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文 | 王海詩

出品 | 海潮天下

在人們對遠洋工程船的傳統(tǒng)印象里，甲板上總是少不了粗重的鋼絲繩。它們纏繞在巨大的卷筒上，在海風、鹽霧和機械轟鳴中，“沉重”的完成深海吊裝任務。幾十年來，這種配置幾乎沒有變化。但2026年4月，美國西雅圖航運公司Stabbert Maritime完成的一項改裝，卻讓一種存在了上百年的海工裝備開始松動了。

海潮天下（Marine Biodiversity）小編注意到，據媒體報道，Stabbert Maritime的多用途支持船“海洋守護者號”（Ocean Guardian）用高性能合成繩替代了傳統(tǒng)鋼絲繩，用于深海吊裝作業(yè)。這種材料變化，其實，牽動了整套甲板作業(yè)邏輯。

▲上圖：Ocean Guardian號支持船。圖源：stabbertmaritime.com

“海洋守護者”號（Ocean Guardian）是一艘將多功能性與極端環(huán)境適應能力結合得相當出色的專業(yè)船只，上圖是海潮小編從他們官網去pa下來的，可以看看。它是一臺移動的海上實驗室，也是一個深海重型設備部署的平臺。這艘船柴電驅動，動力核心由四臺總功率超過5000馬力的發(fā)電機組組成，驅動兩臺360度旋轉的全回轉推力器。船體全長約77.4米，甲板空間很是開闊，總面積超過670平方米。船尾安裝了高規(guī)格A型架和大型吊車，主吊車在10米工作半徑下仍具備近40噸的起吊能力，能夠輕松處理沉重的水下采礦采樣器、或深海監(jiān)測浮標。全船可容納50人生活，內部配備了醫(yī)務室、休息室以及先進的通信系統(tǒng)。它代表了一種集成化的“母艦”海洋作業(yè)模式——將重型工程能力、精準的定位導航以及高效的實驗室支持整合在一個移動平臺上。

傳統(tǒng)鋼絲繩PK合成繩

“海洋守護者號”長期承擔深海調查、水下設備布放和海洋工程支持任務，最大作業(yè)深度達到6000米。在這樣的深度下，問題往往不只是“吊什么”，而是“繩子本身有多重”。

要知道，傳統(tǒng)鋼絲繩一旦延伸到數千米，其自重會迅速增加。深海作業(yè)時，卷揚系統(tǒng)不僅要承受海底設備重量，還得額外拖動幾千米鋼纜本身。很多時候，系統(tǒng)的大部分負荷其實來自鋼纜自己。絞盤尺寸、動力配置、甲板空間，甚至船體結構設計，都得圍繞這部分重量展開。

重量之外，還有安全問題。

海工行業(yè)里有一個危險場景，被稱為“回彈區(qū)”。鋼絲繩在高張力狀態(tài)下，假設突然斷裂的話，積累的彈性能量會瞬間釋放，整根鋼纜可能像鞭子一樣高速抽回甲板，非常危險。這類事故在大型工程船上并不罕見，所以在很多深海作業(yè)期間，甲板上必須劃出大片禁入區(qū)域、船員需要遠離受力鋼纜。

隨著作業(yè)深度增加，鋼纜越長、張力越大，危險范圍也會擴大。某種程度上，很多甲板流程并不是圍繞“如何完成作業(yè)”設計的，得圍繞“如何避開鋼纜”來制定。

鋼絲繩還有另一個長期存在的問題：潤滑。

為了減少內部金屬疲勞，鋼絲繩必須持續(xù)潤滑，但，潤滑油會不斷附著到卷筒、滑輪和甲板表面。對長期執(zhí)行深海任務的工程船來講，這意味著持續(xù)清潔、維護和防滑處理。甲板環(huán)境越復雜，人員調度和設備管理的成本也越高。

報道中提到，此次改裝采用的是一種名為TechIce的混合型合成吊裝繩，核心材料包含Technora芳綸纖維（由日本Teijin集團研發(fā)的對位芳綸纖維，密度大約只有鋼鐵的五分之一，但在同等重量下，它的強度卻是鋼鐵的8倍, 分解溫度高達500°C，對于深海熱液噴口的作業(yè)頗具優(yōu)勢）。這類纖維，最早更多出現在航空航天和防護材料領域，其特點是強度高、重量低、耐疲勞性能較好。

▲上圖：由Technora對位芳綸纖維制成的高性能編織纜繩。在深海工程中，這種紅色的輕量化系纜能顯著降低系統(tǒng)自重，使深海作業(yè)設備能夠突破數千米的深度極限，同時具備優(yōu)異的抗疲勞與耐海水腐蝕性能，代表了海洋工程領域“以纖維代鋼”的技術未來。上圖圖源：teijinaramid官網 (圖文無關)

