，核心参与了由大洋协会牵头的十三五国家深海多金属结核采矿项目，主要负责动力输配及中央控制系统研发。”张定华自豪表示，为了实现我国深海矿区的开采，目前公司正承担该方向装备研制的国家重点研发项目1个、参与3个，与国内优势团队共同探索5500米的深海采矿工程化途径。“目前正在进行该大系统的设计和装备核心技术攻关时间，将在2026年完成海试验证。”张定华信心满满。

精准攻破三大“密钥” 做深做大深海开发

然而，深海资源开采面临着高压、黑暗、强腐蚀等诸多困境，如何在“不可能”的空间探索资源开采的“可能性”？关键“密钥”为何？

国内首个后浪号ROV，完成4500米海试，8天完成9个潜次，业内首个海试与商业合同航次完成

“首先，就是智能控制算法的测试问题。”张定话一语道破关键。“深海环境复杂，出海成本高，因此不能接受产品的样机测试。”换言之，一次出海必须一击即中，但实际大家对深海作业的认知远远不够。“为了解决控制系统和控制算法的有效性问题所需要的测试环境，大家通过头脑风暴的集思广益和持续的讨论，发明建立虚拟海洋环境和机器人模型，与真实的控制器相匹配，搭建一套半实物仿真平台，这样通过积累的海底水文地质参数，可以虚拟构造出不同的海况，同时根据具体的作业任务可以对控制算法进行有效的调试，确保控制系统出海就能干活的目标。”张定话解释道。

为了实现高效的直流供电和深海电机直接驱动，自承高压强的电能变换技术是第二只“拦路虎”。“在深海领域，我们的认知范畴是1000-6000米，再往深处还需克服强腐、黑暗、多盐，陡峭地形、时变风浪涌流的复杂耦合挑战，每走一步都是艰险。”

再者，则是系统轻量化的问题。张定华介绍，水下机器人并不是长期工作在水下，因此它需要反复回到水面甲板和返回水下工作这一反复的过程，而母船甲板和水下机器人就像孕期的母亲和孩子一样，需要有一个脐带缆进行连接，而这根脐带缆的重量随着深度增加越来越大，这不仅增加了脐带缆自身的重量和成本，还增加了甲板上收放绞车的重量。“为了解决这个问题，我们大胆采用了纤维不承重缆来取代传统的钢丝缆，但新的问题又来了：机器人失去了承重缆的保护，需要入水后就立即需要自己浮游控制，并达到作业水深；飞溅区如何和布系统形成受力连接，保证机器人能吊出水面的难题。”为了解决这两个问题，中车艾森迪研制出水下游车进行入水连接和解锁，实现甲板和机器人在水下的受力连接和解锁，完成了水下安全布放回收。对于机器人的控制，从控制系统的响应和冗余控制上做了控制系统架构的改变，保证下水后响应的及时性，提高机器人来回的效率和应对故障下的热冗余能力。