——记海洋工程国家重点实验室

海洋工程国家重点实验室（以下简称“实验室”）由原国家计委批准，依托上海交通大学建设。它于1992年建成运行，是我国首批批准建设的国家重点实验室。

实验室定位于应用基础研究、国防科研和民用科研并重，聚焦船舶工程、海洋工程、水下工程领域国家重大需求，形成多个方向，开展原始创新基础研究，引领国际船海工程重大力学问题研究，组织推进深海无人潜水器、新型深海开发装备、绿色高性能船舶等研发任务创新攻关，产出一批重大原始创新成果，打造一批船海领域“国之重器”，引领国际船海科技前沿发展，在海洋强国建设中发挥不可替代的作用。

海洋工程重大力学问题方向

海洋工程重大力学问题方向针对海洋工程在水动力学、结构力学、工艺力学等领域存在的大量国际学术前沿力学难题，长期致力于船海领域非线性水波理论、水中航行体高速水动力学、流固耦合与振动噪声、海洋结构物非线性动力学等方面的关键力学问题与求解方法，为船舶与海洋结构物的开发、设计和制造、深海勘探系统和资源开发提供基础理论支撑。

在自然科学基金重点项目和国家“973”课题的支持下，实验室突破了畸形波、非定常共振波浪等强非线性波浪机理、深海分层流与内波等极端动力环境、波浪砰击与上浪等强非线性响应等基础理论问题。其中，同伦分析方法获2016年国家自然科学奖二等奖；国际上首次在理论上预言了深水定常共振波系的存在，并于2015年率先实现物理验证；揭示了波波、波流相互作用的畸形波生成演化机理及其时空变化规律；攻克了高雷诺数流动模拟、剪切流和振荡流下的涡激振动的研究方法，获2017年海洋工程科学技术奖特等奖；发现涡激运动锁定特征、流场结构和关键参数影响规律，为发展深吃水平台奠定理论基础。

海洋工程装备与技术方向

海洋工程装备与技术方向研究内容包括新型深海开发装备、深海平台定位与立管系统、海底基础与桩基、海洋工程先进试验理论与方法等。

实验室创建了国际一流的深海装备性能模型试验技术体系，突破畸形波、三维短峰波等极端海洋环境精准模拟技术，提出深水系泊系统截断实验设计的4层筛选法和预偏移设计理念，研制了气浮支撑微阻尼涡激运动试验装置，突破了张力腿平台低质量比力学特性模拟难题；研制了平衡式砰击载荷毫秒级测量传感器、浪高仪密集阵列。试验技术体系获得上海市科技进步奖一等奖，发表《科学引文索引》（SCI）论文20余篇，授权发明专利8项。

体系全面支撑我国首座深水半潜式生产平台“陵水17-2”、首艘深水起重铺管船“海洋石油201”、首个DP浮托安装“惠州25-8”工程、亚洲最大导管架“荔湾3-1”平台安装工程、第六代和第七代深水半潜式钻井平台等深水重大工程的成功实施，发挥了不可替代的作用。通过国际竞标，承接完成英荷壳牌、埃克森美孚、雪佛龙等跨国能源企业的海洋开发海外工程应用项目23项，成为世界深海装备开发的首选试验基地。

实验室建立了我国首套海洋平台安全保障系统，包括平台监测、数据传输、陆上集控基地等功能，突破了实海域现场测量、信息融合处理、监测结果深度应用等多项关键技术，首次安装于“海洋石油981”平台，保障南海作业安全；突破海上厘米级精确定位、碰撞力监测与反馈、海上远距离实时数据传输等关键技术，为海上作业决策提供可靠依据，完成荔湾3-1、惠州25-8等南海7个油气田开发，国际竞标完成马来西亚2座油田海上浮托安装。

实验室建立了饱和土中桩基动力响应的解析解体系和高效算法模型，为饱和软土地区桩基设计施工和环境振动控制提供理论方法。发表《科学引文索引》（SCI）论文65篇，获教育部自然科学奖一等奖和国家科技进步奖二等奖等。

