負責人:“我們現在主要是進行提升係統預研並完成複合式、水力式集礦機模型機設計。”
程時:“所以你們做了什麼試驗來驗證呢?”
負責人:“我們通過小型垂直管道水力提升模擬試驗,通過礦漿泵將結核與海水混合形成固液兩相流,經管道提升至水麵。初步驗證了水力提升的可行性。”
程時:“所以,沒有去海上實驗,也沒有考慮深海高壓環境?”
負責人:“沒有。”
程時:“嗯,技術路線是沒有錯,我建議你們先做個原型機出來,先找個雨天在泥濘的地上試試。確認轉向和,再去魚塘裡試試,沒問題了再去找個淺湖,再去深湖裡測試,再淺海最後是深海。池塘裡螺螄和石子可以作為海底金屬結核的模擬對象,湖底的淤泥和地形起伏也能初步模擬海底。”
負責人欲言又止。
程時望向他:“怎麼了?”
這個海底采礦在全世界範圍來說,都是個新事物。
所以很多人覺得新奇,想來看熱鬨。
他們時不時就要接待這種人。
所以他以為程時隻不過是其中一個。
金主直接打電話來,他們自然不敢不照做,打算帶著程時走馬觀花看一圈就完了。
可是現在聽程時說的這些話,不像是外行人,所以他開始猶豫跟程時深入討論一下。
負責人:“其實我們也做了履帶式集礦機的原型機,而且拿到魚塘裡去試了。結果陷在淤泥裡動彈不得。礦漿顆粒在管道內容易堵塞。而且還滲水漏電,測了兩次,就燒毀了電機,還把池塘裡的魚都電死了。”
程時:“那就很多地方要改進了。海底的地形更複雜。雖然大的溝壑可以提前海底地形勘探避開,但是小的溝溝坎坎卻避不了那麼多。如果在魚塘中都出現打滑或下陷,必須要對底盤設計和驅動係統進行改進。而且你們還要考慮以後水深加大,動力電纜的問題。如果讓機子拖著幾千米的電纜在海底走的。到時候海底起伏的影響就更大了。如果能有高性能電池就最好了。”
負責人:“程時同誌指點一下。”
程時:“你們把圖紙拿來我看看。”
負責人忙叫人去把圖紙搬了過來。
程時坐下一邊看一邊說:“你們也不用氣餒,這兩種機械雖然聽上去差不多,但其實區彆很大。”
“普通礦山采礦機多在陸地或地下礦井作業,哪怕是100米的深井礦,被水淹沒,水壓也就1MPa。而且且以淡水或弱腐蝕性地下水為主。但是因為地下可能有岩漿地熱,所以環境溫度可以在10℃到70℃之間變化。但是主要挑戰來自粉塵汙染和高濕度。”
“而海底集礦機通常工作於30006000米深的海底,承受3060MPa的靜水壓力,同時麵臨24℃的低溫,很少出現海底溫泉火山口的七八十度局部高溫水,以及Cl?濃度達19g/L的高鹽度和渦激振動、顆粒衝刷等複雜流體動力學作用。此外,深海沉積物中還有硫還原菌等微生物,其代謝產生的H?S可使碳鋼腐蝕速率提升8倍。”
“因為運用環境的不同,所以防護的策略不同。礦山采礦機的被動防護策略。采用IP68級密封,通過靜電吸附濾網和正壓氣流幕實現粉塵阻隔,同時電路板塗覆納米疏水塗層防止水汽侵蝕。碳化矽或碳化鎢機械密封。結構強化通過澆封工藝(如環氧樹脂封裝)提升抗振性。”
“海底集礦機的主動密封體係。采用水壓主動貼緊密封和彈簧彈力頂緊的雙重結構來高壓動態密封。並增加壓力平衡設計。通過油液補償係統平衡內外壓力,避免密封件承受單向高壓。整個機械表麵增加抗腐蝕塗層提高耐溫和抗氧化性能。”
“這樣一來,設計理念不同。礦山設備的成本導向。所以一般高濕環境部件用316L不鏽鋼。工程塑料(如PEEK)用於非承壓結構,耐磨損且絕緣性能優異。就足夠了。氫化丁腈橡膠密封圈在高溫礦井(70℃)中仍保持彈性是礦山液壓係統的標準配置。”
“但是深海設備,是前沿科學,探索未知領域,而且因為水深幾千米,下去一趟不容易,所以可以把所有極端材料體係都用上,來儘量減小故障率。不用考慮成本。比如用抗海水腐蝕性能優異的鈦合金與鎳基合金,高壓下還能保持抗拉強度。”
“維護也是一樣。礦山設備講究快速維護。因為數量多,可以做成通用設備。所以易損件標準化,最好能現場修複。深海設備則追求長周期的可靠性。最好做成模塊化。萬一需要修理,就整個模塊都換掉。”
他的話吸引了很多人過來聽。
有人感歎:“原來區彆這麼大。”
程時說:“所以就有人說,海底集礦機的防水係統是對抗深海‘黑暗、高壓、腐蝕’三重詛咒的工程史詩,而礦山設備的防水設計則是在潮濕與粉塵中尋找生存之道的實用哲學。”
他看了看圖紙說:“嗯......現在你們用的是雙履帶剛性底盤,液壓驅動。一般來說這種結構會存在轉向半徑大,地形適應性差等問題。因為要製動單側履帶才能實現小角度轉向。而且液壓油泄漏風險也會高。如果到了在深海中密封失效的概率就會更高。”
他說完,也有些發愁。
講道理獨立懸掛係統,水下永磁機,水下高壓變頻,這些技術的核心,他都知道。
可是現在因為產業鏈限製,都沒法付諸實踐。
就拿關鍵技術永磁機來說。
雖然現在我們已經在永磁機的研發和應用方麵取得了一定成果,但是相較於國際先進水平,我們還存在諸多限製,導致無法大規模、高質量地生產出與國際先進水平媲美的永磁機。
首先材料技術水平有限。永磁機的性能高度依賴於永磁材料的質量。雖然我國擁有豐富的稀土資源,可是稀土永磁材料的生產技術還不夠成熟。