古代研究所灯火,深潜,海底万米

 admin   2024-04-26 02:52   9 人阅读  0 条评论

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图为“奋斗者”。图片来源CSSC



2016年秋天的一个夜晚,江苏无锡。


中国船舶工业集团公司702研究所依然灯火辉煌,众多科研人员依然忙碌。


突然,水下工程实验室党员、总工程师叶冲接到何春荣主任的电话。“小叶,你到我办公室来一趟,有件事跟我说一下。”


“怎么了?”


“好事,大事。等它们来了你就知道了!”


许导的声音里似乎有抑制不住的喜悦,莫非那部杰作有消息了?叶空测着,赶紧离开。


当然,在主任办公室里,冷静干练的何春荣递交了北京有关方面的正式项目通知。万米深载人潜水器由702研究所研制,叶聪担任总设计师。


叶空今年只有37岁。虽然他这么年轻,但其实已经受过数次训练了。2001年初毕业于哈尔滨工业大学船舶工程系,加入702水下工程研究所。不久,他跟随总设计师徐金南,投资研制我国第一艘大型载人潜水器“蛟龙”号。他还担任“桥龙”整个部署的总设计师和试飞员,代表西云南设计了“桥龙”,驾驶它到了海水下7000米以上的深度,创下了世界纪录。同类型潜水器的深海潜水记录。“蛟龙”号在太平洋深处取得胜利后,青岛深海基地举行了盛大的欢迎庆祝活动。叶冲等7人被中共中央、国务院授予“载人深海潜水英雄”荣誉称号。


辉煌已是昨天,奋斗仍将继续。紧接着,“蛟龙”研制团队开始了下潜深度4500米的“深海勇士”号的设计制造工作。目标是在技术、材料等方面实现完全国产化,并走得更远。为万米级载人潜水器研制奠定坚实基础


2016年春,科技部启动了“深海万米载人潜水器”全程设计、集成和海试项目。经过“过五门、杀六将”的考虑,中国船舶工业集团公司第702研究所最终成为研发领头羊。同时,在科技部的组织协调下,“蛟龙”和“深海勇士”协同研制的合作单位声学研究所、金属研究所、理化研究所、能源与自动化研究所、中科院、深海科学与工程研究院、中船重工712研究院、国家深海基地管理中心等单位也纷纷号召集结,准备合力打一场强有力的战役。



那么整个海洋有多深?为什么要研制可下潜万米深度的载人潜水器?


按照惯例,水深1000米以下的称为深海,水深6000米以下的称为深渊。地上约84%的海洋深度超过1000米,但深渊仅约12米深。目前,人类在海洋的活动主要集中在沿海和浅水区,很少有人能到达深渊,对深海的研究和了解相比太空要少得多。直到上世纪末,只有四个国家研制出能够进入深海的载人潜艇,但典型的下潜深度约为6500米。本世纪初,韩国“校龙”号横空出世,并以3人下潜7,062m刷新了世界纪录,使韩国具备了在98以上海底进行科学研究的能力。


顾名思义,海洋总深度是载人潜水器到达——马里亚纳海沟底部的点,即海洋的最深点。深海中蕴藏着大量的石油、天然气、矿产和生物资源,等待着人们去勘探、开发和利用。对人类起源、生物进化、地质演化等的研究,也会在这片土地上找到案。如果万米级载人潜艇研制成功,将意味着我们有能力在世界海洋任何地方进行科学研究,也意味着中国将为人类的认识和发展贡献自己的力量。深海的。


然而,10000米深的载人潜水器的研制是一项非常艰巨的任务,包括设计技术、材料技术、密封技术、工艺技术、通信技术、安全技术、集成技术、测试技术等。巨大的挑战。其中最重要的组成部分是载人舱。人类既然要进入深海,水压就是他们最大的敌人。科学家计算出,你每潜入海洋10米,压力就会增加1个大气压。如果潜水1000米,压力就是100个大气压,如果在海里潜水10000米深,就是1000个大气压。它相当于施加在指甲上的压力,并被放置在盖子大小的区域中并通过几辆卡车运输。如果没有保护,人到了这种地方就会被粉身碎骨。因此,载人潜艇首先考虑的是载人舱的安全。


我国在研制“蛟龙”时,借鉴成功经验,以形方式设计载人舱。这种形状受力均匀,外壳采用“钛64”合金制成,特别耐压。但由于国内缺乏相关材料和工艺技术,生产制造只能委托国外机构,就像缝制篮一样,将钛合金逐一冲压成“瓜片”,形成半体。然后两个半组合成一个完整的。后来,当“深海勇士”国产化时,才意识到这个工艺是滞后的,尤其是有多处焊缝,存在一定的风险。因此,在科技部的统一协调下,我们的研发团队联系了中国科学院冶金研究所和国内专门从事稀有金属产品科研和生产的团体,将板材直接成型为两个半,然后将它们焊接成一条工艺路线。没有看到。


随着这一发展,载人太空舱的危险因素已大大降低,但其适用深度仅可达4,500m。现在,在整个海洋深度,压力是原来的两倍多。一方面要承受海底万米的极限压力,另一方面要满足更宽敞的设计,可以容纳三个人。这些诱饵胶囊无疑更具挑战性,也更难制造。即使是钛64合金也无法满足要求。


为了解决载人舱材料题,需要开发更高强度的新型钛合金。2014年,万米深度载人潜水器立项前两年,中科院开展战略性先导科技专项,辽宁省沉阳金属研究所进行深海潜水研究验证材料。杨锐、马英杰、雷佳峰等研究员承担了这项重要工作。那个时候,他们的面前就出现了三道‘障碍’。一是耐压材料,二是压制成型,三是无缝焊接。要实现这一目标,需要与国内钛合金企业、焊接科研院所合作,共同发展。


