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Dnfsf dnf公益服 2022-07-29 4 0

近日,在中央电视台播出的《大国重器》第五集中,展示了“深海勇士号”在南海4500米深海下潜任务的过程,引发关注。“深海勇士号”是继“蛟龙号”后的,我国深海装备的又一里程碑,与“蛟龙号”相比,“深海勇士号”的最大突破,就是国产化程度达到百分之九十五,在“蛟龙号”研制与应用的基础上,成功实现了潜水器核心关键部件的全部国产化,在研制过程中先后突破总体设计与优化、大厚度钛合金载人舱设计制造、大深度浮力材料、低噪声深海推力器等一系列关键技术,降低了运维成本,有力推动深海装备功能化、谱系化建设。

钛合金载人舱

深海下潜,水下压强随着深度增大,达到一万米的海底后,潜水器承受的压力相当于将一辆轿车的重量,压在小拇指的指甲盖上。而载人舱是潜水器的心脏,要保证球舱里的3位潜航员的安全,球舱的薄厚、尺寸、性能、甚至圆度都有严苛的要求,容不得半点的马虎和疏漏。

2015年5月,我国首个国产4500米潜深载人潜水器耐压壳在洛阳船舶材料研究所出厂。该球壳与“蛟龙号”所采用的耐压壳尺寸相当,不同的是,“蛟龙号”的耐压壳是俄罗斯制造,钛合金焊接工艺难度极高,此前只有俄罗斯掌握。现在,我国也独立掌握了此项技术。

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我国首个4500米深潜器耐压壳出厂现场

该钛合金载人球舱,尺寸大(内径达2.1米,壁厚53mm,重量超过4吨),结构复杂,真球度及尺寸精度要求高,大壁厚多焊缝,焊缝各项性能指标要求与母材相当。其中大规格超厚钛合金板材研制、半球整体成型、电子束焊接技术及合作方式均为项目独创。

大深度浮力材料

深海装备用固体浮力材料是海洋勘察及深海工程中极为关键的核心材料,主要由空心玻璃微球与树脂基材热固化成型制得,具有综合性能要求苛刻、制备难度大的特点。

中科院理化所从上世纪九十年代至今一直从事微米级球形粉体材料的研究。在863计划的支持下,“十五”期间,国内率先开展原创性“高性能空心玻璃微珠产业化关键技术”研发,掌握了原位气化成形的核心技术。将高性能空心玻璃微珠用于固体浮力材料研究,利用致密堆积技术解决了微球在聚合物基材中的密堆积无缺陷的技术难题,研制出密度低、性能优的样品。“十二五”期间,采用自主知识产权的软化学制备技术,突破传统固相法制备工艺的技术壁垒,解决了产品批次稳定性的技术问题,为固体浮力材料的规模生产奠定了坚实的技术基础;2013年,自主研制的固体浮力材料模块在南海成功进行了长达155天的海试试验,样品吸水率小于1%,性能达到国际水平,标志着我国自主掌握了4500米浮力材料的重要核心关键技术。

深潜用固体浮力材料产品

2016年,研究团队在极短时间内进行了大量的技术攻关和条件改造,完成了4500米级载人潜水器用固体浮力材料生产线的筹建及调试,突破了生产过程中残存应力释放等关键技术,生产出批产稳定的产品,性能达到国际先进水平;2016年12月已将产品交付4500米载人潜水器总体集成,使我国成为世界上为数不多的生产深潜用固体浮力材料的国家之一;打破了国外对我国固体浮力材料禁运的被动局面,实现了关键核心材料自主保障能力,为万米载人潜水器用浮力材料的国产化研制提供了重要的依据和可能。

深潜用固体浮力材料进行海上试验

蛟龙号想必大家都很熟悉,在2012年它的下潜深度就已经达到7000米,也是目前世界上下潜能力最深的作业型载人潜水器。在拥有7000米级作业深潜器之后,为何还要研制4500米级作业潜水器?这是出于海洋科学考察、勘探和开发海洋资源的需要。

海底蕴藏着丰富的资源,已探明的锰结核、热液硫化物、天然气水合物等的储量远远超过陆地,有数不清的秘密和宝藏等待人类去发现。当前国际深海科学前沿的热液硫化物一般分布于2000米到3000米之间,4500米的设计深度可以满足大部分深海科学研究,是一个更为经济实用的选择;更重要的是,4500米载人作业潜水器国产化率达到92%至95%,不仅极大降低了运行成本,而且具备更高的可靠性。

去年夏天,“深海勇士”号在南海进行了为期46天的海上试验之后,高频率下潜28次,最大下潜深度达到4534米,共完成388项测试,还创下52小时连续下潜4次的记录。

同时,中国万米级载人潜水器的研制正有条不紊地进行着,预计将在2020年完成研制。万米级载人潜水器建成投入使用后,将会创造新的“中国深度”。

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