2026年6月,中国首套全海深光电缆绞车系统“海威GD11000”在南海海域完成了关键性海上验证。随着“海洋地质二号”科考船将缆绳一米一米送入深海,控制室内的技术人员报出了11228.7米的放缆长度数据,标志着这套由我国自主研发的深海绞车系统正式通过了最严格的实海测试。“海威GD11000”绞车系统具备最高达15吨的安全工作载荷,非金属铠装光电缆全长13000米、缆径控制在34毫米以内,动力传输功率不低于51千瓦,最大工作水深可达11000米。这意味着我国已成为全球唯一拥有完全自主知识产权全海深光电缆绞车系统的国家,中国深海科考核心装备跨越了从自主可控到全球领先的分水岭。

 创新材料打破深海绳缆重量枷锁

 在深海科考领域,绞车系统堪称潜水器与深海设备往返海底的“唯一通道”,而缆绳则是承载载荷的核心“桥面”,其性能直接决定了全海深科考的成败。传统深海绞车采用金属铠装钢缆,随着下潜深度增加,自重急剧放大,成为制约万米深海作业的技术瓶颈。2016年起,科研团队向13000米非金属铠装轻质缆发起攻关,在材料选型阶段先后对碳纤维、超高强度聚乙烯纤维、LCP纤维、芳纶纤维等多款材料逐一开展测试,经历数月反复比对后最终锁定芳纶纤维——这种材料密度仅为钢的五分之一,强度却远超钢材,可使缆绳自重锐减三分之二。芳纶纤维自身也带来新挑战:摩擦系数较大导致多层磨损严重,非金属材质受力后形变远大于钢缆。团队通过添加层间隔离层、优化编织结构,将承力层间的抗磨损性能提升了一个数量级,同时建立起精密的张力—形变控制模型,重新设计排缆工艺,保障了超长距离收放过程中的受力均衡。

 攻克13000米超长绳索的缠绕难题

 材料难题突破后,更为棘手的问题浮现出来:一条13000米长的非金属铠装光电缆,需要在绞车滚筒上密密层层盘绕整整16层。每层之间不能出现哪怕毫厘间隙——任何微小偏差都会被后续数十层逐级放大,最终导致整盘缆绳乱层、挤压甚至完全报废。这不仅是工程机械难题,更是一道涉及复杂数学模型的算法问题,需要对每个绕组的位置与受力进行精准计算与控制。在攻坚最紧张的时刻,技术团队连续在车间通宵排缆,反复修正槽距结构,整个验证过程仅1000米级试验缆就完成了三四轮测试,每轮耗资数十万元,而全长13000米的缆绳造价达数百万元,一旦报废将直接冲击项目资金,所有环节都必须做到万无一失。正如以轻质纤维缆替代沉重钢缆一样,这套繁琐而精密的工艺背后凝聚的是整个产学研联合体无数个深夜的攻关心血,最终硬是用国产材料和技术攻克了这项世界级工程难题,实现了我国深海装备核心部件从材料到工艺的全链条自主突破。

 多场景实战演练验证深海作业能力

 从车间陆上联调到南海实海测试,“海威GD11000”经历了层层严苛的考验。2024年,“海威GD11000”随科考船在我国南海完成了首次深海调查任务,在作业水深超过4000米的海域完成了两次深海拖曳作业,并同步完成了两次缆控水下机器人的海底观察与取样示范应用,充分验证了系统对深海拖曳和机器人作业的全方位支撑能力。在此基础上,研发团队还成功研制出全球首套全海深痕量金属CTD绞车系统“海威CTD11000”,这一系统具备主动升沉补偿功能,可在4至5级海况下实现高达97.1%的补偿率,解决了传统金属铠装系统无法满足铁、锌、锰等痕量元素洁净取样的技术瓶颈。截至目前,这两套国产深海绞车系统均已先后在南海和北冰洋等极端环境区域完成深海与极地示范应用,充分验证了我国深海绞车系统在不同气候条件和复杂海洋环境下的稳定作业能力,为中国海洋科考“走向远洋、走向深海、走向极地”提供了强有力的装备保障。