不用说,潜水载人舱的发展一直影响着总设计师叶冲的心思。他从无锡飞往北京、沉阳、宝鸡等地,与科技部、中科院相关专家配合,协调研究题,把控工期进度。那时是什么样子?没有假期,没有通勤的概念,没有季节的变化,只是看着窗外的树叶变绿、变黄、变黄、变绿。


经过无数次的实验,沉阳金属研究院终于找到了成功的方法。将海绵钛与铝、钒等混合,通过大功率压力装置压成钛合金电极,然后放入熔炼炉中,再经过数道工序真空熔炼,制成合适的钛合金锭,命名为“Ti62A”。然后,利用这种材料,在车间进行了数十万次冲压试验,最终形成了一套相对先进的厚载人形胶囊的制造和检测方法。为了确保紧密贴合,我们计划设计两种不同的焊接方案,并使用两个形胶囊进行试生产。


毅力和勇于攀登新高度,体现了深科学研究人员的可贵精神。经过约半年的不断测试和不断改进,精心优化的第二次焊接方案终于于2019年6月17日成功测试,随后在中国船舶工业集团公司第725研究院开始焊接。随着爆炸电子束焊接的声音,工程部一口气完成了载人舱赤道缝焊接,焊接质量和强度完全达到设计要求。结果是采用独特创新的新型钛合金材料和焊接工艺建造了世界上最大的载人潜水器舱,能够进行最深的潜水和最多的船员。



科学研究的道路就像一艘航行在波涛汹涌的大海上的船,一阵风雨过后又是另一场风雨。


如果建造载人舱,是否能够承受万米海水的压力?大家知道,一艘深度为10000米的载人潜水器计划潜入世界第四极——马里亚纳海沟。已知最高深度为11034米,漆黑寒冷,水压达110兆帕,即1100个大气压,被誉为“黑暗禁区”。潜水器必须在陆地上进行完整的压力测试,达到标准后才能真正进行海底释放,因此需要“深海超高压模拟测试装置”。


这又是一个难点。由于这是世界上唯一可以搭载三人下潜10000m深度的潜水器,这样的模拟测试装置是前所未有的,需要自主研发、设计和生产。但这并没有困扰我们的科研人员,他们只是有勇气去面对困难。随着10000米深海载人潜水器项目的启动,研制“深海大型超高压模拟试验装置”的重任也交给了四川航空工业川西机械有限公司。与中国第二中期集团建设德阳基地肩并肩。为此,他们组建了专门的研究小组,并制定了自己的设计方案。


这是一个巨大的模拟装置,三组操场形状的架子直立,中央环绕着一个高48m、内径28m的大圆柱体,内部压力可以自动增减。这是一个压力舱,里面会放置载人形炮弹进行测试。建成后将能够模拟最大作业深度11万米的深海项目,承受最大作业压力180兆帕,满足水深背景下大批量、超高压试验的要求。提供10000m深海载人和无人航行器并配套载人潜水器压力测试技术,位于海南三亚的中国科学院深海科学技术研究所是该实验装置的使用单位。


但从四川德阳到海南三亚,相隔“千山万水”,如此大件的物品运输十分不便。即使送到了,如果出现题需要维修处理,在运输途中也浪费了时间。


中国科学院深海科学技术研究所迅速做出决定,将工厂“搬迁”到三亚。这意味着在现场建造一个临时车间并在现场制造和安装设备。


此外,深海潜水所需的固体浮力材料全部必须进口,欧美国家对关键部件实施禁运。中国科学院物理化学研究所女科学家、研究员张静洁肩负重任,带领研究团队夜以继日地工作。团队科研与生产同时进行,工作量巨大,故障频发。在研究初期,研究团队每天都面对面度过。江敬泽看着小山一样的垃圾堆,继续鼓励伙伴们。“加油!胜利已经不远了!”


最终,通过整个研究所的团结协作、努力,攻克了技术难关,最终实现了深海固体浮力材料的国产化。


经过四年时间,克服重重困难,万米级载人潜水器终于在2020年春季经过总装、联调和全面测试后,各项指标全部通过,具备条件。海试。


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2020年6月19日,中国万米级载人潜水器正式命名为“奋斗号”。


此后不久,“奋斗”队开始了海试之旅。中国船舶工业集团公司702研究所副所长、总设计师叶聪担任海试指挥员,首批潜艇驾驶员为张伟、叶艳英、杨波、赵兵是(赵兵)。其他的。第一阶段测试将成功下潜至南海4500米深处,然后挺进太平洋马里亚纳海沟。


如果说北极和南极被称为地的第一极和第二极,珠穆朗玛峰是第三极,也是最高的极,那么马里亚纳海沟就是第四极,也是最深的极。位于西太平洋马里亚纳群岛东部,是一个长约2550公里、宽69公里的弧形海底凹陷,平均深度约8000米。“挑战者深渊”深11,034m。这意味着即使是884,886米高的珠穆朗玛峰也无法填满其内部。


这里黑暗、寒冷、压力大、环境条件极其恶劣。我们的“奋斗”不是停留时间短的科考型潜水器,而是可以载三人下潜至万米深度、具备自主航行和科学研究能力的工作型潜水器。空间大、时间长、乘员人数多,难度程度远超世界同类深海潜艇。此次“挑战者深渊”海试全面验证了这款载人潜水器在10000m深度的性能。


如果一切按计划进行,海试的关键词将是“双船双潜”。“双船”是护航“斯特莱夫”号进行深海潜水的双母船——“探索1号”和“探索2”,“双潜”是两艘潜水器。一个是主角“Strife”,另一个是替补。“皇家摄影师”——深海视频着陆器“长海”号。


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