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隨著6月1日在太平洋馬里亞納海溝的最后一潛,載人深潛器蛟龍號即將完成中國大洋38航次第三航段科考任務,同時,也標志著蛟龍號為期4年的試驗性應用階段即將正式“收官”,進入常態化科考階段。然而,科技進步永無止境,攀登科技高峰永不停歇。正當蛟龍號一次又一次探秘太平洋深處的時候,我國第大型公仔二臺深海載人裝備——4500米級載人潛器在江蘇無錫中船重工702所完成總裝聯調,進入全流程水池試驗階段,為下一步海試做好準備。
國產化率提高到90%
有了7000米級深度的蛟龍人形立牌號,我國為什么還要研制4500米級的載人潛器呢?這無疑是很多人關心的問題。其答案在于幾品牌活動個方面。第一,從根本上來說,研制適應不同需求、不同下潛深度大型公仔的載人潛器是完成“建設海洋強國”目標的要求,是實現“深海進入、深海探測、深海開發”的前展覽策劃提條件。第二,新潛器定位在4500米級可以與蛟龍號工作深度形成很好互補關系。該潛器總設計師胡震就此指出,大洋中脊和南海地區等平面設計是我國科考的熱點,而這些地區的深度基本上在450VR虛擬實境0米以內。蛟龍號作為7000米級載人潛器,可在世界99.8%海域開展科考活動,這兩者可以很好地互補和合作。第三,4500米級潛器與蛟龍號7000米級潛器構成了通往研制萬米級載人潛器的“橋梁”。蛟龍號總設計師徐芑南指出,新研制的4500米級潛器將國產化率大幅提高到90%,特別是核心部件全部國產化,可以為研制萬米級潛器積累更多經驗,打好更堅實基礎。
與蛟龍號研制相比,新潛器最大包裝盒下潛深度降低了約250展覽策劃0米,這意味著研制難度降低了嗎?其實不然。因為兩者研制思路和要求不同。前者作為我國第一臺載人潛器,鑒于當時的技術基礎,包裝盒研制時堅持的是“自行設計、自主集成”的原則,零部件的國產化率相對較低。胡震舉例說,潛水器的核心部件——載人球艙就是由我方出資,由俄羅斯平面設計用鈦合金厚板鍛造構件拼接而成;此外,蛟龍的推進器、液壓系統等不少部件也是進場地佈置口的。而新潛器研制堅定獨立自主的方針,不僅實現了包括載人球艙在內的核心部件全部自主生產,而且把整體國產化率提高到9成,徹底消除受制于人的隱患。
實現球艙等核心技術突破
作包裝盒活動佈置為VR虛擬實境國家“863”重點項目,4500米載人潛水器于2009年立項,人形立牌由曾擔任蛟龍號副總設計師的胡震擔任總設計,很快聚集了一批包括中國頂尖材料科學、自動控制科學等在內的專家和工程師進行技術攻關,實現了鈦合金載人艙球殼和充油鋰電池研制等一系列關鍵技術突破。
“載人球艙的研制不僅依賴于一個國沈浸式體驗家的科研能力,而且取決于該國工VR虛擬實境業綜合制造實力,可以說,這是國際制造業巨頭的決賽項目之一。”蛟龍號副總設計師崔維成曾這樣形容載人球艙的研制難啟動儀式度之大。然而,功夫不負有心人,一個來自中船重工725所的團隊和一個寶雞鈦業股份有限公司的團隊居然都實現了技術突破。前者突破了Ti80鈦合金大規格厚板研制開幕活動、球瓣成型、球瓣機加工、焊接、無損探測等關鍵技術;后者則是用TC4 ELI鈦合金板材整體沖壓攤位設計成兩個半球,之后將兩者通過電子束焊接縫合等技術焊接而成。制成記者會的3個球殼都順利經過多項檢測,主要技術指標達到任務書要求,并均通過57.5兆帕壓力測試實驗。潛器集成項目總師組和總體專家組優中選優,確定其中1個用于4500米載人潛水器的載人舞臺背板艙。
載人球艙的設計也進行了改進,觀測窗由原來的3個增加到5個,大大開闊了視野。4500米載人潛水器副總設計師、總質量師葉聰介紹說,在潛水器運動的時候,艙內所有人員都必須密切觀察窗外,避免潛水器發生碰撞。而增加觀察窗,就使得大家觀察更方便、更全面;當然,這也要求艙內人員提升對潛器的操作水平,提高作業效率,能夠更好地保證潛器和人員安全。
此外,新潛器還有一個重要創新:用鋰電池替代了銀鋅電池,場地佈置可用次數從原來的50次增加到了500次,大大延長了使用壽命,降低了使用成本。
科考母船探索道具製作一號性能強大
就在4500米級載人潛器研制工作緊鑼密鼓進行的同時,其科考母船改修和擴展工作也在有條不紊地展開。經過相關部門論證和遴選,原名“海洋石油299”的海洋工程船被確定為該潛器工作支持母船,并將其名稱更改為探索一號。
2015年3月,改修工作啟動,中船重工702所擔任設計單位,沈浸式體驗中船澄西船舶(廣州)有限公司組織實施舞臺背板,中科院深海科學與工程研究所負責監造。據中船澄西船舶董事長殷學明介紹,該船所有的改造設計人形立牌均考慮環保節能,采用降噪、減振等技術。經過1年多努力,完成了主船體加長、生活區重建、大量艙室管路改裝、新設備安裝調試等工程。改造后的探索一號滿載排水量為6250噸,船長94.45米,型寬17.9米,展場設計無限航區,二級動力定位,續航能力大于1萬海里,自持力大于60天。
除作為深潛器的工作母船和工程試驗平臺外,探索一號還具有強大的深海科考作業能力。船上建有地質、地球物理、化學、生物、冷凍樣品庫等10多個實驗室,能同時搭載60經典大圖名船員、科學家及潛航員。2016年5月,探索一號抵達三亞通過驗收并進行了海試。6月下旬至8月上旬,探索一號在馬里亞納海溝海域進行我國第一次綜合性萬米深淵科考,首次實現了我國萬米海底水體取樣,出色完成了各項使命,初步顯示出其超強的科考綜合平臺能力。
與探索一號投入科研實戰遙相呼應,4500米潛器也順利完成研制,并從總裝車間轉場至船塢檢查測試,再進入為期約兩個月的水池試驗階段。葉聰表示,在水池試驗階段需要把陸地上、空氣中已經進行的測試在淡水環境下進一步測試,連續進行模擬海上作業狀況的模擬測試。此外,還要進行人和潛水器的合練,讓操作駕駛調試人員熟悉相關的應急操作預案,為下一步海試做充分準備。
可以預期,如果各方面進展順利,約兩個月之后,新潛器將和它的科考母船探索一號勝利會合,首次“雙劍合璧”,聯袂進入海試階段,打造又一支中國深藍奇兵。
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