“蛟龙”号研制:三代人十几年的心血凝聚
6月底,“蛟龙”号载人潜水器又一次冲破7000米深海,下潜至7062米的最新深度,完成了全流程功能验证等各项深海科考试验,刷新了世界海洋科考的新深度。新深度标志着“蛟龙”号的工作范围可覆盖全球99%以上的海域。我国也成为拥有世界上作业深度最大的作业型载人潜水器的国家。
6次下潜,3次超过7000米,4次刷新最深下潜纪录,7000多米的水下进行离海底5米的定高运动……这些不断刷新的纪录背后是无数技术难关的攻克,“蛟龙”号的成就凝聚着老中青三代“蛟龙”人十几年的心血。
下潜7000米,抗压每平方米7000吨
载人深潜是复杂的系统工程,从设计到下水,风险无处不在,成败系于毫发。
“蛟龙”号总设计师、中船重工集团七○二研究所研究员徐芑南告诉记者,在“蛟龙”号下潜过程中,海洋的环境会随着下潜的深度不断发生变化,下潜得越深,海洋的环境也就越复杂,与预想产生差别的可能性就越大,如果能与下潜环境顺利匹配,那么下潜成功。否则,哪怕出现一丝的疏忽,都可能产生致命的危险。
10年间,“蛟龙”号的研究攻克了大量技术难关。要下潜至7000米,最大的难点就是700个大气压——每平方米承受7000吨的压力。同时,7000米水下的温度约为1摄氏度,海水表面温度为25摄氏度左右,潜航员在下潜过程中要经历春夏秋冬四季。经过研究,“蛟龙”使用特殊玻璃微珠材料作为外壳材料,不仅承受住了重压,还出色地适应了温度的变化,坚不可摧。
应对7000米巨大的水压,对于耐压载人舱和其他耐压罐而言,选择材料只是第一步。耐压壳的形状、直径,穿舱体的数目与大小,舱口盖的尺寸与其密封形式,观察窗数量、大小与密封等诸多问题,都需要设计者既要满足潜水器的技术指标要求,又要顾及加工制造工艺的现实条件和能力,寻求最佳技术路线。
此外,近底自动航行和悬停定位、高速水声通信、大容量充油银锌蓄电池这三大特色,对“蛟龙”号的成功起了重要作用。
拿高速水声通信来说,“蛟龙”号与其母船“向阳红09”船之间的垂直距离为7000米,水声通信要经过很多的温跃层、不同的流跃层及密跃层,在此过程中温度、盐度、深度、密度变化很大,在这种情况下信道受到很大的干扰与反射,想要保持7000米的水声通信很困难。
在海试初期,水声通信在试验过程中屡屡出现问题。积累了几十年水中声呐研究技术的北京长城电子装备有限责任公司经过3个多月的技术攻关,展示出多年的技术功底,解决了此前出现的问题,确保了水面和水下的通信。
中船重工原总工程师方书甲告诉记者:“我们的水声通信不仅要与母船对话,接受母船指挥,还要上传图像,而且实现了宽带传输,传上来的图像清晰,且信噪比非常好,这些都是很不容易的。从这一点上也表明我们的水声通信技术已经进入国际领先行列。”
“‘蛟龙’号是我国自主研制的。”方书甲介绍,“蛟龙”号使用的充油蓄电池、电子耐压罐、自动控制装置与生命工程系统等都是在国内完成的。在引进、消化、自行研发基础上,目前材料和设备的国产化率已大大提高,“蛟龙”号的应用再也不会受到进口部件或设备的约束。
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