對于深海工程船而言，最關鍵的變化來自“強度重量比”。

在達到相同承載能力的前提下，合成繩比鋼絲繩輕得多。繩索重量下降后，整個系統(tǒng)的負荷結構就會隨之改變。卷揚設備就不用專門對抗數千米鋼纜的自重了，甲板機械尺寸可以縮小，能耗肯定也會下降。此次“海洋守護者號”的改裝中，工程團隊就用了電動深水絞盤系統(tǒng)，并將牽引與儲存功能分離，從而避免對船體結構進行大規(guī)模改造。

真正改變作業(yè)體驗的，則是甲板環(huán)境本身。由于繩索重量降低，系統(tǒng)儲能明顯減少，即便出現故障，回彈風險也低于傳統(tǒng)鋼纜。

部分過去必須暫停的甲板操作，可以同步進行，人員撤離范圍縮小，空鉤回收和收纜過程也更加穩(wěn)定。與此同時，潤滑需求下降，甲板上的油污問題得到緩解，維護流程隨之簡化了許多。

這些變化看似瑣碎，卻不難嗅出深海工程正在發(fā)生的一種趨勢。

過去，海洋工程更多依賴“更大的機械”。更大的絞盤、更強的動力、更厚重的結構，幾乎代表著更強的深海能力。但隨著作業(yè)深度不斷增加，單純依靠機械放大已經越來越接近效率極限了。就像一個“鐵憨憨”的猛男健身教練，好像只要杠鈴片夠厚、肌肉塊夠大，就能制服深海，結果了越練越重；結果自己還沒干活呢，就被那一身“鐵疙瘩”的自重給壓得快要在幾千米海底“原地下班”了。

如今，越來越多海工系統(tǒng)開始轉向“材料減重”路線，借助高性能的纖維來降低整個系統(tǒng)負荷。除了芳綸，超高分子量聚乙烯等材料也開始進入深海系泊、拖曳和海底裝備領域。海洋工程設備正在從“重型機械時代”逐漸轉向“高性能材料時代”。

（圖文無關）▲上圖：一塊來自5800m太平洋深海的多金屬結核。?Linda Wong 攝影 | 海潮天下（Marine Biodiversity）

未來海工領域，怎么競爭？

不過，用合成繩倒不是說，鋼纜就一定會被全面取代。

因為，鋼絲繩的優(yōu)勢依舊明顯，包括耐切割、耐高溫，以及長期積累下來的成熟維護體系。相比之下，合成纖維更容易受到紫外線、熱積累和反復彎折影響，其老化方式也更加復雜。因此，新的材料體系必須配套新的檢測方法。據報道，本文提到的這個項目中，工程人員就專門進行了循環(huán)彎曲、熱負荷測試，用于評估繩索長期深海作業(yè)中的疲勞狀態(tài)。

這意味著，未來海工領域的競爭，可能就不再只是船舶噸位、發(fā)動機功率的競爭了，還會越來越依賴材料科學、疲勞監(jiān)測和系統(tǒng)工程能力。

從天然麻繩，到鋼絲纜，再到今天的高性能合成纖維，人類始終在改造那根連接海面與深海的“線”。只是到了今天，這根線已不只是一種工具，它開始重新影響整套海洋作業(yè)系統(tǒng)的結構+邏輯。

未來很可能出現一類新型深海工程船

傳統(tǒng)鋼纜體系實際上存在一個隱性的深海天花板。很多時候，船舶的大部分能量消耗，并不是在搬運海底設備，而是在“搬運繩子自己”。合成纖維的價值，恰恰在于它第一次把“纜繩重量”從系統(tǒng)約束條件中部分移除了。一旦重量下降，整個海工系統(tǒng)會發(fā)生連鎖重構——卷揚設備可以小型化、船舶電力負荷下降，動態(tài)定位系統(tǒng)壓力減輕，甲板結構可以重新布局，安全隔離范圍縮小，甚至船員數量與作業(yè)流程都會被重新定義……

所以從系統(tǒng)工程角度看，這類新材料若推廣開來，可能會帶來一次“架構升級”。深海產業(yè)過去長期無法形成真正規(guī)?；?，一個核心原因，何嘗不就在于作業(yè)成本和維護成本太高呢。輕量化纜繩體系，正在悄悄的削弱這個約束。

(圖文無關) 海上的船。?衛(wèi)偉（中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員，博士生導師） 攝影 | 海潮天下（Marine Biodiversity）