船舶设计理论与方法方向

实验室以数字化、智能化设计为核心，长期致力于开展数字化设计与智能制造、特种工程船关键技术、舰船综合性能与安全保障等相关研究。

实验室开展大型绞吸式挖泥船研发与总体设计研究，引领了国际大型远海疏浚装备技术发展。团队提出的绞吸式挖泥船恶劣环境下多体耦合动力分析技术，揭示了专业疏浚设备的动力载荷机理，突破了大型专业疏浚设备的设计理论瓶颈，使得作业海域从沿海拓展到远海；攻克了总体布置、结构设计、性能优化等船型开发难题，提出了智能控制策略和动力装置配置总体技术，开发了智能集成疏浚监控技术与装置，建成了综合控制与信息化管理系统。团队设计的56艘大型绞吸式挖泥船，占市场份额超70%。相关工作为南海永暑礁、永兴岛、美济礁、渚碧礁等岛礁建设工程作出不可替代的贡献。其成果“大型绞吸挖泥船设计原理研究及船型开发实践”获2017年教育部科技进步奖一等奖。

实验室开展船舶数字化智能设计系统研究，研究成果应用于万箱级超大型集装箱船、1600客豪华客滚船等高技术船舶研发设计，推动船舶行业的技术进步。团队开展船舶计算水动力学研究，形成了复杂流场、流固耦合、剧烈流动求解软件体系，实现船型综合性能优化。

深海探测与作业技术方向

深海探测与作业技术方向研究内容包括深海无人遥控潜水器、水下重载作业装备、新概念水下运载器、深海探测与信息技术等。实验室是国内最早从事深海水下技术的研究机构之一，曾主持研发国内最早的载人潜水器“7103深潜救生艇”和最早的深海调查装备“6000米深海拖曳观察系统”，分获国家科技进步奖一等奖和二等奖。

近20年来，实验室面向深海资源勘查开发和环境调查等国家战略需求，开发了体系完备的深海调查作业型无人遥控潜水器（ROV）系列。“海龙”已成为我国深海潜水器“三龙”品牌之一。“海龙Ⅱ”获得2012年度国家科技进步奖二等奖和“中国高校十大科技进展”。

团队完成的“海龙Ⅲ”6000米勘查取样ROV系统，搭载重型取样工具，具备深海小型钻机、沉积物保压取样器等多种作业工具的搭载能力，具备海底精细巡线功能。

“海马号”4500米遥控无人潜水器（ROV）攻克了大型遥控无人潜水器综合控制系统，超高压环境和高可靠密封等关键技术，首次成功研制重型被动式升沉补偿器，填补国内空白。它在我国南海首次发现了“海马冷泉”，勘查获得大量天然气水合物，为我国实现世界首次连续稳定的可燃冰开采作出重大贡献。

实验室自主研制世界首台深海水下导向攻泥器，突破连续管钻进、惯性导航定位和末端液控换向技术，国产化率大于90%，实现水深200米遥控作业、最大钻进100米海底水平定向穿越，标志着我国沉船应急打捞技术跨上新台阶，极大提高了我国船舶事故应急处理能力。

深海资源开发前瞻性技术方向

深海资源开发前瞻性技术方向研究内容包括深海矿产资源开发装备、海上可再生能源装备、海洋空间资源利用、深海生物与基因开发利用，实海域智能感知与作业技术等。

团队开展前瞻性的深海矿产资源开发关键技术研究，针对其中的基础科学问题，如长距离输矿管道内部的大颗粒、高密度固-液两相流动、管道内部流场和外部海洋环境耦合作用等，开展了深入的研究，为我国首次多金属结核海上采矿试验提供了重要支撑。

团队结合我国创新提出的深远海超大型浮式基地概念，解决了南海无岛礁依托海域的开发和保障问题，使其具有海上浮动机场、船舶避台靠泊和物资补给等综合功能。针对南海近岛礁海域的特殊海况和地形，团队还提出了南海超大型浮式保障基地的复合非对称系泊方案，开发形成了变水深和近岛礁地形模拟、非均匀入射波浪模拟等整套水池模型试验技术。

实验室研究团队一直活跃在国际深海微生物学研究前沿，采集了全球不同水域热液、冷泉、大洋深海平原、极地等特殊生境样本，建立了国际上唯一长周期运行的深海环境模拟与极端微生物分离培养平台，分离出超嗜热古菌100余株，包括迄今唯一一株超嗜热/嗜压古菌，打破已知活体生物耐受压力的最高纪录；获得第一个低温、高压诱导深海病毒，得到了科学界广泛的承认，此论文被列为基本科学指标数据库（ESI）近10年来的高被引论文，被引频次进入学科前1%（0.44%）。团队提出了“微生物对多因子极端环境协同适应”的假说，研究论文发表于《自然·微生物》（Nature Microbial）（2016）、《美国科学院院报》（PNAS）（2018）等期刊，被《科学》（Science）等期刊引用及点评。

（责编：王芳）