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揭秘“奋斗者”号:为一道焊缝,研发团队忙活深圳助孕八九个月

作者:深圳华煜助孕网时间:2020-12-03 01:59:39热度:99798
为一道焊缝,就要忙活八九个月1个多月时间,累计完成13次下潜,其中8次突破万米。10909米的纪录,让人类在大深度载人深潜领域有了新坐标。“奋斗者”号全海深载人

  为一道焊缝,就要忙活八九个月

  1个多月时间,累计完成13次下潜,其中8次突破万米。10909米的纪录,让人类在大深度载人深潜领域有了新坐标。“奋斗者”号全海深载人潜水器让全世界看到了中国的载人深潜的实力。而在这项荣光背后,“奋斗者”号又有怎样的故事呢?扬子晚报/紫牛新闻记者昨日走进位于无锡的中国船舶七〇二所一探究竟。 扬子晚报/紫牛新闻记者 张建波

  深潜

  10909米!

  11月10日清晨,载有3名潜航员的“奋斗者”号从“探索一号”母船机库缓缓推出,被稳稳起吊布放入水,近4小时后,“奋斗者”号成功坐底,下潜深度达10909米,创造了中国载人深潜新纪录,达到世界领先水平。

  11月28日8时30分许,一阵汽笛声响,“奋斗者”号完成第二阶段海试,胜利返航。

  探秘

  “地球第四极”

  马里亚纳海沟被称为“地球第四极”,水压高、完全黑暗,是地球上环境最恶劣的区域之一,其最深处约11000米,相当于珠穆朗玛峰叠加华山的海拔高度。

  “奋斗者”号让中国到达了全球深海装备和技术的制高点,中国人也首次来到了这个“人比到达过月球的人还要少”的地球深渊。

  10909米是什么概念?

  10米

  普通人在不携带潜水装备可以下潜到的深度

  113米

  一名法国潜水员创造的裸潜纪录

  332米

  人在借助水下呼吸器后下潜到的最深纪录

  10909米

  水压超过110兆帕,相当于2000头非洲象踩在一个人的背上

  深海游历之旅

  1、布放

  “奋斗者”号从“探索一号”科考船转移到海面

  2、下潜

  蛙人小队帮助潜器脱钩,潜器注水下潜,临近海底后抛掉第一组压载铁,达到悬浮在水中的均衡状态

  3、坐底

  在综合考虑潜水器速读、姿态和海底地质情况下,让“奋斗者”号人为地在海底着陆

  4、巡航作业

  在海底进行拍摄作业、巡航,同时采集洋底环境数据

  5、抛载上浮

  抛出两块压载铁,开始上浮;潜水器外层的浮力材料也会为潜水器提供足够的浮力

  6、回收

  通过蛙人挂揽、起吊等操作,“奋斗者”号回到母船怀抱

  2012年,7000米级“蛟龙”号载人潜水器问世,创当时同类载人潜水器下潜深度7062米的世界纪录

  2017年,4500米级“深海勇士”号载人潜水器获得突破,实现“关键技术自主化、关键设备国产化”

  2020年7月起,“奋斗者”号累计完成30次下潜,其中8次突破万米

  海试呈现“加速度”

  “蛟龙”号从立项到海试用了10年,“深海勇士”号用了8年,“奋斗者”号用了4年。

  国产化率超96.5%

  根据国家相关规定测算,“奋斗者”号国产化率超过96.5%,更重要的是,实现了由集成创新向自主创新的历史性跨越。

  “奋斗者”号的成长手册

  A 近百家单位近5年研制 最关键组件在无锡安装

  “奋斗者”号作为中国拥有自主知识产权的全海深载人潜水器,由中国船舶七〇二所牵头,近百家科研院所、高校、企业的近千名科研人员,经过艰苦攻关,历时4年多研制完成。其中,无锡市作为中国船舶七〇二所的驻地城市,就有近30家企业和科研单位参与。据介绍。“奋斗者”号最核心的载人舱由两个半球焊接而成,半球球壳的一体冲压、将半球焊成一个整体等工作,都是由无锡本地企业完成的。同时,焊接完成后,要对焊缝部位进行残余应力检测和无损探伤等,确保焊接能达到要求,敲定“合格章”的机构也是无锡的。

  与此前的“蛟龙”号、“深海勇士”号一样,“奋斗者”号的关键组件也是在无锡安装完成的。作为制造业强市,无锡一直是中国载人深潜器研制、建造和载人深潜事业的积极参与者和主力军。“三台潜水器都诞生在无锡,无锡市、滨湖区领导都特别关注。”难得的是,“奋斗者”号的幕后团队是一群平均年龄30多岁的年轻人。“从‘蛟龙’到‘深海勇士’再到‘奋斗者’,经历了20年,始终是老同志支撑,年轻人在第一线,不断更新我们的技术,创新我们的成果。”中国船舶七〇二所所长、“奋斗者”号总设计师叶聪称。

  B 为一道焊缝忙活八九个月,确保载人舱安全

  圆球形的载人舱的安全可靠,是“奋斗者”号的头等大事。

  最初,适合万米深海超高压(标准大气压的1100多倍)、低温(0℃-2℃)环境特点的载人舱球壳的选材并不好找,当时所有的钛合金材料均无法满足要求。而当材料找到并完成半球冲压后,另一个棘手的问题出现了:焊接工艺能行吗?焊缝到底能不能过关?