而且這里面還有一個值得注意的趨勢，是這種變化與全球海洋產業(yè)方向的耦合。未來十年，全球海工活動會越來越集中于三個領域：深海資源調查、海底基礎設施維護，還有就是海洋科學觀測網絡建設。無論是海底數據電纜、深海采礦前期勘探、海上風電遠?；?，還是長期海洋監(jiān)測系統(tǒng)也好，都意味著一個共同趨勢：水下設備部署頻率會大幅上升。而鋼纜體系是并不是太適合高頻化深海作業(yè)的，它過于依賴維護、甲板風險又高，機械系統(tǒng)還復雜，而且作業(yè)窗口受天氣影響明顯。對于未來的海洋工程來說，“每天都能下水”可能會比“偶爾能下很深”更重要，所以合成繩真正改變的，并不是最大深度是多少，而是深海作業(yè)的“運營頻率”。

在某種意義上，未來很可能出現一類新型的深海工程船——噸位倒不必特別的大，但一定具備高頻部署能力，能長期在海上執(zhí)行自動化水下任務。它們像“海上數據平臺”，而不是傳統(tǒng)意義上的哪些重型工程船。其實回看的話，過去二十年，航空航天、新能源汽車、半導體都經歷過類似過程，產業(yè)競爭的核心逐漸從機械制造能力轉向材料科學能力。海工領域現在也開始出現這個拐點。未來決定深海能力的，未必是誰擁有最大的船，而是誰擁有最先進的纖維、復合材料、傳感系統(tǒng)和疲勞模型。

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▲上圖：一張熱液噴口“煙囪體”的照片，攝于2016年“馬里亞納深水探索”（Deepwater Exploration of the Marianas）。圖源：NOAA

如果把合成繩體系，用于深海采礦……

因為海潮天下（Marine Biodiversity）比較長期關注深海采礦，所以順便也說說這個領域。如果把合成繩體系進一步放到深海采礦場景里觀察，它的重要性可能會被放大很多。

因為深海采礦真正的瓶頸，長期以來并不是“能不能采到礦”，而是“能不能持續(xù)、穩(wěn)定、經濟地把系統(tǒng)維持在海底”。

當前主流方案，通常包括海底采集車、長距離提升系統(tǒng)、水面母船、動態(tài)定位系統(tǒng)以及連續(xù)輸送鏈路。真正困難的部分，并不是海底機器人本身，而是連接海底與海面的那套“垂直系統(tǒng)”。在4000~6000米的深度下，任何一根連接海面的纜繩、立管或提升管道，都會迅速演變成很大的結構負擔（地球重力嘛）。因為采礦不是一次性的吊裝，而是連續(xù)、高頻、長時間運行。鋼纜的重量、疲勞、回彈風險和維護成本，在這種工況下會呈指數級累積，所以說，傳統(tǒng)鋼纜的問題，在深海采礦場景中會被進一步放大。

這也是為什么過去很多深海采礦原型系統(tǒng)，在短時間測試里表現不錯，但一旦進入長周期運行，就會暴露出嚴重的工程問題。系統(tǒng)并不是壞在“采礦頭”，而是壞就壞在連接系統(tǒng)。

這里面，合成纖維繩索的真正戰(zhàn)略價值，可能是它或會改變深海采礦的“能量結構”，一旦繩索輕量化，整個系統(tǒng)的能量效率會出現根本變化。隨后，合成繩可能降低深海采礦的“準入門檻”，隨之而來的事深海采礦產業(yè)可能從“極少數國家級工程”轉向更多商業(yè)化主體都能參與近來。這么一來，未來的深海采礦，本質上可能不是“采礦工業(yè)”了，它會變成“材料科學+海洋機器人+數據系統(tǒng)”的融合產業(yè)，借此筆者大膽預測一下，未來十年，誰若是能先把“輕量化深海系統(tǒng)”做成熟，誰就可能真正打開商業(yè)化深海采礦的大門。到時候，不用再靠單一巨型采礦母船了；可以由大量自主水下機器人組成網絡，拉著輕量化纜繩、電力臍帶纜和海底中繼系統(tǒng)協同作業(yè)……那時，深海采礦可能會更像“海底無人機集群”一些，總之肯定不是傳統(tǒng)意義上人們理解的海底采礦了。

海洋科學·新研究

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資訊源 | Stabbert Maritime

文 | 王海詩

編輯 | 海潮君

排版 | 盧曉雨

時間 | 2026年5月10日

【參考資料】

https://www.stabbertmaritime.com/vessels/ocean-guardian/

https://www.marinelink.com/sponsored/pressrelease/synthetic-rope-replaces-steel-wire-on-deepwater-support-vessel-104674

https://mlnk.co/2xhgxd/bj5wt8

https://techice.teijinaramid.com/techice

https://www.teijinaramid.com/en/industries/marine-and-offshore/applications/ropes-and-cables

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