向海底一万米进发
3月10日,“发现号”研究船搭载“深海勇士”载人潜水器停靠三亚,成功完成了覆盖西南印度洋和中印度洋的第一次TS10深海潜艇研究航行。在这次航行中,“深海勇士”号为中国在西南印度洋和中印度洋热液区的载人深潜作业创造了一系列新记录,这些地区的海洋条件高,海底地质环境复杂。
深海潜水员被认为是发展深海技术的引擎和综合平台。它们也是开展深海科学研究和资源开发的重要支持。相关技术的进步将推动深海装备配套技术和新兴产业的发展。2017年,科技部等三部门发布了《海洋领域科技创新第十三个五年规划》,提出了发展潜水器谱系工程的重要目标。
从“蛟龙”号到“深海勇士”号,再到10000米载人潜水器,自计划实施以来,中国的潜水器谱系项目一直在有序进行。
“蛟龙”将重返马里亚纳海沟
2012年,蛟龙完成了马里亚纳海沟最大设计深度的海试,最大深度为7062米,创下了载人潜水器的新世界纪录。当时潜水器正常运行的条件还不完善,自然资源部中国大洋矿产资源研究开发协会计划在5年内启动蛟龙的试点应用,完成从试航到正常运行的过渡。
在过去的五年里,“蛟龙”就像一辆深海出租车。它成功地进行了158次潜水,载着训练有素的科学家和其他“乘客”到海洋深处进行现场勘探和研究。此前,“蛟龙”号母船是已达到退役年龄的“向阳红09”号。今年7月,经过大修和升级的“蛟龙”号母船将改为“深水一号”,蛟龙号将返回马里亚纳海沟。
在2018年12月举行的“深水1号”下水仪式上,自然资源部中国海洋矿产资源研究开发协会会长刘枫表示,这是首艘按照绿色、信息化、模块化、便捷、舒适、国际化原则设计建造的全球专用调查船。“蛟龙”号与新母船的合作将大大提高中国海洋资源与环境的精细勘探能力和水平。
国家深海基地管理中心副总工程师丁告诉记者,“蛟龙”号将返回马里亚纳海沟进行为期40天的适应性试航,预计深度为7000米,共进行约10次潜水。之后,潜水器将进入运行阶段,“深海1号”将搭载“蛟龙”号在西太平洋马里亚纳盆地进行56次中国大洋航行。
《深海勇士》国有化率达到95%
潜水深度是深海勘探能力的标志。提高深海潜水器的定位和作业能力是保证深海探测能力的关键。作为中国第二艘深海载人潜水器,4500米载人潜水器“深海勇士”的研发目标是在“蛟龙”研发的基础上,推进中国深海潜水器关键技术和核心部件的国产化、功能化和系谱化,推动深海技术相关产业的发展。
2017年底,该项目通过了科技部组织的验收。2018年,“深海勇士”号完成了87次潜水,不仅超过了2018年美国“阿尔文”号的潜水次数,还创下了中国潜水器的年度潜水记录。2019年2月23日,“深海勇士”号在印度洋中部的山脊热液场完成了第150次潜水。根据资金数额计算,4500米载人潜水器的国产化率达到95%,大大降低了作业成本,提高了科研的性价比。
中国科学院深海科学与工程研究所李奇伟博士认为,在2018年的航行中,“深海勇士”号极大地增强了其对极端海洋条件的适应能力和全天候作业能力。
在南海探险中,“深海勇士”连续潜水19天,共完成20次潜水,并首次创下52小时4次潜水的纪录。这包括在六个海上州进行1次部署和恢复,以及在夜间进行3次部署和恢复。目前,世界上只有俄罗斯有夜间部署和恢复的能力。
在西南印度洋探险期间,“深海勇士”号在西风带恶劣的海况下工作了49天,共潜水43次,经受住了恶劣海况和复杂海底地形的考验。来自国内外8个单位的26名科学家参加了潜水活动,进一步扩大了“深海勇士”应用的开放性,加快了潜水应用的国际化进程。
通过这些航行,我国形成了符合国际标准的载人潜水器海上作业管理规范和标准,标志着从自主开发载人潜水器到拥有世界先进操作和操作能力的全新时代的开始。
“中国深度”期待更高的记录
几天前,在北京进行了一次特别困难的缝合手术。有些特殊的是,手术对象是由高强度钛合金材料制成的载人太空舱的球形外壳的两个半球。手术缝合线长6米,手术“伤口”厚105毫米。
载人航天器作为整个潜水器中最大的压力容器,其材料非常特殊,其成败直接关系到整个项目的成败。工程师们采用了一种创新的缝合方法——真空电子束焊接,因此这种具有厚度和长度规格的“缝合操作”在国内外从未出现过。焊接是在真空环境中进行的。工程师在真空室外面操作焊炬,瞄准两个半球之间的赤道接缝发射电子束。赤道焊缝温度高达1300摄氏度以上。当工程师焊接时,载人太空舱的球形外壳旋转。
中国科学院金属研究所钛合金研究部副主任雷家峰说,焊接必须是一个连续的过程。如果电弧断开,焊接再次开始,焊接质量将下降,“我们需要成功”但这只是极端深度带来的极端设计和极端制造的一个例子。
根据“蛟龙”号和“深海勇士”号的开发经验,2016年正式建立了全水深(10000米)载人潜水器项目。蛟龙号在7000米的气压是700个大气压,10000米载人潜水器将增加400多个大气压。
万米载人潜水器总设计师、中国船舶工业702研究所副所长叶聪告诉记者,即使有了以前的技术基础,高压低温的深海环境也给球壳焊接、浮力材料测试、锂电池质量控制、液压元件适应性等带来了前所未有的挑战。
"许多技术都经历了曲折。"叶聪说,虽然很难,但做好准备是好的。「设计阶段已于去年七月完成。现在零件一个接一个地到达,最终组装阶段在三月。这一万米载人潜水器将于2020年测试并投入使用,以创造一个新的“中国深度”,进一步提高中国的海洋勘探能力和研究水平
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