  载人舱的选材决定了其焊接工艺要求极高、难度极大。根据“惯例”,当初团队准备了两对半圆形球壳,用于制作载人舱。但首次焊接后的焊缝无损探伤发现,焊缝部位的承压性能达不到要求,“要求焊缝处的性能必须和其他完整部位一致,否则就是事关安全的大问题。”问题很快被查了出来,症结是在工艺上。

  团队认为,没有问题是解决不了的,得“摸着石头过河”。重新验证,改进工艺,经过八九个月的努力,终于突破了高强高韧钛合金材料的特殊焊接工艺,在世界上首次应用此类技术一次性成功完成半球赤道缝焊接,焊接质量满足技术指标要求。最终,通过在另一个球壳上的操作,顺利达到了安全性能要求。

  C 新型固体浮力材料保障“快上快下”

  相比“深海勇士”号,“奋斗者”号的海底作业时间延长了一倍,达到了6个小时。虽然与“蛟龙”号时间相当,但作业效率大大提升。这一切,得益于“奋斗者”号实现了“快上快下”。

  而这,首先归功于一种新型固体浮力材料。研制团队认为,万米载人潜水器不仅要潜得深,还要能安全上得来。在超高压环境下,需采用可抵抗万米海深压力的新型固体浮力材料。一款满足万米深海超高压条件下高强度、低密度的固体浮力材料标准块,帮了大忙。同时,由于系统性解决了浮力材料粘接过程中的特殊控制工艺等难题,“奋斗者”号实现了增大有效载荷、减少外形尺寸的设计目标,为“快上快下”打下了基础。

  此外,还要归功于一款百千瓦时级的“全海深锂电池组”。针对“奋斗者”号在万米海深环境长时间工作,中国自主研发的该电池组大幅度提高了潜水器的水下作业时间。

  深海世界“妙不可言”

  专为“深渊”定制 亲身感受深海的震撼

  在这次海试期间,当接受央视采访时,海试团队成员说了一句“万米深渊,妙不可言”。“这次,中国人第一次亲身感受万米下海底带给我们的震撼。”一位团队成员说,每个人内心都非常激动,因为这是中国人自主设计并突破各项技术,达到了这样的状态。

  为了此次要去的万米“深渊”,“奋斗者”号也是做足了准备。据介绍,万米“深渊”区域大部分都是海沟,沟的两侧都是特殊的生物、不同的地形存在,等等,既“妙不可言”,也意味着复杂的环境。在项目刚开始时,针对“深渊”的环境特点,包括压力参数、海水密度、水温、盐度等研制团队都做了充分的数据分析。在这个基础之上,确定了潜水器的设计参数,之后依据参数指导着各个设施组件的准备、打造,“像电池,我们要针对性考虑低温环境、高压等情况,很多的设计就是专门用于这个极限深度这个挑战。”

  越来越“舒适” 从带干粮到吃上蛋炒饭

  “总体上来说,驾驶室的空间还是那么大,但是舒适度已经非常高了。”作为团队中的长者,“深海勇士”号总设计师、“奋斗者”号副总设计师胡震告诉记者,作为三台潜水器的老总,他介绍,通过对载人舱的系统改造和优化,作业人员在操作时更加便捷和舒适。具体包括,对座椅角度进行了调整,让作业人员的坐姿更舒服。同时,对室内的“装修色彩”进行调整,缓解长时间作业带来的疲劳感。“特别是人机交互系统的重新布局、优化,大大便利了各项作业,使得深海作业也能状态轻松。以前下海带着干粮,比如面包、水果,现在可以吃上蛋炒饭和炒面了。”此外,另一大干扰——噪音也得以大大降低,基本影响不到正常工作。

  又“坚强”又“娇气” 舱盖连沾染灰尘都不行

  尽管此次海试中也遭遇了台风等恶劣天气,所去的地方也是极其复杂的环境,但总体上,“奋斗者”号表现很棒,出现了一些小的故障,都很快解决了。这主要得益于“奋斗者”号的设计,加入了“故障隔离”的理念——对不影响整个任务大局的小毛病,可以做到“防火墙”一般的隔离处置。

  实际上,“奋斗者”号也有“娇气”的一面。比如载人舱的舱盖就很“金贵”。舱盖是载人舱唯一的活动区域,如果密封出问题,必然带来可怕的灾难。为此,团队的每个成员进出都很小心,就算是布质的帽子都不能磕碰到,“舱盖都是仔仔细细地擦干净,生怕沾染的一粒灰尘影响到密封性。”

  张建波

【编辑:朱延静】